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Additive ManufacturingSchaeffler und DMG Mori kooperieren in der Additiven Fertigung

Kooperationsprojekt DMG Mori und Schaeffler

In ihrem jüngsten Kooperationsprojekt entwickeln Schaeffler und DMG Mori additive Herstellungsverfahren für Wälzlagerkomponenten aus gradierten Materialien in kleinen Losgrößen mittels Laserauftragsschweißen.

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PLM/CADKonstruktion schnell wie aus der Box

Die Zarges Aluminium Systeme entwickelt und produziert kundenspezifische Lösungen aus Leichtmetall für die Industrie, Flugzeugbau- sowie Windanlagen-Branche. Die dazu eingesetzten Lösungen von PTC unterstützen den Produkt- entstehungsprozess von der schnellen Teilekonstruktion über die Datenverwaltung bis hin zur standortübergreifenden Entwicklung.

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PLM/CAD: Konstruktion schnell wie aus der Box

Es gibt viele Markennamen, die sich im Laufe der Zeit als Begriff für eine ganze Produktgattung in die Alltagssprache eingebürgert haben: Tempo, Uhu, Flex, Tesa, Fön. Und wer Alubehälter meint, der sagt meist Zarges-Box. Auch die Aluleitern aus dem gleichen Haus sind vielen bekannt. Eher unbekannt dagegen ist, dass Zarges auch in den Bereichen Industrie, Airporttechnik und Windkraft tätig ist. Hier herrscht das Projektgeschäft vor mit kundenspezifischen Lösungen, welche die Mitarbeiter mit dem CAD-System Cocreate Modeling von PTC konstruieren.

Im Jahr 1933 als erstes Leichtmetallbau-Unternehmen Europas gegründet, ist Zarges seit 1939 im bayerischen Weilheim zwischen Starnberger und Ammersee beheimatet, ein zweiter Standort besteht seit den 1950er Jahren im nahen Peiting. Die Gesamtgruppe beschäftigt etwa 1.500 Mitarbeiter und erwirtschaftet einen Umsatz von über 300 Millionen Euro. Die Zarges GmbH deckt die Bereiche Steigtechnik und Logistikprodukte – zu denen die Zarges-Boxen zählen – ab, das Tochterunternehmen Zarges Aluminium Systeme (ZAS) ist im Projektgeschäft tätig, wo im Gegensatz zu den erstgenannten Bereichen kaum Katalogartikel produziert werden. Kundenspezifische Lösungen herrschen in entsprechend geringen Stückzahlen vor. Die ZAS beschäftigt etwa 100 Mitarbeiter.
Die Erzeugnisse der ZAS lassen sich in drei Bereiche einteilen: Im Bereich Air finden sich Bühnen und Plattformen, die zu Wartung, Reparatur und Umbau von Flugzeugen dienen. Der Bereich Wind bietet für Windkraftanlagen neben kombinierten Leiter- und Aufzugsystemen das komplette Sortiment an Turmausbauten bis hin zur Elektrik an. Industrie beliefert beispielsweise Maschinen- und Anlagenbauunternehmen mit maßgeschneiderten Treppen, Überstiegen und Podesten. Auch Arbeitsbühnen für die Wartung von Schienenfahrzeugen, Bussen und Lastwagen entwickelt dieser Bereich.

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Seit 1990 arbeitet Zarges mit einem CAD-System, zunächst mit ME10, damals noch von Hewlett-Packard. Ab dem Jahr 2004 investierte Zarges vermehrt in die 3D-CAD-Technologie und entschied sich beim Übergang für die 3D-Lösung des Herstellers seines 2D-Systems, was die Weiterverarbeitung der 2D-Altdaten wesentlich vereinfacht. Neben Cocreate Modeling und dem 2D-CAD-System Cocreate Drafting setzt Zarges die PDM-Lösung Cocreate Model Manager ein, um die Zeichnungen zu verwalten. Die Umstellung vom Vorgängersystem Workmanager lief im Jahr 2007, wobei vor allem die Nachfrage der Konstrukteure nach Collaboration-Funktionalität treibende Kraft war. Gerade im Projektgeschäft werden die Konstruktionen schnell komplex und umfangreich und müssen aufgrund des ständigen Zeitdrucks auf mehrere Konstrukteure aufgeteilt werden, die parallel an den Baugruppen arbeiten. Dies wird von Cocreate Model Manager unterstützt.

CAD-Lösung ermöglicht schnelles Modellieren

Jakob Steingruber, Leiter Technik und Projektmanagement, schildert die Konstruktionspraxis: „Wir arbeiten sehr eng mit unseren Auftraggebern zusammen. Da kommt es uns vor allem darauf an, sehr schnell eine digitale Version eines Projektes zeigen zu können. Wir wissen am Beginn eines Projektes noch nicht, wie das Endergebnis exakt aussehen wird. Deshalb ist Cocreate Modeling für uns das ideale Konstruktionswerkzeug. Der Ansatz des expliziten Modellierens hilft uns, völlig frei und vor allem schnell zu modellieren, ohne uns schon zu Beginn mit Bauteilverknüpfungen und parametrischen Anforderungen auseinandersetzen zu müssen. Dazu hätten wir weder die Zeit noch hilft uns eine solche Struktur in nachfolgenden Projekten.“

Doch völlig ohne Parameter und Beziehungen geht es auch bei ZAS nicht: Mit dem Modul Advanced Design lassen sich in Cocreate Modeling Parameter und Abhängigkeiten vergeben, um Bewegungssimulationen zu ermöglichen. Dies nutzen Steingrubers Kollegen gerne, um Kunden eine Lösung zu demonstrieren.

Eine weitere Advanced Modeling-Funktionalität, Simplification, nutzen die ZAS-Konstrukteure, um Kaufteilmodelle zu vereinfachen: Die vom Lieferanten zur Verfügung gestellten oder von dessen Website heruntergeladenen Modelle werden soweit vereinfacht, dass alle für den Einbau notwendigen Flächen und Features enthalten sind, aber bei Bedarf nur als ein Teil im Strukturbaum auftauchen. Für das explizite 3D-CAD-System Cocreate Modeling stellt das kein Problem dar, denn importierte Modelle können genauso weiterbearbeitet werden, wie native Dateien. Schließlich erleichtert das Modul Cocreate Sheet Metal die Arbeit für die Zarges-Konstrukteure. Spezielle Kommandos für die Blechkonstruktion sind hilfreich, aber der entscheidende Vorteil entsteht durch die Anbindung von Material- und Werkzeugdatenbanken. „Cocreate Sheet Metal trägt sehr dazu bei, Kosten zu sparen, denn der Konstrukteur verwendet nur die Werkzeuge und Materialien, die in der Fertigung standardmäßig zur Verfügung stehen“, sagt Steingruber. Zarges nutzt zudem die Zusatzmodule Solidpower und Solidpower Profiles von Cocreate-Partner Techsoft: ersteres stellt Normteilebibliotheken zur Verfügung, während das zweite Modul die Arbeit mit Profilen erleichtert. In Solidpower Profiles sind die von ZAS genutzten Profilgeometrien hinterlegt, zusätzlich ließ sich Zarges das integrierte Stücklistenmodul so anpassen, dass die Profillänge auslesbar ist – so entsteht quasi automatisch eine Sägeliste.

Um bei der Bauteilentwicklung optimale Qualität zu erzielen, ist die Ansys-Schnittstelle sehr wichtig für die Zarges-Konstrukteure. Diese ermöglicht es, Cocreate-Modelle nicht nur an das Berechnungsprogramm zu übergeben – Festigkeits- und andere Analysen werden bei Zarges von eigenen Spezialisten durchgeführt – sondern auch optimierte Modelle in das CAD-System zurückzuspielen. So lässt sich eine Konstruktion nicht nur schnell analysieren, zusätzlich ist es bei Bedarf möglich, während der Analyse kritische Stellen zu entschärfen und nochmals zu berechnen, so dass der Konstrukteur ein qualifiziertes Feedback in Form einer überarbeiteten Geometrie erhält. Ein bestimmendes Element der Konstruktionsarbeit ist der Zeitdruck und das ständige Anpassen: Fertigung und Konstruktion laufen oft nahezu parallel, so müssen die Konstrukteure schnell und flexibel auf Änderungsanforderungen aus der Fertigung reagieren können. Ein gutes Beispiel sind die projektbezogenen Anpassungen bei Turmausstattungen, deren Schnittstellen nahezu parallel mit der Fertigung der Teile definiert werden. Die Zusammenstellungsmodelle werden oftmals neu aufgebaut, weil auch bei ähnlichen Projekten kleine Unterschiede auftauchen, die beim reinen Kopieren des Modells leicht übersehen werden und damit zu teuren Fehlern führen können. So werden die Modelle unter Verwendung von Standardbaugruppen neu aufgebaut, wie Steingruber erläutert: „Cocreate Modeling ermöglicht diese Herangehensweise mit seiner einfachen Bedienung und der expliziten Modellierung sehr gut. So sind wir sehr schnell und erreichen gleichzeitig eine hohe Qualität der Modelle, weil man sich eben auf das Modellieren konzentrieren kann. Allerdings wäre es in bestimmten Anwendungsbereichen wünschenswert, mit Parametrik zu arbeiten, beispielsweise im Bereich der Boxen. An dieser Stelle erhoffe ich mir da vom Zusammenschluss von PTC und Cocreate einige Verbesserungen.“
Zum Verwalten der Daten nutzt Zarges den Model Manager von Cocreate. EDV-Leiter Michael Guglhör sieht die Anforderungen seiner Anwender mit der neuen Software erfüllt: „Die treibende Kraft bei der Weiterentwicklung unserer Konstruktionsumgebung sind die Mitarbeiter der ZAS, die neue Funktionen fordern oder Wünsche formulieren, die wir durch Umstellung auf neueste Softwareversionen oder Implementierung von Speziallösungen erfüllen. In diesem Bereich der Zarges sind sehr komplexe und umfangreiche Projekte zu finden, die zudem das Zusammenarbeiten mehrerer Konstrukteure erfordern, damit sie im engen Zeitrahmen abgearbeitet werden können.

Anpassung statt Wechsel

So war die Umstellung in Cocreate Modeling von Package-Dateien, in denen sämtliche Einzelteile innerhalb der Baugruppe gespeichert wurden, auf das Topdown-Speichern, das heißt das externe Referenzieren von Einzelteilen in der Baugruppe, ein großer Vorteil, weil wir dadurch nicht nur Collaboration einführen konnten, sondern zudem die Möglichkeit bekamen, Baugruppen einfacher wiederzuverwenden. Cocreate Model Manager unterstützt diese geänderte Dateistruktur automatisch und ist so flexibel, dass wir mit wenigen Individualanpassungen auskommen, die bei einem Releasewechsel üblicherweise zu Problemen und hohen Kosten führen.“

Im Jahr 2007 wurden zwei Standorte in Indien und den USA über Cocreate Model Manager an die Konstruktionsabteilung in Weilheim angeschlossen. In den USA werden kundenspezifische Schaumstoffeinbauten in Zarges-Boxen gefertigt; über Model Manager können die Mitarbeiter dort auf die CAD-Modelle der Boxen zugreifen und die gewünschte Schaumstoff-Form erzeugen. In Indien werden Modelle, die in Deutschland entwickelt wurden, aufgerufen und mit den vor Ort verfügbaren Aluminiumprofilhalbzeugen modifiziert. Die Anbindung läuft über einen VPN-Tunnel und das Internet; über die in Cocreate Model Manager enthaltene Projektverwaltung lässt sich dabei steuern, auf welche Dokumente die externen Standorte und Nutzer zugreifen können.

Ralf Steck, Fachjournalist, Friedrichshafen/hs

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