CAD/CAM Um 30 Prozent schnellere CNC-Programmierung dank CAD/CAM-Automatisierung

Ein Gastbeitrag von Peter Kemptner

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Grob entwickelt und produziert mithilfe des Xcelerator-Portfolios von Siemens Werkzeugmaschinen und Produktionsanlagen. Damit beschleunigt sich die CNC-Programmierung um 30 Prozent, die Stücklistenerstellung um 80 Prozent.

Für Projektierung, Vorentwicklung, Konstruktion, Überprüfung und CNC-Programmerstellung an den weltweiten Entwicklungs- und Produktionsstandorten kommen Plant Simulation, NX und Teamcenter mit bidirektionaler ERP-Integration zum Einsatz.
Für Projektierung, Vorentwicklung, Konstruktion, Überprüfung und CNC-Programmerstellung an den weltweiten Entwicklungs- und Produktionsstandorten kommen Plant Simulation, NX und Teamcenter mit bidirektionaler ERP-Integration zum Einsatz.
(Bild: Grob)

Automobile haben sich in den vergangenen Jahrzehnten wesentlich verändert, ebenso die Art und Weise, wie sie hergestellt werden. Entstanden sie früher von der einzelnen Komponente bis zum fertigen Produkt in Großserien, weisen sie heute einen hohen Grad an Individualisierung auf. Produktionsanlagen für Automobilhersteller müssen deshalb komplexe Teile und Baugruppen in hohen Stückzahlen erzeugen können und dabei eine hinreichende Flexibilität für häufige und schnelle Werkstückwechsel aufweisen – eine große Herausforderung für die Maschinenbauer. Einer, der die Herausforderung angenommen hat, ist die Grob-Werke GmbH & Co. KG aus Mindelheim.

Als Pionier des Werkzeugmaschinenbaus produzierte Grob 1933 seine erste Gewindefräsmaschine. Heute gehört das Unternehmen zu den führenden Herstellern von Produktions- und Automatisierungssystemen für Automobilhersteller und deren Zulieferer.

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Grob: der Spezialist für Produktions- und Automatisierungssysteme

In München 1933 gegründet, ist die Grob-Werke GmbH & Co. KG heute einer der führenden Hersteller von Produktions- und Automatisierungssystemen, vor allem für die Automobilindustrie und deren Zulieferer. Das Produktportfolio von Grob reicht von 5-Achs-Bearbeitungszentren bis hin zu Transferlinien für die Bearbeitung mechanischer Teile. Zudem enthält es Produktionsanlagen für Hybrid- und Elektroantriebe einschließlich Elektromotoren sowie Montagelinien für Batteriemodule und Brennstoffzellen. Seine 7.000 Mitarbeiter erwirtschafteten im Geschäftsjahr 2020/21 ein Ergebnis von 1,1 Mrd. Euro.

Grob verdankt seinen Erfolg nicht zuletzt seiner Fähigkeit, veränderliche Marktanforderungen vorauszusehen und mit innovativen Lösungen zu erfüllen. Unterstützt wurde diese Strategie durch die frühzeitige Einführung zukunftsgerichteter Softwaretools und -systeme, um damit die Ingenieure bei Entwicklung, Konstruktion und Herstellung der Produktionsanlagen zu unterstützen.

Digitalisierte Workflows beschleunigen die Arbeit

Bereits um das Jahr 2000 führte Grob die computergestützte Konstruktion (CAD) mittels 3D-Modellierung für die Grob- und Detailkonstruktion ein. Die Software NX ersetzte 2D-Zeichnungen, von denen viele noch auf Papier erstellt wurden. „Die Konstrukteure an unseren Produktionsstandorten in Deutschland, Italien, China, Brasilien und den USA arbeiten eng zusammen“, sagt Christian Lisiecki, Director and Head of Machining Systems bei Grob. „Die Vereinheitlichung auf NX war deshalb ein globales Projekt und für die Ausrollung über das gesamte Unternehmen vorgesehen.“

Das frühe Digitalisierungsprojekt beinhaltete auch Software für das Produktlebenszyklus-Management (PLM). Aufgrund seiner tiefen NX-Integration und der Performance in standortübergreifenden Installationen fiel die Wahl von Grob auf das Teamcenter-PLM-Softwareportfolio. Teamcenter wurde gemeinsam mit NX weltweit installiert und ist die gemeinsame Wissensbasis für alle Grob-Konstrukteure, wie Lisiecki erklärt. Grob nutzt die „Machine Resource Library“ (MRL), eine Teamcenter-Applikation für Klassifizierung und Datenmanagement von Fertigungsressourcen. „Seine Workflow-Mechanismen ermöglichen uns, über unsere weltweiten Standorte hinweg schlagkräftige Teams zu bilden“, ergänzt er.

Wurden Stücklisten zwischen Teamcenter und dem ERP-System ursprünglich mit wenig effizienten Methoden ausgetauscht, funktioniert die Übertragung mittlerweile per Teamcenter Gateway for SAP Business Suite (T4S). „Das Eliminieren bislang getrennter Datensilos hat die Stücklistenerstellung um mindestens 80 Prozent beschleunigt“, bestätigt Lisiecki. „Die Abweichungen zwischen den Stücklisten in den verschiedenen Systemen sind um 95 Prozent zurückgegangen.“

Vollständiger digitaler Zwilling

Grob-Entwickler erschaffen den digitalen Zwilling jeder Produktionsmaschine oder -anlage. Dazu nutzen sie NX für viele Aufgaben über die Modellierung hinaus. Sie führen Finite-Elemente-Analysen (FEA) mit NX Nastran sowie Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics, CFD) mit NX CFD durch. Für die Schaltplan- und Schaltschrankkonstruktion verwenden sie die Software eines weiteren Herstellers, doch die Verrohrung und Verkabelung in ihren komplexen Anlagen wird über die 3D-Routing-Applikation in NX konstruiert. Da Grob-Anlagen zu wesentlichen Teilen aus Blech gefertigt werden, schätzen die Konstrukteure auch NX Sheet Metal Design, eine anwendungsspezifische Umgebung für die Blechteilkonstruktion.

„Durch die Vielfalt der spezialisierten Applikationen lassen sich mit NX verschiedene konstruktive Aufgaben lösen, ohne die gewohnte Umgebung zu verlassen“, sagt Florian Zingerle, Konstrukteur und NX Key User bei Grob. „Ständig innerhalb der weltweit einheitlichen Teamcenter-Umgebung zu arbeiten, hilft den Entwicklern dabei, einen digitalen roten Faden von der Vorentwicklung bis zur Produktion zu verfolgen.“

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Für die Entwicklung von Maschinen und Automatisierung nutzt Grob nicht nur NX. Die Ingenieure verwenden Plant Simulation aus dem Tecnomatix-Portfolio für die Projektierung bereits im Verkaufsprozess. Mit dieser Software kann Grob den Materialfluss sowie die Maschinenauslastung und damit Konzeptoptimierungen simulieren. Dies bildet eine solide Grundlage für alle nachfolgenden Entwicklungsarbeiten. Mit Process Simulate, ebenfalls Teil des Tecnomatix-Portfolios für das Simulieren der in den Anlagen integrierten Roboter, verifiziert Grob Zykluszeiten und schließt Kollisionen aus.

Um für kritische Baugruppen alternative konstruktive Konzepte zu schaffen und zu validieren, nutzen Grob-Entwickler den Mechatronics Concept Designer, der zur NX-Familie gehört. Dieselbe Software kommt am anderen Ende der Produktentstehung für die virtuelle Inbetriebnahme zum Einsatz: Für die Hardware-in-the-Loop-Simulation wird dabei der digitale Zwilling der Maschine samt seiner kinematischen Definitionen über die Simulationsplattform Siemens Simit mit der Steuerung verbunden. Diese virtuelle Inbetriebnahme verkürzt die Lieferzeit beträchtlich – vor allem bei größeren Anlagen. Diese enthalten oft auch Maschinen anderer Hersteller, die direkt zum Kunden geliefert werden. Die in den Entwicklungsbüros durchgeführte virtuelle Inbetriebnahme reduziert die Zeit für Optimierungsarbeiten auf der Baustelle erheblich.

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