Steuerungstechnik

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Mit einem virtuellen Fertigungs-Check schließt Promot Automation fast alle potenziellen Fehlerquellen bei der Bauteilfertigung aus – von Programmfehlern über Kollisionen bis hin zu falsch eingespannten Werkzeugen oder Rohteilen. Möglich macht dies die Software CheckitB4 von Pimpel, die direkt auf den NC-Kernel der Sinumerik-Steuerungen von Siemens aufsetzt. Auf diese Weise lässt sich auch die Fertigung kleiner Stückzahlen oder von Einzelteilen wirtschaftlich automatisieren. Nur so können der gesamte Prozessablauf effizient gestaltet und die Stückkosten im Auge behalten werden.
Promot geht in der eigenen Fertigung keine Kompromisse ein und setzt auf eine hochwertige Ausstattung. Zwei verknüpfte 5-Achs-Bearbeitungszentren DMU 60 P CNC von DMG werden von je einer Sinumerik 840D sl gesteuert. (Bild: Siemens)

Das österreichische Unternehmen Promot Automation hat speziell zur Senkung der Stückkosten in der Einzelteil- und Kleinserienfertigung eine Automatisierungslösung entwickelt, die mit der Handhabungseinheit Palmaster 5-Achs-Fertigungszentren miteinander verbindet. Dabei übernehmen die CNC-Steuerung Sinumerik 840D sl von Siemens und die Simulationssoftware CheckitB4 von Pimpel zentrale Aufgaben. Palmaster eignet sich insbesondere für mittelständische Maschinenbaubetriebe, wie Promot selbst mit rund 110 Mitarbeitern. „Wir arbeiten mit nahezu allen Werkzeugmaschinenherstellern zusammen und beliefern darüber hinaus Endkunden auch direkt mit Automatisierungslösungen“, erläutert Promot-Geschäftsführer Hubert Pesendorfer. „Für unsere Anlagen benötigen wir daher viele Teile in sehr kleinen Losgrößen oder sogar als Einzelstücke.“
Für die Fertigung solcher Teile standen noch vor wenigen Jahren einige ältere 3-Achs-Fräsmaschinen im Stand-alone-Betrieb zur Verfügung. Durchschnittlich waren dafür vier Aufspannungen nötig – ein Zustand, der nicht mehr zeitgemäß war. Gegen eine Fremdvergabe der Aufträge zur reinen Kostensenkung sprachen gleich mehrere Argumente. So benötigt Promot die Teile für seine Maschinen immer sehr rasch und kurzfristig – schon um die eigenen knappen Lieferzeitvorgaben zu erfüllen. Und zusätzlich zur sozialen Verantwortung für die Mitarbeiter der eigenen Fertigung, die dem Firmenchef sehr wichtig ist, will man auch das Know-how des Personals im Unternehmen halten. So stand schnell fest, dass die Teile auch künftig selbst produziert werden, allerdings in einem optimierten Fertigungsprozess. Als grundlegende Alternativen standen dabei die Erneuerung des Maschinenparks mit leistungsfähigen 3-Achs-Standardmaschinen oder der Einsatz komplexer, automatisierter und miteinander verknüpfter Bearbeitungszentren im Raum.

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Kosten pro Einzelteil um bis zu 35 Prozent niedriger

Mit dem klaren Fokus auf die Stückkosten bei kleinsten Losgrößen und unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette stellte das Unternehmen beide Möglichkeiten einander gegenüber. Das Ergebnis: Trotz nahezu doppeltem Invest für die automatisierte Variante überwog die damit erzielbare Einsparung. Die Kosten pro gefertigtem Teil sind bei dieser Lösung um bis zu 35 Prozent niedriger – je kleiner die Losgröße, desto größer die Einsparung. „Unsere Berechnungen haben sich in unserer eigenen Fertigung bereits in kürzester Zeit bestätigt“, fährt Pesendorfer fort. „Und wir sind uns sicher, die Werte durch weitere Optimierungsarbeiten noch einmal um den gleichen Faktor verbessern zu können.“

Die zentral gesteuerte Handhabungseinheit Palmaster sorgt durch ihre flexibel auf die Prozesssituation reagierende Funktionalität dafür, dass die verknüpften 5-Achs-Bearbeitungszentren des Typs DMU 60 P von DMG stets mit dem richtigen Material versorgt werden und für einige Stunden auch ohne Bedienpersonal fertigen können. So reduziert das Unternehmen die Stillstandszeiten der Maschinen und erhöht den Prozentsatz der wertschöpfenden Tätigkeiten ihrer Mitarbeiter. Da Promot regelmäßig komplexe kubische Einzelteile in hoher Qualität herstellt, die – auch im Sinne der Einzelteilkosten – in nur einer Aufspannung zu fertigen sein sollten, führte kein Weg an der 5-Achs-Simultan-Bearbeitung vorbei.

Die Maschinen wurden mit CNC-Steuerungen der Reihe Sinumerik 840D geordert. Promot setzt schon seit 1980 CNCs von Siemens ein, da neben sehr guten Erfahrungen im Engineering und im Betrieb auch eine hohe Akzeptanz bei den Endkunden gegeben ist. „Wir schätzen diese CNCs als sehr zuverlässig – sie tragen im praktischen Einsatz sehr zu kurzen Bearbeitungszeiten und hohen Oberflächengüten bei“, sagt Hubert Pesendorfer. „Vor allem bei der komplexen 5-Achs-Bearbeitung ist für mich die Sinumerik 840D sl das Maß der Dinge“, ergänzt Nickl Christian, der CNC-Experte bei Promot. „Sowohl in punkto Satzabarbeitung als auch die Zykluszeit betreffend, ist sie die schnellste Steuerung.“ Darüber hinaus lassen sich mit der Steuerung die Frames (einstell- und programmierbare Nullpunktverschiebungen) einfach und flexibel setzen. Je aufwändiger das Programm ist, desto wichtiger sind diese Eigenschaften.

Programmprüfung auf Basis des NC-Kernels VNCK

Insbesondere bei kleinen Losgrößen gilt es, die so genannten Einmal-Kosten für das Einfahren des Werkstücks gering zu halten, da sie im gesamten Produktentstehungsprozess einen verhältnismäßig großen Zeitanteil ausmachen. Gelingt es, das Werkstück bereits beim ersten Mal auf der Maschine fehlerfrei und sogar bedienerlos zu produzieren, lassen sich die kostenintensiven Maschinen- und Mitarbeiterzeiten deutlich reduzieren und ganz nebenbei auch die Materialkosten senken.

Dazu hat Promot-Chef Pesendorfer die Softwareexperten der Pimpel GmbH hinzugezogen, die bereits seit sechs Jahren mit Siemens zusammenarbeiten. Den Grund dafür erläutert Geschäftsführer Friedrich Pimpel: „Siemens hat als erster führender CNC-Hersteller seinen virtuellen NC-Kern – VNCK – offen gelegt und damit die Grundlage für unsere Arbeit geschaffen.“ Auf dieser Basis habe man mit CheckitB4 eine Software entwickeln können, die den tatsächlichen Fertigungsablauf in der Maschine exakt abbildet und dadurch in der virtuellen Welt den Bearbeitungsprozess simulieren und die Bearbeitungsergebnisse zuverlässig berechnen kann. „Da wir direkt auf den Sinumerik-VNCK zugreifen können, sind sämtliche Algorithmen und Parameter exakt gleich, wenn die Programme statt auf der CNC in einem einfachen PC abgearbeitet werden.“

Promot lässt seinen Check auf einem Stand-alone-PC laufen, der sich direkt neben den Programmier-Arbeitsplätzen befindet. So bleiben nicht nur die CNCs der Maschinen, sondern auch die Computer der Programmierer ungestört von der ablaufenden Simulation. Die Mitarbeiter erkennen aber sofort, wenn CheckitB4 ein Problem meldet – und können es direkt am Arbeitsplatz beheben. Das Teileprogramm läuft in der virtuellen Fertigungsumgebung mit bis zu vierfacher Geschwindigkeit, so dass das Ergebnis des Software-Tests vergleichsweise rasch zur Verfügung steht. Er gibt zuverlässig Auskunft über die real erzielbare Teilequalität und -spannung, sichert die Kollisionsfreiheit ab, liefert im Verfahrbereich eine Plausibilitätsberechnung und gibt die benötigte Hauptzeit im Bearbeitungszentrum an. Auf diese Weise lassen sich die Maschinen gut auslasten und unproduktive Einfahrzeiten eliminieren.

Für Promot sei CheckitB4 im Sinumerik-VNCK ein zentraler Bestandteil der vollautomatisierten Einzelteilfertigung, bestätigt Hubert Pesendorfer abschließend. „Auf diese Weise schließen wir fast alle potenziellen Fehlerquellen aus – von Programmfehlern über Kollisionen bis hin zu falsch eingespannten Werkzeugen oder Rohteilen.“ Es bleibe lediglich ein minimales Restrisiko durch Vibrationen oder Toleranzen. „Dank dieser Software produzieren wir inzwischen einen großen Teil der Werkstücke ohne Einfahren und erzielen dabei beste Ergebnisse.“

Ulrich Schleider ist Business Manager Aerospace Industry bei der Siemens AG.

Siemens AG, Nürnberg Tel. 0911/895-0, http://www.siemens.com

Promot Automation GmbH, Roitham/Österreich Tel. +43 (0) 7613 8300-0, http://www.promot-automation.com

Pimpel Gesellschaft m.b.H., Göttlesbrunn/Österreich Tel. +43 (0) 2162 679 72, www.pimpel.at

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