CAM neu überdacht: Zurück zu den Anfängen

12-1-2011-11-00-25-am

Warum modellieren wir überhaupt in CAD? Bevor es Zusammenarbeit, Visualisierung und Analyse gab, wurden CAD-Modelle entwickelt, um CAM (Computer-Aided Manufacturing) und NC-Werkzeugmaschinen zu steuern. NC-Maschinen führen subtraktive Prozesse wie Fräsen und Drehen durch, während additive Technologien wie 3D-Druck Formen durch schichtweises Auftragen von Material aufbauen. Ob nun additiv oder subtraktiv: Die computergesteuerte Bearbeitung verringert Fehler, verbessert die Konsistenz und beschleunigt die Produktion.

Die Fertigung hat sich seit der Zeit von Henry Ford stark verändert. Für ein komplexes Teil sind heutzutage unter Umständen 20 verschiedene Vorgänge und Werkzeugkonfigurationen erforderlich. Oft werden daher teure Maschinen angeschafft, die in der Lage sind, zahlreiche Vorgänge mit einer einzigen Konfiguration durchzuführen. Dieser Ansatz spart Zeit und Geld, da niemand das Teil von einer Maschine zur nächsten bewegen muss. Allerdings sind für die Programmierung erhebliche Kenntnisse erforderlich. Der Bediener muss nicht nur die Konstruktion verstehen, sondern auch dafür sorgen, dass die Maschine effizient eingesetzt wird, ohne unnötige Werkzeugwege oder Materialverschwendung. Er muss feststellen, welche Werkzeuge verfügbar sind, und den Verschleiß der einzelnen Werkzeuge minimieren. Die Fertigungsoptimierung erfordert ein komplexes Gleichgewicht aus Knowhow, Planung, Werkzeugkompatibilität und Gewinnpotenzial.

Wenn Sie sich allerdings in Europa befinden und Ihr Fertigungspartner in Asien, wie können Sie dann sicherstellen, dass nicht ein Aspekt auf Kosten eines anderen maximiert wird? Selbst wenn Sie sich am selben Standort befinden, sind gute CAD-Entscheidungen nicht unbedingt auch gute CAM-Entscheidungen. Wie treffen Sie optimale Tradeoff-Entscheidungen?

Viele Fertigungsstätten nutzen CAD/CAM-Suiten wie PTC Creo, integrierte Tools, die beide Workflows unterstützen. Das hat viele Vorteile: Moderne CAD-Lösungen sind assoziativ. Das bedeutet, dass Änderungen am Entwurf (beispielsweise in PTC Creo) in nachgelagerten Schritten und Dateien, beispielsweise in den CAM-Lösungen von PTC Creo, nachvollzogen werden. Da keine Konvertierung und keine Übertragung des Modells vom CAD- in das CAM-System notwendig ist, sparen Sie Zeit und vermeiden Fehler und Missverständnisse. Noch besser: Diese Assoziativität bedeutet, dass Sie das Teil und den zugehörigen Fertigungsprozess gleichzeitig entwerfen und zwischen CAD- und CAM-Lösung iterieren können, um die Fertigungseignung Ihres Entwurfs und die Erfüllung der Entwurfskriterien im fertigen Produkt sicherzustellen.

Doch was passiert, wenn Sie als Auftragsfertiger mit Dateien aus den unterschiedlichen CAD-Systemen Ihrer Kunden arbeiten müssen? Können Sie auch in diesem Fall eine integrierte CAD/CAM-Lösung nutzen? Auch hier ist PTC Creo Flexible Modeling Extension die Rettung. Sie können importierte Modelle an die Bearbeitungsfähigkeiten Ihres Werks anpassen und sie anschließend wie native Modelle mit den CAM-Lösungen von PTC Creo weiterverwenden.

Natürlich reicht zur Optimierung Ihrer Fertigungsanlage eine perfekte Schnittstelle zwischen CAD- und CAM-Technologien allein nicht aus. Durch eine engere Integration zwischen CAD und CAM kann die Projektdauer insgesamt verkürzt werden, sie ist aber nicht die einzige Maßnahme zur Optimierung der Produktion. Für ein komplexes Teil werden vom CAM-Operator unter Umständen Zehntausende G-Codezeilen erzeugt, die Anweisungen, die eine NC-Maschine steuern. Wenn Sie Ihre Abläufe optimieren möchten, sollten Sie in jedem Fall die Produktivität in der Fertigung erhöhen und jede noch so kleine Zeitverschwendung für Ihre teuren Maschinen eliminieren. Das bedeutet allerdings, dass Ihr CAM-Operator mehr Zeit für die Optimierung des G-Codes aufwenden muss. Um in einem Schritt Zeit zu sparen, erhöht sich also der Aufwand in einem anderen. Oder müssen Sie die Auslastung Ihres gesamten NC-Maschinenparks verbessern? Dann könnten Sie mithilfe von Tradeoff-Analysen ein Projekt auf eine Maschine mit ungenügender Auslastung verlagern.

Wenn das fertige Produkt nicht den Anforderungen genügt, kann dies Ihren guten Ruf gefährden. Selbst der beste, optimierte G-Code kann nur dann erfolgreich sein, wenn die Maschine und alle Werkzeuge in hervorragendem Zustand sind. Und das ist nicht immer der Fall. Werkzeuge werden stumpf, Rohstoffe entsprechen nicht den Erwartungen – solche Dinge geschehen eben. Die meisten Unternehmen in der Fertigungsindustrie kontrollieren nach einem Testlauf, ob die Konfiguration korrekt ist, und prüfen während der Produktionsläufe regelmäßig die Einhaltung der Toleranzen. Außerdem suchen sie nach Fertigungsdefekten wie Graten, um den Zustand der Werkzeuge zu beurteilen. In vielen Anwendungsfällen wird ein fertiges Teil mit einem Laser abgetastet, um eine Punktwolke der Umrisse zu erzeugen; diese wird dann mit dem ursprünglichen CAD-Modell verglichen. Bei Abweichungen wird sofort der Bediener alarmiert. Diese digitalen Verifizierungsprozesse senken die Materialverschwendung und die Ausgaben für Bediener und Maschinen.

Wenn Sie nun bei einem Auftragsfertiger, einer unternehmenseigenen Fertigungseinrichtung oder einem integrierten Entwicklungs-/Fertigungsunternehmen arbeiten, sollten Sie sorgfältig darüber nachdenken, wie Sie den Nutzen Ihrer CAM- und NC-Technologie ausdehnen können, indem sie mit der Fertigung direkt auf einem CAD-Modell aufsetzen. Auf diese Weise können Sie wahrscheinlich die Genauigkeit und Effizienz verbessern und Teile von höherer Qualität herstellen.

Anm. d. Red.: Eine Liste der CAM-Erweiterungen von PTC finden Sie auf der Produktseite zu PTC Creo Parametric.

Über die Autorin: Monica Schnitger ist Gründerin, President und Hauptanalystin der Schnitger Corporation. Seit 1999 entwickelt sie Industrieprognosen, Marktmodelle und -statistiken für den Softwaremarkt in den Bereichen CAD/CAM, CAE, PLM, GIS, Infrastruktur sowie Architektur, Technik, Bauwesen und Anlagenentwurf. Frau Schnitger hat zahlreiche Artikel zu diesen Themen verfasst und Vorträge für Technologieeinkäufer, Investoren und Entwickler gehalten. Zudem betreut sie Kunden jeder Größe in aller Welt.

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