Software

Mehr Tempo im Stanzwerkzeugbau

Wenn es um Stanztechnik im High-end Bereich geht, führt kaum ein Weg am Pforzheimer Unternehmen Kleiner vorbei. Ein wichtiger Bestandteil des Erfolgskonzepts ist der hauseigene Werkzeugbau. Hier entstehen im Schnitt pro Jahr über 60 hochkomplexe Folgeverbundwerkzeuge, die seit der Umstellung auf die 3D-Werkzeugbaulösung Visi in noch kürzerer Zeit komplett konstruiert und NC-programmiert werden.


Es gibt wohl nur wenige Regionen in Europa, wo es so eine hohe Dichte an Spezialisten auf dem Gebiet der Hochleistungsstanztechnik gibt, wie im Raum Pforzheim. Zu den Unternehmen, die technologisch hier ganz vorne mitspielen, zählt die Kleiner Stanztechnik GmbH. An den Standorten Pforzheim und Eisingen werden mit dem 38 hydraulische Pressen umfassenden Maschinenpark mit bis zu 2.500 kN (250 Tonnen) Presskraft komplexe Stanzteile in den unterschiedlichsten Losgrößen produziert. Rund 60 Prozent des Umsatzes erzielt Kleiner mit Kunden aus dem Automotive-Bereich, ergänzt durch Branchen wie die Elektro- und Elektronikindustrie, Medizintechnik oder die Kunststoffverarbeitung.

Das Produktportfolio erstreckt sich vom Mikrostanzteil über Schnappscheiben in den verschiedensten Ausprägungen bis hin zu Stanzgittern mit Bauteilebestückung, die heute in vielen Bereichen die klassische Leiterplatte ersetzen. „Wir fokussieren uns bewusst mit hoher Innovationskraft auf die Stanztechnik, einschließlich der dafür benötigten Werkzeuge. Und je filigraner und komplexer, desto besser“, erklärt Frank Chojinski, Mitglied der Geschäftsleitung, die Unternehmensphilosophie. Ein Beispiel aus jüngster Zeit ist ein Stecker-Kupplungssystem zum Laden von Elektroautos, ein aus Bundesmitteln gefördertes Projekt, bei dem Kleiner als Entwicklungspartner die elektrischen Kontaktelemente im Signal- und Hochvoltbereich konzipiert und herstellt. Dabei ging es unter anderem darum, die ursprünglich als Kupfer-Drehteile ausgelegten Steckverbinder durch Stanzteile zu ersetzen. „Aufgaben wie diese sehen wir durchaus als eines unserer Alleinstellungsmerkmale an“, sagt Egon Kugele, Leiter Konstruktion bei Kleiner. Denn neben der elektrischen und isolationstechnischen Auslegung, für die es im Haus eine spezielle Entwicklungsabteilung gibt, galt es die Teilegeometrie so zu optimieren, dass sie sich mit dem ebenfalls bei Kleiner konstruierten und gebauten Folgewerkzeug problemlos produzieren lässt. „Wir konstruieren bei Neuaufträgen heute ausschließlich in 3D, und zwar mit Visi, das für unsere Aufgaben quasi wie maßgeschneidert ist.“ Visi ist eine speziell auf den Werkzeugbau abgestimmte Produktfamilie des britischen Herstellers Vero Software, die mit zahlreichen CAD- und CAM-Modulen unter anderem auch den Blechbereich vollständig abdeckt.

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3D-Start über Umwege

Vor rund zwei Jahren wurde die Konstruktion bei Kleiner auf Visi und damit komplett auf 3D umgestellt. „Mit 3D angefangen haben wir eigentlich schon 2008, und zwar mit dem auf Solidworks aufgesetzten Modul Quickpress“, erinnert sich Uwe Schneider, Werkzeugkonstrukteur bei Kleiner. „Bis dahin hatten wir ausschließlich das 2D-CAD/CAM-System Cadda im Einsatz, das, wie Quickpress, von der Firma Daveg angeboten wird.“ Mit Cadda, das für gelegentlich vorkommende 2D-Konstruktionsarbeiten immer noch verwendet wird, sei man ganz zufrieden gewesen, weshalb man im 3D-Bereich zunächst ebenfalls auf eine Lösung aus dem Hause Daveg gesetzt hatte. „In Folge der hohen Auslastung in der Konstruktion war eine schnelle Umstellung auf Solidworks und Quickpress nicht möglich“, erinnert sich Uwe Schneider. Das hätte auch daran gelegen, dass Solidworks als vollparametrisches CAD für die schnelle Werkzeugkonstruktion nur bedingt geeignet und zudem relativ schwer erlernbar sei. „Auch die Platinenabwicklung und die Funktionen für das Streifenlayout steckte bei dem Zusatzmodul Quickpress noch in den Kinderschuhen“, weshalb Uwe Schneider schließlich nachdrücklich dafür plädiert hatte, beim Thema CAD über eine Alternative nachzudenken und sich in diesem Zusammenhang auch einmal Visi anzuschauen. Auf Visi war er über einen Bekannten aufmerksam geworden, der als Werkzeugkonstrukteur in einem anderen Betrieb damit bereits längere Zeit arbeitete und ziemlich begeistert war.

Visi überzeugte sofort

Die Pforzheimer kontaktierten das Systemhaus Men at Work, das Visi bei Kleiner ausführlich präsentierte und dem Konstruktionsteam eine Testinstallation zur Verfügung stellte. Konstruktionsleiter Egon Kugele: „Wir fühlten uns mit Visi sofort wohl, nicht nur weil es extrem leicht und quasi intuitiv bedienbar ist, sondern weil die speziellen Module für den Stanzwerkzeugbau schon lange auf dem Markt waren und einen sehr ausgereiften Eindruck machten.“ Nach einigen internen Diskussionsrunden, bei denen auch die Geschäftsleitung und der Leiter des Werkzeugbaus, Christian Hamann, beteiligt waren, fiel im April 2010 die Entscheidung, beim CAD und bei der NC-Programmierung auf Visi umzusteigen. Zunächst wurden zwei Mitarbeiter bei Men at Work geschult und bereits im Juni war das erste Werkzeug bei Kleiner mit Visi durchkonstruiert. Aktuell gibt es bei den Pforzheimern in der Konstruktion 14 Arbeitsplätze, auf denen Visi Modelling zusammen mit dem Schnitt- und Stanzwerkzeug-Modul Visi Progress (Abwicklung, Streifenlayout, Werkzeugaufbau) installiert ist, ergänzt durch einen Visi Arbeitsplatz zur Kalkulation in der Angebotserstellung. Hinzu kommen noch drei Visi-Installationen in der Fertigung, die aktuell zur NC-Programmierung der Fräsmaschinen dienen.

Durchgängig – von CAD zu NC

Ist das Werkzeug komplett konstruiert und sind alle Freigaben erteilt, beginnt dessen eigentliche Fertigung. Im Werkzeugbau geht es bei Kleiner ebenso modern zu, wie in den anderen Teilen des Unternehmens. Das Maschinen-Equipment ist entweder nagelneu oder ansonsten nur selten älter als ein paar Jahre. Aktuell werden in Pforzheim nur die Fräsprogramme mit Visi Machining erzeugt, die Einbindung der neun Drahterodiermaschinen mit Visi Peps Wire (mit 2 und 4 Achsen) soll noch im Frühjahr 2013 stattfinden. Zurzeit entstehen die Drahterodierprogramme noch auf 2D-Basis mit dem CAM-Modul von Cadda.

Im Fräsbereich werden die Programme für die vier CNC-Maschinen vom Bereichsleiter erstellt, der mit Visi Machining beispielsweise auch festlegt, welche Komponenten sich in einem Arbeitsgang zusammenfassen lassen. Eine Ausnahme bildet das Hartfräsen und das Fräsen der Kupferelektroden, was beides in einem extra Raum auf einer 3-Achs-Maschine stattfindet. Hier steht der dritte Visi Machining-Arbeitsplatz, an dem der Maschinenbediener die NC-Programme schreibt, während die Maschine fräst. Da bei Visi beim Konstruieren und bei der NC-Programmierung mit demselben CAD-Modell gearbeitet wird, ist sowohl die Durchgängigkeit als auch die Interoperabilität der Daten stets gewährleistet.

Automatisch zum NC-Programm

Unterstützung leistet dabei die automatische Featureerkennung, die bei Visi mit dem Modul Compass-Technologie abgedeckt wird und bei Kleiner auf zwei NC-Arbeitsplätzen installiert ist. Bei (Bearbeitungs-) Features handelt es sich um Regelgeometrien wie beispielsweise Kanten, Bohrungen, Rundungen oder Frästaschen, die das Modul Compass auswertet und auf Basis hinterlegter Fertigungsdaten die dafür erforderlichen NC-Sätze automatisch erzeugt. Bei dem für den Stanz- und Schnittwerkzeugbau typischen 2- und 2,5 D-Fräsen hat sich dank Compass der Programmieraufwand zum Teil drastisch verringert, bei bestimmten Bearbeitungsaufgaben benötigt man nur noch ein Drittel der Zeit.

Weitere Integrationsschritte sind in naher Zukunft geplant, beispielsweise die Einbindung in das hauseigene ERP-System. Bei diesem Projekt sollen Visi und SAP PLM über eine Schnittstellenlösung Stücklisteninformationen austauschen, was die Abläufe beschleunigt und mögliche Fehler vermeidet.

Mit Visi verfügt Kleiner heute über eine durchgängige Prozesskette auf Basis von 3D-Daten, die sich aktuell von der Angebotserstellung über die Konstruktion bis hin zur NC-Programmierung im Werkzeugbau erstreckt.

Stefan Graf

Mecadat GmbH, Langenbach, Tel. 08761/7620-0, http://www.mecadat.de

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