Virtuelles 3D-Modell

Sportlich programmiert

Der Gießmodellbau von Ford in Köln hat in Zusammenarbeit mit Dassault Systèmes und dem Einsatz von Catia V5 NC seine Prozesse optimiert. Das Ergebnis: Eine Verkürzung der Anfertigungszeit von Gießmodellen - und eine Lösung, die in die Zukunft trägt.
Unterschiedliche Stufen: Mit einem virtuellen 3D-Modell der zu fertigenden Werkzeugkonstruktion programmieren die NC-Spezialisten offline die NC Programme, die an die Fräsmaschinen gesendet werden, die schließlich die realen Modelle aus dem Styropor herausarbeiten.

Wenn die neuen Modelle des Ford Focus 2011 in den Showrooms der Autohändler stehen, dann haben sich Andreas Solberg und Arnd Lauer längst neuen Aufgaben zugewendet. Die beiden NC-Spezialisten sind bei Ford zuständig für die Programmierung von Gießmodellen, die in der Werkzeugherstellung eingesetzt werden – eine Aufgabe mit engen Zeitvorgaben. „Die Produktion ist darauf angewiesen, dass sie so schnell wie möglich die Werkzeuge erhält, mit denen sie die Türen, Seitenwände oder Motorhauben tiefziehen, beschneiden und umformen können“, sagt Solberg. Lauer ergänzt: „Jeder Tag, den die Produktion später beginnt, führt zu immensen Mehrkosten.“

Gegossen werden die Werkzeuge in der verlorenen Form. Für dieses Gussverfahren wird ein Styropor-Modell der Werkzeugkonstruktion im Maßstab 1:1,02 gefertigt. Dieses wird in Sand eingebettet, der mit Bindemitteln verfestigt wird. So entsteht eine Form, die die Werkzeughersteller schließlich mit Stahl ausgießen; das Styropor-Modell verdampft, an seine Stelle tritt das Gussstück aus Metall.

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Um das Styropor-Modell zu erhalten, arbeiten Solberg und seine Kollegen heute mit einem virtuellen 3D-Modell der zu fertigenden Werkzeugkonstruktion. Anhand dessen programmieren sie offline die NC Programme, welche an die Fräsmaschinen gesendet werden, die schließlich die realen Modelle aus dem Styropor herausarbeiten. Bis vor kurzem hat die Abteilung für die NC-Programmierung dazu das NC-Modul des in den 90er Jahren eingeführten unternehmensweiten C3P-Programms verwendet. Im Rahmen des Nachfolgeprogramms C3PNG (Next Generation) setzt das Unternehmen heute für die Konstruktion Catia V5 ein; das bisherige System hatte sein End of Life erreicht.
Für den Leiter der Gießmodell-Abteilung Ralph Hoffstadt stellte sich deshalb die Frage, mit welchen Software-Anwendungen seine Mitarbeiter künftig die Fräs-Programme erstellen. Da Ford seit geraumer Zeit für die Konstruktion seiner Fahrzeuge Catia einsetzt, lag es nahe, die Vorteile eines durchgängigen Prozesses zu nutzen. "So werden die verschiedenen Abteilungen von der Produktentwicklung bis zum Werkzeugbau effizienter miteinander verknüpft; die Daten müssen nicht manuell übertragen werden", so Hoffstadt. "Je weniger Schnittstellen es gibt, desto weniger Informationsverlust tritt auf. Die Folge sind weniger Nacharbeiten."

Die Messlatte für ein neues CAD/CAM-Werkzeug lag hoch, denn die Gießmodellprogrammierer arbeiteten hochproduktiv mit der bestehenden Anwendung. Hinzu kam, dass die NC-Lösung für die Metall-, nicht aber für die Styroporverarbeitung vorgesehen war. Im Rahmen einer weltweiten Entwicklungspartnerschaft mit Ford hat das französische Unternehmen zusammen mit der Abteilung Gießmodell Catia NC ausgebaut. Mit Erfolg: Nach nur eineinhalb Jahren hat die Abteilung den Break Even erreicht. „Innerhalb recht kurzer Zeit konnten wir mit der neuen Anwendung die Fräsbahnen genauso schnell programmieren, wie mit der alten Software“, so Hoffstadt. Ziel war es aber, die Zeit der Programmierung noch weiter zu verkürzen − was ebenfalls gelang. Die Anfertigungszeiten der Gießmodelle konnten um bis zu 20 Prozent verkürzt werden.

Automatisierte NC-Programmierung

Tempo zählt. Und das erreichte das gemeinsame Optimierungs-Team, in dem es wiederkehrende Programmier-Aufgaben standardisierte, automatisierte und in Schablonen (Templates) hinterlegte. Dadurch lassen sich beispielsweise über voreingestellte Parameter, etwa zu Vorschub und Drehzahlen, Spannschlitze schneller programmieren. Diese Schablonen führen zudem dazu, dass sich die Programmierer an einem standardisierten Vorgehen orientieren können. So kann ein Mitarbeiter nahtlos die Aufgabe eines Kollegen übernehmen. Im Zug der Standardisierung hat das Team außerdem die Produktionsstrategien verbessert, etwa indem es die Wege, die die Fräser unproduktiv in der Luft zurücklegen, verkürzt hat. Ein weiterer Faktor für mehr Geschwindigkeit ist die neueingeführte Foto- und Videosimulation. Mit deren Hilfe können die Programmierer im Voraus überprüfen, ob der Rohling sauber gefräst wird, oder ob noch Restmaterial verbleibt. Außerdem lässt sich damit die Gefahr einer Kollision zwischen Fräser und Maschinentisch der Fräsmaschine nahezu ausschließen.

Für den Leiter des Werkzeugbaus Köln, Paul R. Weissenberg, hat sich der Umstieg gelohnt: „Catia V5 NC ist so leicht zu bedienen, dass wir, auch dank des hervorragenden Trainings von DS, kaum Schwierigkeiten bei der Umstellung hatten – nicht zuletzt was die rasche Implementierung betrifft. Ich bin in jeder Hinsicht positiv überrascht“, sagt Weissenberg, der die Umstellung auf das neue System verantwortete. „Mit Catia sind wir auf einer Technologie-Plattform, die uns in die Zukunft trägt.“ ee

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