Best practice

Mehr Zeit und Sicherheit

CAM/CAD-System beschleunigt den Prozess von der Konstruktion zum Gießereimodell

Eine optimierte Prozesskette spielt im modernen Modellbau eine entscheidende Rolle. Einen wichtigen Part kann dabei das CAM/CAD-System WorkNC von Sescoi übernehmen. Die Software ist in der Lage, auf schnellstem Weg kollisionsfreie NC-Programme zu erstellen - für Drei- und Fünf-Achs-Simultanbearbeitung, aber auch fürs Schichtfräsen sowie eine neue, sechsachsige Portalfräsmaschine.

Kegelmann Technik, Lieferant für Prototypen und Kleinserien in Aluguss und Kunststoff, setzt seit der Firmengründung im Jahr 1989 auf modernste Technologien. Für Geschäftsführer Stephan Kegelmann, gelernter Gießerei-Modellbauer und diplomierter Kunststofftechniker, ist dies ein Muss, um wettbewerbsfähig zu sein. Er argumentiert: "Wer sich heute im Modell- sowie Werkzeug- und Formenbau gegen internationale Konkurrenz behaupten will, muss einen modernen Maschinenpark besitzen und einen möglichst durchgängigen Datenfluss realisiert haben. Damit lassen sich die Durchlaufzeiten verkürzen und Prozesse sicher gestalten." In seinem Unternehmen, das Entwicklungsdienstleistungen, Zerspanung, Modell- und Formenbau sowie die Produktion von Kunststoff- und Alugussteilen anbietet, spielt zum Beispiel das CAM/CAD-System WorkNC von Sescoi, Neu-Isenburg, eine bedeutende Rolle. Stephan Kegelmann begründet dies: "Diese Software erleichtert den Weg von der Kundenzeichnung oder dem CAD-Modell zum gefrästen Gießereimodell oder zu sonstigen Bauteilen. Quasi auf Knopfdruck werden in WorkNC fertige und sichere NC-Programme für Drei- und Fünf-Achsen-Maschinen generiert."

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Einfach zu bedienen und kollisionsfreie Programme

Die - im Vergleich zu anderen CAM-Produkten - einfachen und schnellen Programmiermöglichkeiten sind eine der Stärken von WorkNC. Weitere sind die vollständig integrierte Benutzeroberfläche und die zahlreichen, praxisnahen Funktionen des CAM- und des CAD-Bereichs, die permanent weiterentwickelt werden. So ist in der neuesten Version von WorkNC G3 der Anzeigebereich noch großzügiger gestaltet, und er lässt eine grafische Darstellung in höchster Qualität zu. Er erfüllt verschiedene Funktionen, wie zum Beispiel die Visualisierung der Bauteilgeometrie, die Werkstückanalyse sowie das Editieren und Simulieren der Fräsbahnen. Ein Balken mit Werkzeugen ermöglicht einen schnellen Zugriff auf die verschiedenen Darstellungsmöglichkeiten der Fräsbahnen. Damit kann der Anwender per Mausklick die Ansicht von Fräsern, Werkzeughalter und Fräsmaschinen umstellen: zwischen transparent, im Drahtmodell oder schattiert. Weitere Werkzeugleisten führen durch die gesamte Software und erlauben den direkten Zugriff auf alle Funktionen. Stephan Kegelmann schätzt neben der einfachen Bedienung des CAM-Systems vor allem die garantierte Kollisionsfreiheit der Fräsbahnen: "Das ist besser als jede Versicherung. Denn wenn die zu fertigenden Bauteile teilweise bis zu fünfstelligen Euro-Beträgen wert sind, können Kollisionen beim Fräsvorgang sehr teuer werden."

Einsatz auch für große Gießereimodelle

Auch Herbert Schild, Geschäftsführer der Duisburger Modellfabrik GmbH, setzt seit über fünf Jahren WorkNC ein. Überzeugt hat ihn die Praxisnähe der Software: "Schon bei der ersten Vorführung konnten mir die Programmierspezialisten von Sescoi an meinen eigenen Bauteilen demonstrieren, wie einfach der Umgang mit WorkNC ist. Selbst ungelernte Maschinenbediener erreichen damit nach kurzer Einlernphase achtbare Ergebnisse." Während sich Kegelmann auf eher kleinere Modelle konzentriert, fertigt die Duisburger Modellfabrik auch große Gießereimodelle aus Holz, Ureol oder Schaumstoff. Die dafür jüngste Anschaffung war vor einem Jahr ein fünfachsiges Portal-Bearbeitungszentrum mit einem Arbeitsraum von 5100 x 3700 x 1300 mm, auf dem in erster Linie Teile für die Maschinenbauindustrie sowie für Windkraftwerke gefräst werden. Typische Bauteile sind Rotornaben oder Maschinenträger, teils als Komponenten, die später zu noch größeren Elementen zusammengesetzt werden. Herbert Schild erklärt: "Seit einem Jahr haben wir dementsprechend auch das 5-Achsen-Modul von WorkNC im Einsatz, mit dem wir sehr zufrieden sind. Es erstellt tadellose Programme, die hundertprozentig kollisionsfrei sind - für uns ein ganz wesentlicher Aspekt. Während man bei anderer Software dafür noch zahlreiche Eingaben machen muss, ist der Aufwand bei WorkNC gering."

Mehr Sicherheit durch Simulation

Sescoi hat in der aktuellen WorkNC-Version G3 großen Wert auf praxisnahe Programmierung und Sicherheit gelegt und die Simulation der Fräsbahnen sowie die Möglichkeiten zur Werkstückanalyse wesentlich erweitert. Quasi per Mausklick erhält der Anwender situationsbezogene Informationen und Maße (zum Beispiel Krümmungsradien, Entformungsschrägen, Höhen,...) anhand derer er eine sinnvolle Bearbeitung festlegen kann. Es lassen sich schnell und direkt Lücken füllen oder zusätzliche Flächen erzeugen, die zur Bearbeitung notwendig sind. Diese werden zunächst im CAD-Modell transparent dargestellt und - nach der Bestätigung durch den Anwender - dem CAM-Modell zugeführt. Der Umgang mit den neuen Editierfunktionen für Fräsbahnen ist besonders einfach, worauf Sescoi-Vertriebsleiter Werner Möller hinweist: "Mit unserem Editor kann der Anwender sogar in letzter Minute die Fräsbahn nach seinen Wünschen verändern. WorkNC bietet eine neue Funktionalität, die sich automatisch den Wünschen des Anwenders anpasst und entsprechend Zonen, Zeilen, Ebenen oder Polygone aus der Fräsbahn editiert." Der Editor ist intuitiv anzuwenden und durch Echtzeitkontrollen der Änderungen sehr sicher in der Anwendung.

Neue Strategien steigern die Produktivität

Zu den wichtigen Neuheiten in WorkNC G3 gehören verbesserte und neue Fräs-Strategien in 2-, 3- und 3+2-Achsen. Die Multifunktionsfräsbahn "Globales Schruppen / Schruppen Restmaterial" ist zum Beispiel eine Weiterentwicklung, bei der durch das bevorzugte Fräsen im Gleichlauf rundere und flüssigere Bahnen entstehen. Werner Möller weist auf die Vorteile hin: "Durch die Verminderung der Rückzüge und das Berücksichtigen von ebenen Flächen lässt sich erheblich Zeit sparen." Auch für die 2½-Achsen-Bearbeitung steht in WorkNC G3 die Option "Trochoidal" zur Verfügung, die weitere erhebliche Zeitersparnisse und höhere Werkzeugstandzeiten verspricht, sobald in vollem Material bearbeitet wird. Die neue Funktion "Schlichten Z-Konstant" kommt vor allem dem Hochgeschwindigkeitsfräsen zugute, denn sie erzeugt sanfte und weitgehend ruckfreie Bahnen. Zusätzliche Strategien zum automatischen Anfahren eliminieren das Risiko von Rattermarken. Stephan Kegelmann ist vom fünfachsigen Bearbeiten überzeugt: "Gerade bei tiefen Bauteilen ist das fünfachsige Fräsen dem dreiachsigen deutlich überlegen. Während man bei letzterem sehr lange Werkzeuge einsetzen muss, um eine Kollision mit dem Werkstück zu vermeiden, kann man beim fünfachsigen Fräsen ein kurzes Werkzeug mit einem entsprechenden Halter wählen." Das Programmieren der komplexen 5-Achs-Bewegungen ist mit WorkNC gewohnt einfach. Auch dafür wurden neue Funktionen und Strategien implementiert. Besondere Vorteile verspricht das Modul Auto5, das aus existierenden 3-Achs-Programmen automatisch 5-Achs-Fräsbahnen generiert. Bei der automatischen Umwandlung durch das Modul Auto5 genügt es, die gewünschte Werkzeuglänge und den Halter einzugeben. Dann rechnet die Software die Fräsbahn automatisch so um, dass eine kollisionsfreie fünfachsige Fräsbahn zustande kommt. Hierbei muss natürlich automatisch die Kinematik der Maschine berücksichtigt werden, da alle Maschinen in ihren Dreh- und Schwenkwinkeln begrenzt sind.

Gießereimodell für neuen Maschinenkopf

Ein Highlight - in vielfacher Hinsicht - gab es bei Kegelmann Technik im letzten Jahr zu vermelden: Der Werkzeugmaschinenhersteller F. Zimmermann präsentierte auf der Messe AMB die Portalfräsmaschine FZ 100 mit einem neu entwickelten Drei-Achs-Fräskopf M3 ABC, wodurch sich sechsachsige Bearbeitung realisieren lässt. Stephan Kegelmann war nicht nur mit seinen Ideen und Wünschen in die Entwicklung des Konzeptes involviert, er übernahm auch die Herstellung der gesamten Gießereieinrichtung für den neuen Kopf. Er verrät: "Die Zeit vor der Messe war etwas knapp. Da sind wir kurzfristig in die Bresche gesprungen und haben die Modelle komplett gefräst, natürlich unterstützt von WorkNC. So konnten die Teile für den Drei-Achsen-Kopf rechtzeitig gegossen werden." Diese erste FZ 100 steht mittlerweile bei Kegelmann Technik in Rodgau-Jügesheim, wo sie ihre Stärken ausspielen kann. Stephan Kegelmann ist begeistert: "Das Konzept setzt Maßstäbe! In der Volumenzerspanung von Aluminium, Composite- und Modellbauwerkstoffen wie auch in der HSC-Bearbeitung von Stahl und Guss, wo herkömmliche Zwei-Achs-Gabelköpfe mit A- und C-Achse im Fünf-Achs-Simultanbetrieb längst an ihre Grenzen stoßen, ist die FZ100 am richtigen Platz. Dadurch, dass durch die Dreiachsigkeit das Polstellenproblem eines herkömmlichen Gabelkopfes gelöst ist, kann das Werkzeug auch beim Abwälzen immer im Span stehen, was extrem effizient ist." Da das Programmieren der sechsachsigen Maschine so einfach wie möglich sein sollte, begleitete auch Sescoi die Entwicklung der neuen FZ 100 von Zimmermann. So ist WorkNC derzeit das einzige CAM/CAD-System, das diese Sechsachstechnologie unterstützt.

Schichtfräsverfahren für komplexe Gießereimodelle

Die partnerschaftliche Zusammenarbeit von Zimmermann, Sescoi und Kegelmann besteht schon seit einigen Jahren. Bereits bei der LMC-Schichtfräsmaschine von F. Zimmermann hat sie sich bestens bewährt. Stephan Kegelmann gehörte zu den ersten Anwendern, half mit, das System weiterzuentwickeln, und hält große Stücke auf diese Technologie, die bisheriges Schichtfräsen auf den Kopf stellt. Denn F. Zimmermann hat das Prinzip des Schichtfräsens in seinem Layer Milling Center LMC folgendermaßen umgesetzt: Der Fertigungsprozess besteht aus fünf Schritten. Zunächst werden gestapelte Rohmaterialplatten auf einer Palette in der Maschine automatisch zentriert. Eine Vakuum-Hebevorrichtung hebt eine zuvor mit Aktivatorlack beschichtete Platte an und legt sie auf den Transporttisch. Die Maschine verfügt über eine getrennte Kleberdüse, die wie die Werkzeuge auf einem Werkzeugwechselplatz positioniert ist. Die Maschine holt sich für den Klebevorgang diese aus dem Werkzeugwechselplatz und fährt die vorher berechneten Klebenuten ab. Hierbei wird eine Kleberaupe exakt aufgetragen. Anschließend geht¿s unter dem Frästisch weiter. Der "über Kopf" montierte Frästisch verklebt die Platte mit den bereits bearbeiteten Platten. Der benötigte Druck in Abhängigkeit zur Klebefläche wird automatisch berechnet. Nach wenigen Minuten erreicht der Kleber die zum Fräsen benötigte Anfangsfestigkeit. Die Fräsbearbeitung beginnt mit etwa 1 mm Überlappung zur vorhergehenden Platte. Überstehender Klebstoff wird so vollständig zerspant. Die Platte wird komplett fertig gefräst, die erzielte Oberfläche nicht mehr nachbearbeitet. Der Prozess startet mit der nächsten Platte. So wird Schicht für Schicht das gesamte Werkstück vollautomatisch aufgebaut. Stephan Kegelmann kennt die Stärken genau: "Wir setzen die LMC bei hochkomplexen Gießereimodellen, vor allem, wenn sie tiefe Rippen aufweisen. Für solche Einsatzfälle ist diese spezielle Schichtfräsmaschine ideal und jedem zu empfehlen. Gerade wenn in der Tiefe kleine Eckenradien von wenigen Millimetern verlangt werden, ist das aus dem Vollen nicht machbar, da ich mit einem kleinen Fräser nicht so tief reinkomme. Also bleibt nur der schichtweise Aufbau. Früher musste ein Mitarbeiter die einzelnen konventionell gefertigten Platten zusammenkleben, mit der Gefahr, dass der Kleber unten rein läuft. Bei der LMC besteht diese Gefahr nicht, es geht mannlos und viel schneller."

WorkNC-Modul für den Layer Milling Process

Eine große Rolle für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens spielt der Aufwand für die Programmierung der Maschine. Für LMP ist es mit einem herkömmlichen CAM-Modul nicht getan. Die Aufteilung eines Modells in einzelne Schichten würde eine sehr aufwändige Programmierung erfordern, denn für jede Schicht müssten alle notwendigen Fräsbahnen einzeln programmiert und berechnet werden. Strategien für das Fräsen der Bereiche zwischen Geometrie und Stützrand, das Abplanen der Schichten auf Sollhöhe, das Fräsen der Nuten für den Kleberüberschuss, der Kleberauftrag und das Aufrauen der Oberfläche sind in einem konventionellen CAM-System nicht verfügbar. Zur vollautomatischen schichtweisen Aufteilung des Modells und all der anderen spezifischen Aufgaben entwickelte Sescoi daher das Zusatzmodul WorkNC-LMP. Damit geht die Programmierung des Layer Milling Centers - wie bei WorkNC üblich - quasi auf Knopfdruck vonstatten. Analog zum herkömmlichen Fräsen aus dem Vollen erstellt der Anwender ausgehend vom 3D-CAD-Modell ein WorkNC-Projekt und definiert die zum Fräsen notwendigen Strategien. Dann startet er das Zusatzmodul, welches das aktuelle Projekt lädt und es in einer grafischen Benutzerschnittstelle darstellt. Jetzt gibt der Programmierer alle Parameter für den Schichtfräsprozess ein, also Größe, Dicke und Anzahl der Platten, Zeit und Kräfteangaben für den Klebeprozess und die Werte für die Absaugung. Die Daten werden in einer Materialdatei für spätere Projekte gespeichert. Schließlich legt der Programmierer fest, welche Fräs- und Klebebahnen erzeugt, berechnet und postprozessiert werden. Die erzeugten Fräsbahnen und NC-Daten kann er visuell überprüfen. Stephan Kegelmann lobt das "konstruktive Nach-vorne-Denken" der Konstellation F. Zimmermann, Sescoi und Kegelmann: "Durch die enge Zusammenarbeit zwischen Maschinenhersteller, Softwarehaus und Anwender konnten wir bei der LMC wie auch jetzt bei der sechsachsigen Zerspanung deutliche Fortschritte erzielen, die dem gesamten Modellbau zugute kommt."

Stephan Kegelmann schätzt neben der einfachen Bedienung von WorkNC vor allem die garantierte Kollisionsfreiheit der Fräsbahnen.

Werner Möller: "Mit dem WorkNC-Editor kann der Anwender sogar in letzter Minute die Fräsbahn nach seinen Wünschen verändern."

Herbert Schild: "Der Umgang mit WorkNC ist einfach. Selbst ungelernte Maschinenbediener erreichen damit nach kurzer Einlernphase achtbare Ergebnisse."

Zum Unternehmen:

Seit 20 Jahren entwickelt Sescoi Softwarelösungen, die sowohl für ihre Qualität, Zuverlässigkeit, Benutzerfreundlichkeit und automatische Funktionen, als auch für den erstklassigen technischen Support und Kundendienst bekannt sind. Sescoi verfügt für den Vertrieb und technischen Support über Niederlassungen in den USA, Europa und Asien, um so dem Bedarf von Tausenden von örtlichen und internationalen Kunden aus verschiedenen Industriebranchen gerecht zu werden.

Die Software-Lösungen von Sescoi umfassen:

- WorkNC, eine automatische CAM/CAD Lösung für 2- bis 5-Achs Bearbeitungen,

- WorkNC-CAD, eine einheitliche CAD-Anwendung für das gesamte Herstellungsverfahren.

- WorkXPlore 3D, eine hochentwickelte Lösung zur Visualisierung, Abfrage und Analyse von 3D Daten

- WorkPLAN Enterprise, eine ERP Lösung der neuen Generation für die Einzelfertigung

- MyWorkPLAN, ein kosteneffektives und leicht zu verwendendes Job Management System.

Sescoi kann auf langjährige Erfahrungen im Werkzeug- und Formenbau, dem Ingenieurwesen und der Software-Entwicklung zurückgreifen, versteht die Bedürfnisse der Kunden und hilft ihnen, die Herausforderung einer neuen Software-Implementierung zu meistern und deren langfristige Geschäftsentwicklung zu sichern.
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