CAM mit iMachining in der Praxis: Bearbeitungszeit um 2/3 verkürzt

Kleine Stückzahlen, eine hohe Qualität, individuelle kundenspezifische Ausführungen, guter Service und weltweite Lieferfähigkeit, das alles schafft man heute nur noch, wenn man entlang der Prozesskette die bestmöglichen Tools einsetzt. Das gilt ganz besonders für kleine bis mittelgroße Unternehmen. Die Odenwälder Kunststoffwerke Gehäusesysteme (OKW) gehört zu dieser Kategorie.

Das Unternehmen wurde 1948 von Dr. Herbert Schneider in 74722 Buchen/Odenwald gegründet und befindet sich noch immer im Besitz der Gründerfamilie.

Die OKW-Produkte, nach wie vor Drehköpfe und Gehäuse, werden weltweit vermarktet. In acht Ländern auf vier Kontinenten gibt es eigene Werksniederlassungen. In allen anderen ist man durch Handelsunternehmen vertreten. Die Exportrate beträgt weit über 50%.

Das Odenwälder Unternehmen selbst hat rund 100 Mitarbeiter, die Unternehmensgruppe mit 8 Firmen rund 400.

Jedem Kunden sein Gehäuse

Neben den Standardausführungen fertigt OKW Gehäusesysteme sehr viele kundenspezifische Gehäuse. Das betrifft die mechanische Bearbeitung, aber auch die Lackierung und Bedruckung.

Die Stückzahlen pro Auftrag sind dabei klein. „Wir haben eine durchschnittliche Losgröße von 100“, so Fertigungsleiter Helmut Böhrer.

Für alle muss eine konstruktive Anpassung gemacht werden und im Anschluss ein NC-Programm. Ohne CAD/CAM geht das nicht mehr.

Die Odenwälder hatten zunächst ein einfaches 2D-System, sind aber Mitte der 2000er Jahre in die Solidworks-Welt umgestiegen.

Wichtig war es den Gehäusefachleuten, CAD und CAM aus einem Guss zu bekommen. Beide Systembereiche sollten unter einer Benutzeroberfläche verfügbar sein und mit nur einem Modell arbeiten. Am besten gelöst sah man dies bei dem Angebot der Firma DPS Software.

So wurde DPS der „Hauslieferant“ für CAx, bis heute.

Die DPS Software GmbH wurde 1997 gegründet und ist heute der größte Solidworks Reseller in Europa und der größte Sage-Reseller in D-A-CH. Neben den Produkten von Solidworks hat DPS die CAM-Produkte von Solidcam im Portfolio. Hinzu kommen DPS eigene Module und Lösungen. Das Unternehmen hat 31 Standorte in Deutschland, Österreich, der Schweiz und Polen. Die Zahl der Mitarbeiter ist auf über 450 gestiegen.

Zurück zur Installation in Buchen:

Heute hat OKW Gehäusesysteme 14 CAD- und 5 CAM-Lizenzen. Dazu kommt eine Lizenz für iMachining und eine weitere für den Solidworks Composer.

Die gesamte Installation wird über ein PDM-System verwaltet: SOLIDWORKS PDM Professional, mit 15 Lizenzen.

Heute ist man mit dieser Systemlandschaft sehr zufrieden und baut sie langsam weiter aus. Besonders beeindruckt sind die Anwender von iMachining von SolidCAM für die schnelle Schruppbearbeitung.

Schruppen im Gleichlauf

Seit einigen Jahren bieten CAM-Hersteller neue, spezielle Programme, für die Schruppbearbeitung im Gleichlauffräsen an. Dabei werden hohe Spanvolumina durch die Mantelseiten der Fräser abgetragen. Die Bearbeitung beginnt mit dem Eintauchen des Werkzeugs und dem spiralförmigen Abfahren von Werkzeugwegen, die sich am Ende immer mehr der Soll-Kontur annähern. Dieses Verfahren spart Fräszeit gegenüber konventionellen CNC-Programmen.

Eines dieser Systeme ist iMachining von Solidcam. Der israelische Hersteller hat die Software vollständig selbst entwickelt und keine Technologien von anderen Herstellern genutzt.

„iMachining ist ein automatischer CNC-Programmgenerator zum Hochgeschwindigkeitsfräsen, für das Schruppen, Restmaterialschruppen und Grobschlichten von prismatischen und flächig geformten 3D-Teilen“, so eine Broschüre des Herstellers.

Die Software nutzt die 3D-Rohmodelldaten und die CAD-Geometrie des Fertigteils für die Eingabe. Den Rest macht das System selbst. Das geht aber nur durch in der Datenbank hinterlegte Angaben: Dazu gehören die Werkzeugdaten, die Materialdaten (viele sind schon im System vorgehalten, andere können ergänzt werden) und die Maschinendaten. Aus allen diesen Angaben erstellt iMachining ein Hochgeschwindigkeits-CNC-Programm. Der innovative Algorithmus des Systems sorgt dafür, dass immer das gleiche Spanvolumen pro Fräszahn abgetragen wird. Somit wird das Werkzeug optimal ausgelastet, aber nicht überlastet und es entsteht ein insgesamt sehr großes Spanvolumen pro Zeiteinheit.

Am Ende des Verfahrens, das hier nur grob geschildert ist, steht eine Zeitersparnis, die im Durchschnitt mit 70% angegeben wird. Natürlich hängt der Wert eben von den jeweiligen Aufgaben ab.

Neben der Zeitersparnis steht die Werkzeugschonung im Mittelpunkt, welche gerade bei schwer zerspanbaren Materialien zu deutlichen Standzeiterhöhungen führt (um das 2- bis 3-fache, wie die Erfahrung zeigt).

Der geringere Schnittdruck führt auch zu positiven Effekten bei „kniffeligen“ Spannsituationen, etwa auf Paletten. Die Einspannstelle ist weniger belastet, das Teil bleibt bei der Bearbeitung sicher in seiner Position.

Einsatz im Werkzeugbau

Wie schon angedeutet, betreibt OKW Gehäuse-Systeme einen kleinen Werkzeugbau für ganz spezielle Sonderanfertigungen.

Hier entstehen hauptsächlich Werkzeugeinsätze, die in Basisformen genutzt werden, um die Kosten gering zu halten.

Für die Bearbeitung dieser Stahlteile wird iMachining eingesetzt. „Wir haben iMachining ebenfalls auf einer Messe gesehen und waren gleich davon begeistert“, wie Dieter Neukirchner sagt, „auch wenn unsere Kollegen im Werkzeugbau zunächst skeptisch waren und u.a. die kurzen Programmierzeiten nicht glauben wollten, so haben sie sich dann doch selbst überzeugt und wir haben das System 2014 eingeführt.“

Mittlerweile sind die in der Praxis erzielten Erfahrungen so gut, dass es keinerlei Zweifel an iMachining mehr gibt: „Wir haben die Bearbeitung der Formteile auf den Bearbeitungszentren um zwei Drittel verkürzen können“, bestätigt Helmut Böhrer.

Es geht aber in Einzelfällen auch noch schneller, wie direkt vor Ort durch eine Life-Simulation demonstriert wurde. Dabei ging es um das Fräsen einer Kavität in einem Werkzeugteil. Es wurde gezeigt, dass eine konventionelle Bearbeitung mit einem Messerkopf 3 Stunden dauern würde. Mit iMachining dauert die gleiche Bearbeitung 18 Minuten! „Reiner Wahnsinn“, wie Neukirchner kommentiert. Somit wird auch klar, dass das Wort „extrem“ in der Überschrift nicht gelogen ist.

Dazu kommen weitere Effekte. In iMachining werden nicht die einzelnen NC-Wege programmiert, sondern es werden quasi nur „Randbedingungen“ definiert. Das führt ebenfalls zu einer Zeiteinsparung bei der Programmerstellung um 2/3.

Weiterhin erhöht sich die Standzeit der Werkzeuge wenigstens um das doppelte, wie bei OKW zu hören ist.

Einen weiteren Vorteil sieht Böhrer beim Fräsen filigraner Konturen: „Wir gehen hinunter bis zum Werkzeugdurchmesser 0,6 mm. Dabei hat es früher doch recht oft Werkzeugbruch gegeben. Das ist mit iMachining wesentlich besser geworden.“

Alles gemeinsam führt zu kurzen Amortisationszeiten, die sich zumeist in Monaten und nicht in Jahren bemessen.

Am Ende weist Dieter Neukirchner noch auf die gute Zusammenarbeit mit DPS hin: „Läuft super“, wie er sagt, „wenn wir von der Hotline Beratung oder Hilfe brauchen, dann geht das schnell und problemlos.“ Ein „sehr gut“ vergibt er auch für die Einführung des PDM-Systems, Solidworks PDM Professional, welches er in enger Zusammenarbeit mit DPS bewältigt hat „und was von uns allein nicht zu machen gewesen wäre.“

www.okw.com

www.dps-software.de