Software

Kundenspezifische Lösungen schneller ins Werkzeug umgesetzt

Leistungsfähige Maschinen lassen sich umso effektiver nutzen, je besser der Werkzeugbau auf ihre Besonderheiten abgestimmt ist. Federtechnik Kaltbrunn nutzt deswegen zusammen mit Stanz-Biegeautomaten von Bihler deren Software bNX – ein NX mit speziellen Modulen für die Umformtechnik. Die Vorteile: Die Sicherheit in der Lösungsdefinition steigt, die Werkzeugkonstruktion wird schneller und die Prozesskette ist geschlossen. Das macht sich vor allem bei Weiterentwicklungen bemerkbar, da bNX sicherstellt, dass alle von Änderungen betroffenen Bauteile assoziativ verknüpft sind und dadurch automatisch geändert werden.

„Etwa 57 Prozent unserer Produktion – neben Stanzbiege- und Feinschneidteilen Druck-, Zug- und Torsionsfedern – werden in der Schweiz ausgeliefert, 18 Prozent liefern wir direkt nach Deutschland und der Rest verteilt sich auf den europäischen Markt“, sagt Claudio de Filippis, Leiter Verkauf & Marketing und Mitglied der Geschäftsleitung bei der Federtechnik Kaltbrunn AG in der Schweiz. „Deshalb kommt eine Verlagerung der Produktion ins Ausland nicht in Frage.“ Zumal das Kerngeschäft Produkte beinhaltet, die nach Kundenanforderungen entwickelt und produziert werden. Dies sind Federn aus Draht und Band, beginnend bei einem Millimeter Durchmesser bis hin zu 40 kg Gewicht. Auch Sonderteile wie Toleranzringe, Drehstäbe für Seilbahnen, Förderwendel und kleine Baugruppen gehören zum großen Produktspektrum. „Je früher uns die Kunden in den Entwicklungsprozess einbeziehen, desto mehr Möglichkeiten haben wir, die federtechnisch beste Lösung zum optimalen Herstellungspreis zu finden“, betont deshalb Toni Müller, Leiter Konstruktion bei Federtechnik Kaltbrunn.

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Mit der Produktkomplexität steigen allerdings die Anforderungen an den Fertigungsprozess – und damit an den Werkzeugbau. Allein mit 2D-Technologien stößt das räumliche Vorstellungsvermögen selbst geübter Konstrukteure an Grenzen – neue, jüngere Mitarbeiter arbeiten mittels der 3D-Modellierung schneller produktiv. 2008 führte Federtechnik Kaltbrunn deshalb an insgesamt sieben Arbeitsplätzen die bNX-Software der Otto Bihler Maschinenfabrik ein. Dahinter steckt die 3D-CAD/CAM-Lösung NX von Siemens PLM Software, die Bihler um spezielle Technologie-Module für Anwender von Bihler-Maschinen erweitert hat. Federtechnik Kaltbrunn verfügt selbst über Stanz-Biegeautomaten von Bihler; inzwischen sind 14 Maschinen im Einsatz und ein weiteres hochmodernes Bearbeitungszentrum vom Typ Combitec CC1 wird erwartet.

Das erste bNX-Modul bildet eine Bibliothek aus 3D-Normalien, mit allen Maschinen, Aggregaten, Kurvenscheiben sowie Gewindeschneid-, Schraub- und Schweißeinheiten von Bihler.

Das Modul Werkzeugaufbau führt den Anwender mit Expertenwissen sicher durch den Entwicklungsprozess.

Im Kinematik-Modul gewinnt der Anwender mit Hilfe der 3D-Simulation und Kurvenscheiben-Berechnung vollständige Kontrolle über die Bewegungsabläufe an der Maschine.

Unterstützung ab dem ersten Schritt

„Die Entwicklung der bNX-Software war ein sehr guter Schritt von Bihler“, so Toni Müller weiter. „Gerade bei komplizierten Werkzeugen sind deren Module ein Riesenvorteil für uns.“ Bei der Einführung einer so breiten Lösungspalette sei allerdings ein schrittweises Vorgehen hilfreich. „Man sollte zuerst an einem Arbeitsplatz einen Poweruser ausbilden, der seine Erfahrungen zur Anpassung der Konstruktionsrichtlinien und zur Unterstützung weiterer Konstrukteure einbringen kann.“ Stünden die Randbedingungen und Prozesse einmal, sei die Einarbeitung neuer Mitarbeiter einfach. „Wir haben dagegen den Fehler gemacht, die gesamte Konstruktion auf einmal umzustellen“, betont der Konstruktionsleiter. „Das war viel Arbeit – aber mit den sehr guten Dienstleistungen von Bihler haben wir es dennoch geschafft.“ Werkzeugbauer-Lehrlinge bei Federtechnik Kaltbrunn verbringen übrigens etwa vier bis sechs Wochen in der Konstruktion. In einer Woche arbeiten sie die Schulungsunterlagen durch und können danach mit bNX konstruieren.

Die Phase der Ideenfindung für ein Werkzeug beginnt bei Federtechnik Kaltbrunn mit einer Handskizze, die in Teamsitzungen mit Werkzeugbauern und Vertriebsingenieuren diskutiert wird. Sind Material, benötigte Kräfte und einzusetzende Maschine grob definiert, unterstützt bNX mit einer Umformstudie: Das 3D-Modell eines Kundenteils wird abgewickelt und ein Umformkonzept mit Biegestellungen definiert. Dabei berücksichtigt das System den K-Faktor und die Rückfederung. Auch die nachfolgenden Längen werden exakt ermittelt. „Parallel dazu führen wir Biegeversuche in der Werkstatt durch“, erläutert Müller. „Denn viele Faktoren, wie etwa der Einfluss von Wärmebehandlungen, beruhen auf Erfahrungswerten, die überprüft werden müssen.“ Die bestätigten Werte lassen sich speichern und in späteren Projekten wieder verwenden – wertvolles Know-how bleibt so erhalten. Das ebenfalls automatisch erzeugte Streifenbild der Stanzungen kann durch Verschieben der Stempel verändert werden. Die Schnittkräfte und Kraftschwerpunkte lassen sich einfach berechnen.

Aus dem Normalien-Modul werden dann vorkonstruierte Werkzeugplatten, Schnittgestelle, Stanzstempel und Schlittenaggregate ausgewählt und eingefügt. Die CAD-Modelle aller dieser Werkzeugteile bleiben mit der Skelettdatei assoziativ verknüpft: Jede Änderung des Bauteils in der Umformstudie oder am Streifenbild wird damit automatisch auf alle betroffenen Werkzeugkomponenten übertragen. „Man muss sich genau an den vorgegebenen Ablauf halten – dann erreicht man sehr schnelle, fehlerfreie Änderungsprozesse“, betont Toni Müller. „Deshalb haben wir die beste Vorgehensweise in neuen Konstruktionsrichtlinien zusammengefasst.“ Bevor der Werkzeugaufbau abgeschlossen ist, lassen sich zudem Materialbedarf und -kosten systemgestützt optimieren, Stempellängen-Studien durchführen und die Schneidspalte optimieren.

Mit dem Software-Modul Kinematik erhält man einen vollständigen Überblick über alle Werkzeugbewegungen. Ein Funktionsplan veranschaulicht den zeitlichen Ablauf. Man sieht, welcher Schieber wann eingreift. Das Kurvenscheiben-Berechnungsprogramm erleichtert die Auslegung. „Früher haben wir für jede einzelne Kurvenscheibe zwei Stunden gebraucht“, sagt Manuel Kessler, einer der Konstrukteure. „Heute erledigen wir das in fünf bis zehn Minuten.“ Eine Simulation der gesamten Werkzeugbewegungen am Bildschirm deckt schließlich jede mögliche Kollision und jeden Fehler auf. „Im Gegensatz zu früher können wir Simulationen mit dieser Software so einfach ausführen, dass wir jede Gelegenheit dazu wahrnehmen“, ergänzt Toni Müller. „Wir gewinnen dadurch eine viel höhere Sicherheit, bevor wir die Detailkonstruktion in die Werkstatt geben.“ Dazu wird ein Ordner mit Zeichnungen übergeben, die als Grundlage für Normteilbestellungen sowie die Dreh- und Fräsoperationen und schließlich die Montage dienen. „Alles kommt heute aus der Konstruktion – wir liefern wesentlich mehr Informationen als früher“, erläutert der Konstruktionsleiter. „Dadurch ersparen wir unseren Mitarbeitern viele Rückfragen und gewinnen schlankere Prozesse.“ Reichen die Zeichnungsinformationen nicht aus, lassen sich zudem die 3D-Modelle der bNX-Software weiter verwenden. So wird die NC-Programmierung mancher Frästeile mit der Software Mastercam durch die bereits vorhandenen Daten erleichtert.

Weniger Fehler durch Simulation

Selbst erprobte Werkzeuge, die bereits produktiv eingesetzt werden, unterliegen bei den Federspezialisten einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess. „Jedes Werkzeug ist ein Prototyp“, sagt Toni Müller. „Wir arbeiten immer daran, den Stückpreis, die Werkzeugkosten, die Standzeit oder die Leistung zu optimieren.“ Der systematische Prozess mit bNX unterstützt dieses Vorgehen und stellt sicher, dass alle von den Änderungen betroffenen Bauteile assoziativ verknüpft sind und dadurch automatisch geändert werden. „Selbst Kleinigkeiten wie Bohrungen können nicht mehr vergessen werden – so dass wir durch den Einsatz von bNX die Qualität um einiges verbessern konnten.“

Außerdem kann Federtechnik Kaltbrunn mit der Bihler-Software die hochwertigen Maschinen besser und einfacher nutzen: Die Software passe genau zu den Maschinen von Bihler, so der Konstruktionsleiter abschließend. „Jedes Jahr werden wirkliche Fortschritte erreicht, die Arbeit am CAD-System wird noch einfacher.“ Bei jedem Update fahren deshalb die Werkzeugkonstrukteure für drei Tage zur Schulung zu Bihler nach Halblech, um noch schneller zu werden. Tauchen zwischenzeitlich Fragen oder Probleme auf, können sie sich aber auch an die Hotline wenden. Man habe einen sehr kompetenten Ansprechpartner, der sofort weiter helfe. -co-

Federtechnik Kaltbrunn AG, Kaltbrunn/Schweiz Tel. +41 55 293 20 34, www.federtechnik.ch

Otto Bihler Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, Halblech Tel. 08368/18-0, http://www.bihler.de

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