Alles aus einer Hand:
Von der Skizze bis zum Bauteil

Das Stichwort Industrie 4.0 soll Wirklichkeit werden: In einem kleinen Technologiezentrum arbeitet Geschäftsführer Dirk Rothweiler an seiner Zukunftsvision, jeglichen Kundenwunsch erfüllen zu können. Denn mit CAMWorks hat er das Programm gefunden, das seinen Vorstellungen entspricht: „Ich brauche einen einfachen, schnellen und direkten Weg von der Skizze bis zum fertigen Bauteil“, betont Rothweiler, „nachdem ich mehrere Programme getestet und benutzt habe, bin ich zu CAMWorks gekommen.“ Längst hat er die Garage mit seinen ersten Spezialanfertigungen und Entwicklungen verlassen und im Technologiezentrum in Pfinztal einen Ort der Verwirklichung gefunden.

Was Konzerne umtreibt, weil sie sich zur Digitalisierung und Vernetzung gedrängt fühlen, und mittelständischen Unternehmen Sorge bereitet, will Rothweiler fast schon im Alleingang umsetzen. „Industrie 4.0 ist mein Steckenpferd“, trumpft er auf und präsentiert seine Lösung: „In Zukunft wird der Kunde seine Zeichnung direkt auf die Maschine schicken, die es ohne menschlichen Eingriff produziert.“ Die CAD-Zeichnung des Bauteils wird automatisch ins System eingelesen, das sich selbstständig die richtige CNC-Maschine sucht und prüft, ob Bearbeitungskapazität vorhanden ist, und die Zeichnung in das CAM-Bearbeitungsprogramm umwandelt. Dann kann die Zerspanung loslegen.

Ganz so weit ist der Geschäftsführer von Rothweiler Feinwerkmechanik noch nicht, die einzelnen Schritte sind doch etwas komplizierter – aber er kommt voran. „Viel Vorarbeit ist nötig“, betont er, „aber dann läuft es.“ Die Ausführung ist für ihn nicht das Problem. Seine Gedanken beschäftigen sich schon mit weiteren Überlegungen, beispielsweise der Einbindung von Spannsystemen. Sein großes Ziel ist die mannlose Fertigung, aber die Zuführung und Abholung nach der Bearbeitung sind noch nicht ausgereift – und ganz alleine wird es sowieso nicht dastehen: „Ich habe ein großes Netzwerk und ein außergewöhnliches Team, vom Psychologen bis zum Schweißfachingenieur“, freut sich Rothweiler. So kann er sich auch mit dem Consulting auf den Prototypenbau oder Kleinserien konzentrieren.

Für sein Startup als selbstständiger Kleinunternehmer hat er unter anderem auf sein Motorrad verzichtet, um den Start zu finanzieren. Die zweiradlose Zeit hielt jedoch nicht lange. Jetzt arbeitet er schon wieder an und mit Motorrädern. Das Ziel eines Projekts war die Anfertigung eines Custom-Bikes. Derzeit laufen auf individuellen Kundenwunsch angefertigte Zylinderkopfdeckel auf seinen Maschinen.

„Ich habe mich selbstständig gemacht, um schwierige Teile für den Kunden zu fertigen“, berichtet der Tüftler aus Pfinztal. Das hat er mit der Machbarkeitsstudie für das Custom-Bike bewiesen. Durch die Zusammenarbeit mit CAMWorks und Haas Automation ist ein perfektes Bullwy-Cycle entstanden, das sein Röhren des Zweizylinder-V-Motors auf den Straßen hören lässt. Der Grundgedanke waren die vielen Design-Teile, die ein Motorrad ausmacht. Von der Idee über die Konstruktion ging es dann zur Umsetzung mit CAMWorks.

Rothweiler versteht sich selbst als „Problemlöser“, deshalb möchte er am liebsten „so früh wie möglich“ mitwirken, also schon bei der Entstehung des Produkts. Das Motorrad „war der Türöffner für weitere Projekte und der Beweis, dass es mit meiner Methode funktioniert“, strahlt der Feinwerkmechaniker, der seit 2010 mit Solidworks arbeitet. Damit kann er komplexe Entwürfe anfertigen und fertigen. So lassen sich beispielsweise Zylinderkopfdeckel schnell in der CAD-Zeichnung an die individuellen Wünsche eines Kunden anpassen und in das CAM-System übertragen. Gefertigt wird mit CNC-Werkzeugmaschinen von Haas Automation – „eine ideale Verbindung“ für Rothweiler, denn die Werkzeugmaschinen sind stabil, präzise und schnell, um die erwartete Qualität zu erzielen.

Dabei ist die „richtige CAM-Software für jeden Kunden unterschiedlich“, erläutert Robert Hutter, Vertriebsleiter von Geometric Technologies mit Sitz in München. Die von Geometric entwickelte Software CAMWorks, die bisher schon in Solidworks und Solid Edge integriert war, hat vor wenigen Wochen eine weitere Stufe genommen. CAMWorks wird ab Oktober in der Version 2018 als Solidworks CAM erhältlich sein, jetzt gibt es bereits die Beta-Version. „Wir haben ein Alleinstellungsmerkmal“, betont Hutter, „die Daten werden im Original gespeichert, durch die Integration sind keine Schnittstellen zur CAD-Software erforderlich.“ Das CAM-Programm ist innerhalb von Solidworks programmiert.

Die Ergänzung eines integrierten CAM-Systems bildet den nächsten logischen Schritt zur intelligenten Fertigung. Integrierte CAM-Funktionen werden immer wichtiger. Unternehmen prüfen die Möglichkeit der Fertigung ihrer Komponenten früher und können sie entsprechend optimieren. Das integrierte CAM ermöglicht die automatische Aktualisierung der Werkzeugwege, da Änderungen automatisch erkannt werden.

Mit Solidworks CAM programmiert der Anwender in Baugruppenumgebungen. Darüber hinaus kann er auch mit Konfigurationen von Komponenten arbeiten, um den Programmiervorgang zu beschleunigen. Zum ganzheitlichen Lösungsportfolio zählen Costing, Inspection und Model Based Definition. Die automatische Schätzung der Fertigungskosten während der Konstruktion, die Erstellung von Prüfzeichnungen mit Stücklistensymbolen und Prüfberichten lässt sich deutlich verbessern und Produkt- oder Fertigungsinformationen werden direkt am 3D-Modell definiert.

Besonders beliebt ist beispielsweise bei der Arbeit in Rothweilers Technologiezentrum die automatische Feature-Erkennung. Wenn die CAD-Zeichnung für CNC-Bearbeitung vorbereitet wird, erkennt das Programm automatisch viele Bearbeitungsobjekte. Das spart Zeit und erspart Fehler. Programmieraufgaben, die sich wiederholen, werden erkannt und automatisiert – das spart im Idealfall 90 Prozent der Programmierzeit. Die Software behandelt jedes Teil aus Gesamtsicht auf die Features und bietet eine parametrische Modellierung.

Zudem kann CAMWorks Toleranzen, Passungen und Gewindedaten direkt aus der Konstruktionszeichnung heraus lesen. „Schnell und wiederholbar“, ergänzt Hutter, denn das ist für den Kunden ein entscheidendes Kriterium. Das Fertigungs-Know-how ist in einer Datenbank gespeichert. Die Technologiedatenbank verknüpft Werkzeuge, Bearbeitungsstrategien und -parameter mit den Bearbeitungsfeatures – und merkt sich die Eigenheiten des Benutzers. Dadurch werden bei allen Bauteilen die gleichen Ergebnisse erzielt. Das prozesssichere Know-how ist im Besitz des Unternehmens. Mehr als 40.000 Installationen weltweit und 1800 in Deutschland lassen Hutter zufolge darauf schließen, dass die Kunden diese Vorteile schätzen.

Das aktuelle Highlight ist die toleranzbasierende Fertigung – Toleranzen, Passungen und Gewindemaße werden aus der Konstruktion herausgelesen. Die Simulationsmöglichkeiten nutzen den G-Code von der einfachen Bearbeitungswegsimulation bis zur Maschinensimulation.

Die tiefe Integration bedeutet für den Anwender:

• Die Menüs und Bearbeitungsbäume sind innerhalb von Solidworks mit einem Klick zu erreichen. Solidworks muss nicht verlassen werden, um die CAM-Bearbeitung durchzuführen.
• Das CAM-System nutzt dieselbe Geometrie wie das CAD-System, so ist sichergestellt, dass das zu bearbeitende Teil dem modellierten Teil entspricht.
• Zeitraubende Formatkonvertierungen entfallen – als Standardschnittstellen stehen beispielsweise STL, STEP, IGES, Parasolid, ACIS, VDA zur Verfügung.

Oft sind es die Iterationen, um das Produkt zu verbessern. Dann macht der Konstrukteur einen Entwurf, der vom Bearbeiter verändert werden muss, weil er sonst keinen Weg findet, diese Bauteileigenschaften auf der CNC-Maschine zu fertigen. Wenn die Daten dann wieder über Schnittstellen zurückgeführt werden müssen, entfallen mitunter Teile davon – und stellen Fehlerursachen dar. Deshalb ist die Integration direkt in die CAD-Software ein großer Vorteil für den Anwender, der sogar am CAM-Arbeitsplatz neue Berechnungen starten kann.

Zulieferer wie auch Hersteller von Bauteilen haben es durch die zunehmende Konkurrenz immer schwerer. Sie müssen sich Spezialangebote erarbeiten, für die sie die passende Unterstützung finden. Rothweilers Suche nach der optimalen CAD/CAM-Unterstützung hat sich gelohnt. Die integrierte Lösung mit CAMWorks in Solidworks bringt ihn auf dem Weg zu Industrie 4.0 ein gutes Stück weiter.