Mit ganzheitlicher Prozessplanung zu mehr Effizienz beim Fräsen

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Klinkhammer Intralogistics GmbH

COSCOM Computer GmbH

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Umkehrspiel einer Rundachse erzeugt Oberflächenfehler

Losgelöst von diesen planungsbezogenen Fehlerursachen gibt es auch eine Reihe an Einflüssen der Werkzeugmaschine, die das Ergebnis beeinträchtigen können: Genannt seien nicht nur globale Abweichungen der Bauteilgeometrie, sondern auch Anomalien auf der Werkstückoberfläche. Bild 3 zeigt, wie dies mitunter zu erheblichen Fehlern führen kann, die letztlich das Strömungsverhalten stark beeinträchtigen.

Im dargestellten Fall ist beispielsweise das Umkehrspiel einer Rundachse verantwortlich für das Entstehen der Marke. Auch wenn die Ursache offensichtlich erscheint, ist die Analyse aufwändig und der Nachweis schwer zu erbringen. Die gezeigten Beispiele stellen nur eine kleine Auswahl möglicher Fehlerursachen dar.

Fehleranalyse baut auf Transparenz und Rückverfolgung auf

Lösungsansätze zur Fehleranalyse bauen auf Transparenz und Rückverfolgung auf. Grundsätzlich lassen sich unterschiedliche Maßnahmen treffen, um fehlerhafte Bearbeitungsergebnisse zu vermeiden. Systeme, die einen präventiven Ansatz ermöglichen, gilt es selbstverständlich zu bevorzugen, um die Fehlerquellen schon während der Prozessplanung systematisch auszuschließen.

Das Leitbild einer ganzheitlichen modell- und simulationsbasierten Prozessplanung zeichnet der Exzellenzcluster „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“, der innerhalb der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder von der DFG gefördert wird. Im Teilprojekt B 2.2 entwickelt das Fraunhofer IPT einen Ansatz zur Prozessmodellierung, der unterschiedliche Teilaspekte der Produktionstechnik integriert.

Erstmals sollen so innerhalb einer Softwareumgebung (in diesem Fall die Software Siemens PLM NX5 mit den Funktionen Bahnplanung und -optimierung, virtuelle Steuerung, Regelkreissimulation, Maschinensimulation und Prozesssimulation) alle Einflussgrößen modelliert werden, die sich auf die Prozessperformance auswirken. So lassen sich auch komplexe Abhängigkeiten, wie etwa zwischen Prozesskräften und der resultierenden Deformation der Bearbeitungsmaschine bereits während der Phase der Prozessplanung analysieren. Die zu verknüpfenden Simulations- und Analysewerkzeuge bieten als Einzelmodule bereits heute einen Nutzen im industriellen Alltag, nachgewiesen anhand von zahlreichen Fallbeispielen.

Vorrangiges Ziel bei der Verknüpfung der einzelnen Module ist es, Fehlerquellen zu beseitigen und Transparenz zu schaffen. Ein erster Ansatz besteht beispielsweise darin, die CAM-Bahnen und den daraus resultierenden NC-Code zu optimieren, um die dynamischen Grenzen der Fertigungseinrichtung auszuweiten — immer mit Rücksicht auf die Randbedingungen der Steuerung.

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