Suchen

Mecadat / Paul Hafner

3D-CAD/CAM: von der Kalkulation bis zum Drahterodieren

| Autor/ Redakteur: Theo Drechsel / Frauke Finus

Werkzeuge von Paul Hafner, mit denen komplexe Stanz- und Ziehteile entstehen, sorgen für immer wieder neue Rekorde in der hauseigenen Serienproduktion und sind bei externen Kunden gefragt. Einen wesentlichen Beitrag zum Erfolg leistet die 3D-CAD/CAM-Lösung Visi. Sie deckt den Workflow von der Kalkulation über die Konstruktion bis hin zum Fräsen und Drahterodieren durchgängig ab.

Firmen zum Thema

Das bei Paul Hafner produzierte Teilespektrum umfasst entgratete, entfettete Stanz- und Ziehteile, Rohrhalter, Federn oder Sichteile ebenso wie durch Schweißen oder Vernieten montierte Produkte oder einbaufertige Baugruppen.
Das bei Paul Hafner produzierte Teilespektrum umfasst entgratete, entfettete Stanz- und Ziehteile, Rohrhalter, Federn oder Sichteile ebenso wie durch Schweißen oder Vernieten montierte Produkte oder einbaufertige Baugruppen.
(Bild: Paul Hafner/ Mecadat)

Paul Hafner zählt zu den ersten Adressen, wenn es um hochpräzise Folgeverbund- und Einlegewerkzeuge sowie um die Serienproduktion komplexer Stanz- und Ziehteile geht. „Unser Schwerpunkt liegt bei Materialdicken von 0,15 mm bis etwa 6 mm, wobei wir auch schon Teile mit 8 mm Wanddicke produziert haben”, erklärt Konstruktionsleiter Markus Merkl, der bei Hafner zudem für die Produktentwicklung verantwortlich ist. „Unser Erfolg beruht auch darauf, dass wir sehr eng mit unseren Kunden zusammenarbeiten und ein komplettes Lösungspaket anbieten.“ Dieses umfasst die Projektplanung, die Produktkonstruktion und die Bauteiloptimierung ebenso wie Konstruktion und Bau des Werkzeugs sowie den Tryout auf den hauseigenen Pressen – und die Serienproduktion. Das können entgratete, entfettete Stanz- und Ziehteile, Rohrhalter, Federn oder Sichteile sein, beschichtet oder unbeschichtet, ebenso durch Schweißen oder Vernieten montierte Produkte oder ganze Baugruppen.

Dabei handelt es sich oft um komplexe Produktionsprozesse, die entsprechend leistungsfähige Werkzeuge erfordern. Diese können in Folgeverbundbauweise bis 4 m lang und bis 10 t schwer sein. Bis auf wenige Ausnahmen stammen alle Werkzeuge und Betriebsmittel, die derzeit in der Produktion laufen, aus dem eigenen Werkzeugbau, in dem aktuell 40 Mitarbeiter beschäftigt sind. So betont man bei Paul Hafner, dass in den Werkzeugen ein wichtiger Teil des Know-hows des Unternehmens steckt, der auf diese Weise im Haus bleibt. Grob geschätzt entspricht dies 70 % der jährlich gefertigten Werkzeuge, Vorrichtungen und Sonderlösungen. Merkl spricht denn auch von Betriebsmitteln, deren produzierte Menge er pro Jahr auf 400 bis 500 beziffert, je nach Projektgröße. Die anderen 30 % gehen an Kunden, die mit den Werkzeugen selbst oder woanders produzieren.

Module lassen sich je nach Bedarf zusammenstellen

„Bei vielen Kunden haben kurze Projektlaufzeiten heute eine höhere Priorität. Dieser Trend wird meiner Meinung nach auch anhalten“, so Merkl. „Wir benötigen aktuell 20 Wochen Durchlaufzeit für ein durchschnittliches Folgeverbundwerkzeug. Dies ist zwar in der Branche ein guter Wert, wir dürfen uns darauf aber nicht ausruhen.“ Bei Hafner begegnet man Herausforderungen wie dieser mit kontinuierlichen Investitionen – in die Ausbildung der Mitarbeiter ebenso wie in neue Technik. Dazu zählt eine leistungsfähige IT-Infrastruktur mit einem ERP-System genauso wie ein komplett durchgängiger Workflow bei CAD- und CAM, der heute vollständig mit Visi abgedeckt wird, einer Produktfamilie des britischen Herstellers Vero Software. Visi ist mit weltweit über 30.000 Installationen und den zahlreichen, eng verzahnten Modulen für Konstruktion, Simulation, Produktdatenverwaltung (PDM) und Fertigung speziell auf die Anforderungen des Werkzeug- und Formenbaus ausgerichtet. Die aktuell 18 Module lassen sich je nach Bedarf zusammenstellen und jederzeit durch weitere Elemente ausbauen. Das System bietet Schnittstellen zu allen wichtigen Datenformaten, die ebenfalls als einzelne Module erhältlich sind.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 5 Bildern

Neben dem einfachen und selbsterklärenden Bedienkonzept weiß Visi in Wellendingen insbesondere mit seiner Durchgängigkeit zu beeindrucken. Denn Visi bietet nicht nur sehr ausgefeilte Module für den Stanzwerkzeugbau, sondern arbeitet sowohl bei Konstruktion als auch bei der NC-Programmierung mit demselben Datenmodell auf Basis von Parasolid. So konnte man bei Paul Hafner ohne Schnittstellenprobleme den gesamten Workflow abbilden, angefangen von der Angebotsphase und Kalkulation über die Konstruktion bis hin zu den NC-Programmen für die Fräs- und Drahterodiermaschinen.

Sowohl bei CAD als auch bei CAM bildet im 3D-Bereich grundsätzlich Visi Modelling die Grundlage, was durch Module aufgabenspezifisch ergänzt wird. Bei Paul Hafner sind dies an vier Arbeitsplätzen in der Konstruktion das Schnitt- und Stanzwerkzeugmodul Visi Progress (Abwicklung, Streifenlayout, Werkzeugaufbau), die Bauteilbibliothek, Visi Blank (Zuschnittsberechnung) sowie zwei Lizenzen von Advanced Modelling zur zielorientierten Verformung. An vier weiteren PCs, die sich in der Fertigung befinden, ist Visi-CAM installiert, wo die NC-Programme zum Fräsen und Bohren auf den zum Teil 5-achsigen Bearbeitungszentren (Hermle, Reiden) mit Visi Machining sowie zum Drahterodieren (Agie Charmilles) mit Visi Peps Wire generiert werden. „Dies übernehmen bei Hafner die Mitarbeiter, die auch die Maschinen einrichten und bedienen“, berichtet Frank Hornung, Geschäftsführer von Men at Work. „Dabei generiert Visi gleich auch das Einrichteblatt, das nach Fertigstellung des NC-Programms ausgedruckt wird. Hier sind Informationen über die Bearbeitungsschritte – zum Beispiel verwendete Werkzeuge, Drehzahlen, Vorschübe, Laufzeiten – dokumentiert, und damit alles das, was man bei der Arbeit an der Maschine benötigt.

Spezielle Schnittstelle bindet Schleifmaschine ein

Eine echte Besonderheit bei Hafner stellt die Einbindung der schon etwas älteren, aber immer noch supergenauen CNC-Koordinatenschleifmaschine Hauser S40 – die 2016 ein komplettes Retrofit erhielt – in den Visi-Workflow dar. Mit einer von Men at Work geschriebenen speziellen Schnittstelle kann man mit Visi Machining 2D auch die NC-Sätze zum Schleifen erzeugen, die dann von der CNC der S40 abgearbeitet werden. Men at Work ist ein Systemhaus und Konstruktionsdienstleister mit Sitz im badischen Bietigheim, das Visi-Anwender unter anderem im südwestdeutschen Raum betreut, was auch ergänzende Eigenentwicklungen umfassen kann. Von Vorteil ist, dass Men at Work mit seinen insgesamt 32 Mitarbeitern im Kundenauftrag selbst Werkzeuge mit Visi konstruiert und auch Dienstleistungen im Bereich Umformsimulation anbietet.

Visi kommt bei Hafner bereits während der Nachfrage- und Angebotsphase zum Einsatz. Und zwar mit dem Modul Visi Blank, dessen Hauptaufgabe die Zuschnittsberechnung beim Stanzformen und bei den Folgeverbundoperationen ist. Denn zu diesem Zeitpunkt liegt fast immer schon das 3D-CAD-Modell des Kundenteils – meistens als STEP-Datei – vor. „Das lesen wir dann in Visi ein und erzeugen ein Streifenlayout. Dabei generiert Visi Blank auf Basis einer Materialdatenbank in der gewünschten Blechdicke eine 2D-Platine, indem es das angelieferte 3D-Modell sozusagen simultan platt drückt“, erläutert Merkl. „Mit Progress wird die Platine dann abgewickelt, die einzelnen Biegestationen definiert und das Streifenlayout erzeugt. Auf dieser Basis können wir dann ein recht genau vorkalkuliertes Angebot erstellen.“

Hat der Kunde den Auftrag unterschrieben, wird der Methodenplan vertieft, bevor die Konstruktion beginnt. Dabei werden dann unter anderem die sich aus dem Streifenlayout ergebende Anzahl der Umformstufen sowie die erforderlichen Presskräfte definiert. Nach Berücksichtigung eventueller Änderungs- beziehungsweise Ergänzungswünsche seitens des Kunden startet die eigentliche 3D-Konstruktion, bei der dann das Werkzeug quasi um das Streifenlayout herum aufgebaut wird. In manchen Fällen wird auch ein Versuchswerkzeug gebaut. Simulationsschleifen hat man in Wellendingen relativ wenig. Das sind dann ausgewählte Teile, die Paul Hafner extern simulieren lässt, zum Beispiel bei Men at Work.

Schnell und flexibel konstruieren

In der Konstruktionsphase kommt ein weiteres positives Merkmal des Systems zum Tragen: Denn bei Modelling handelt es sich um einen sogenannten Hybridmodellierer. „Dieser Begriff meint, dass Visi den Parasolid-Kern für die Volumenmodellierung sowie für die Flächenmodellierung kombiniert nutzt“, erklärt Frank Hornung. „Im Gegensatz zu rein parametrisch arbeitenden CAD-Systemen hat dies im Werkzeugbau klare Vorteile, da man deutlich schneller und flexibler konstruieren kann.“

Bei Visi steht natürlich auch eine Parametrik zur Verfügung, die hauptsächlich beim Werkzeugaufbau genutzt wird. Zum Beispiel Normteile, die einfach aus der Visi-internen Bauteilebibliothek eingefügt werden und die immer besser werden, wie man bei Paul Hafner ausdrücklich betont. Die Normteile kann man behandeln wie eine Baugruppe. Eine Säule wird samt Bohrungen, Befestigungen und allem anderen verschoben. Genauso eine Feder mitsamt hinterlegtem Bohrungsdurchmesser, was natürlich auch wieder geändert werden könnte. Darüber hinaus gibt es viele weitere, große und kleine Details bei Visi, die den Konstruktionsalltag in Wellendingen erleichtern. Beispielsweise die Radiusänderung: Bei Visi wird der Radius einfach rausgelöscht und ein neuer eingegeben. Dabei ist es für Visi unerheblich, woher das Teil stammt – dies ist ein großer Vorteil, gerade bei Paul Hafner. Als wirklich gut betrachtet Merkl zudem, dass Modelling bereits in der Basisversion serienmäßig über eine hohe Schnittstellenanzahl verfügt, was den Import der vom Kunden gelieferten 3D-CAD-Daten weitgehend problemlos macht.

Visi hat sich bei Paul Hafner seit 2010 bewährt. Großes Lob finden nicht zuletzt das einfache Bedienkonzept, die kombinierte Flächen- und Volumenmodellierung sowie die exakt abgestimmten Funktionen für den Stanz- und Umformbereich. Zumal mit einem parametrischen Universalsystem die Werkzeugkonstruktion in Wellendingen personell deutlich erweitert werden müsste. So ist denn auch geplant, Visi weiter auszubauen: „Wir wollen zeitnah die 2D- und 2,5D-Programmierung mit dem Modul Compass Technologie per Featureerkennung automatisieren“, beschreibt Markus Merkl die nächsten Schritte und ergänzt „wir sind mit Visi wesentlich schneller geworden und können auf Kundenforderungen flexibler reagieren. Mit Visi haben wir eine sehr gut funktionierende, durchgängige Lösung im Haus, mit der wir anhand desselben 3D-Modells konstruieren, fräsen und erodieren.“

Mecadat auf der Euroblech 2018: Halle 11, Stand C177

Weitere Meldungen zur Euroblech finden Sie in unserem Special.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45409043)