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CAD/CAM-System Virtual Machining verkürzt Durchlaufzeiten um 25 %

Autor / Redakteur: Michael Naumann / Stefanie Michel

Mehr Transparenz, mehr Produktivität, mehr Wertschöpfung: Eine durchgängige Virtual-Machining-Prozesslösung verhilft dem Getriebehersteller C.u.W. Keller GmbH & Co. KG dazu, seine Produktivitätsreserven auszuschöpfen und so seine Durchlaufzeiten um etwa 25 % zu reduzieren.

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Das CAM-System Proficam VM trägt dazu bei, dass der Spezialist C.u.W. Keller für die Zahnrad- und Getriebefertigung Bauteile bis zu einem Durchmesser von 4,5 m und einem Gewicht von bis zu 40 t effizient zerspanen kann.
Das CAM-System Proficam VM trägt dazu bei, dass der Spezialist C.u.W. Keller für die Zahnrad- und Getriebefertigung Bauteile bis zu einem Durchmesser von 4,5 m und einem Gewicht von bis zu 40 t effizient zerspanen kann.
(Bild: Coscom)

Präzision und Wirtschaftlichkeit: Beides greift bei der C.u.W. Keller GmbH & Co. KG ineinander, denn das Troisdorfer Unternehmen stellt Zahnräder und Spezialgetriebe für höchste Ansprüche her: Die Produkte und Baugruppen des Unternehmens kommen in Schiffsmotoren, in Baggern oder in Maschinen für die Kunststoffverarbeitung zum Einsatz. Diese Branchen erwarten zum einen Produkte von höchster technischer Qualität, zum anderen achten sie auf exzellenten Service und termingerechte Lieferung. Um in diesem Spannungsfeld zu bestehen, setzt C.u.W. Keller eine durchgängige Virtual-Machining- Software von Coscom in der kompletten CNC-Fertigung ein.

20% mehr Wertschöpfung mit durchgängiger Prozess-Lösung

Bis zu 4,5 m Durchmesser kann ein einzelnes Zahnrad bei C.u.W. Keller haben und bis zu 40 t wiegen. Eine komplette Baugruppe, beispielsweise ein Getriebe für einen Schneidkopf-Baggerschiff, bringt es sogar auf 180 t. Über die entsprechenden Dimensionen für die Großteilezerspanung und die Ausstattung müssen auch die CNC-Maschinen und Bearbeitungszentren verfügen, mit denen der Mittelständler derartige Bauteile fertigt.

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Um die sehr hohen Anforderungen und hohe Flexibilität in der Auftrags- und Einzelteilfertigung der Kunden zu erfüllen, hat das Unternehmen kontinuierlich in seinen Maschinenpark investiert. So nahm es zwischen 2007 und 2009 Deutschlands größte Zahnflanken-Schleifmaschine in Betrieb, außerdem beschaffte es 2010 unter anderem ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum von DMG für das Universalfräsen von Kegelradsätzen in Gerad-, Schräg- und diversen Sonderverzahnungen. Darüber hinaus hat es zwei Karusselldrehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen in Betrieb, um Bauteile mit einem Durchmesser von bis zu 3500 mm zu produzieren.

Ziel: Kürzere Neben- und Bearbeitungszeiten

Auf eine sehr hohe Fertigungstiefe legt das Unternehmen sehr großen Wert. Erklärtes Ziel ist die maximale Wertschöpfung im eigenen Unternehmen. Dazu gehört die komplette Zerspanung im Bereich Drehen, Fräsen und Drehfräsen sowie das Tieflochbohren bis 1500 mm. Den sprichwörtlich letzten Schliff erhalten die Erzeugnisse in Spezialmaschinen für das CNC-Profilschleifen. Darüber hinaus übernimmt das Unternehmen auch die komplette Montage der Baugruppen und führt Reparaturen, Wartungsarbeiten sowie Test- und Prüfstandläufe durch.

In den letzten Jahren stieg die Auftragsauslastung kontinuierlich, während gleichzeitig der Druck zunahm, immer früher zu liefern. Auf der anderen Seite stieg die Komplexität der Baugruppen stetig. Die Notwendigkeit eines modernen CAM-Systems wurde immer akuter. C.u.W. Keller suchte zudem nach einer nachhaltigen Lösung, seine Produktivität im kompletten CAD/CAM-Prozess zu optimieren. Nicht nur um das neue 5-Achs-Bearbeitungszentrum zu programmieren, sondern auch um die übrigen Maschinen effizienter nutzen zu können, beschäftigte sich das Team um Ralf Grommes, NC-Programmierer bei C.u.W. Keller, mit dem Thema CAM-Evaluation. „Wir produzieren sehr komplexe Bauteile“, erklärt Grommes. „Das macht die konventionelle Programmierung an der Maschine fast unmöglich und ein CAM-System mit integrierter Simulation zwingend notwendig, um die spätere Zerspanung im Vorfeld am PC wirklich sicher virtuell abzubilden und abzusichern.“ Neben dem technologischen Fokus war es ein weiteres Ziel, Neben- und Maschinenzeiten zu reduzieren und somit die Produktivität zu steigern. Grommes: „Je kürzer die Bauteile auf den Maschinen sind und je schneller der Prozess drum herum ist, desto wirtschaftlicher sind wir und desto besser stehen wir mit unserem Preisgefüge und der Lieferzeit auch im Wettbewerb da.“ Zurzeit beträgt die Bearbeitungszeit je nach Bauteil zwischen einer halben Stunde und mehreren Tagen.

Durchgängiger Prozess verkürzt Durchlaufzeiten

Letztendlich entschieden sich er und seine Kollegen für Proficam VM von Coscom. Wichtig war den Spezialisten, eine komplett durchgängige CAD/CAM-Lösung zu implementieren, welche die Bearbeitungstechnologien Drehen, Fräsen und Drehfräsen gleichermaßen gut abbildet sowie maximal prozessfähig ist – beginnend mit der Datenübernahme aus der 3D-CAD-Software über die 3D-CAM-Programmierung, Maschinenraumsimulation mit Materialabtrag und Kollisionskontrolle bis hin zur NC-Programmverwaltung. „Sowohl für das Drehen, das 5-Achs-Fräsen als auch für die Simultanbearbeitung eignet sich Proficam VM als universelles CAM-System perfekt“, berichtet Grommes.

Schritt für Schritt baute C.u.W. Keller das CAM-System Proficam VM mit dem CAM-Datenmanagement Factorydirector VM, der Werkzeugverwaltung Tooldirector VM und der Maschinensimulation Profikinematik VM um weitere Coscom-Module zur kompletten Virtual-Machining-Prozesslösung (VM) aus. Dank seiner Prozessfähigkeit ermöglicht das Coscom-Virtual-Machining-Konzept die durchgängige Anbindung zum ERP-System Proalpha, die native CAD-Daten-Übernahme aus Autodesk Inventor sowie die Vernetzung mit dem Maschinenpark. In der Arbeitsvorbereitung bei C.u.W. Keller lassen sich mit der VM-Lösung nun sämtliche Arbeitsschritte von der Übernahme der CAD-Daten bis hin zur Simulation und NC-Satzausgabe mit den Bearbeitungstechnologien CAM-Fräsen, CAM-Drehen, CAM-Drehfräsen durchgängig mit einer einzigen Systeminfrastruktur abbilden.

Auf Fertigungsinformationen zurückgreifen senkt Durchlaufzeit

Profikinematik VM mit Materialabtrag und Kollisionskontrolle bietet die Möglichkeit, die einzelnen Bearbeitungsschritte im Maschinenraum vor der realen Bearbeitung zu verifizieren. Im Factorydirector VM stehen sämtliche Fertigungsinformationen, wie Produkt-, Artikel- und Technologiedaten sowie NC-Programme, jederzeit bereit. Wenn ein Mitarbeiter während des Bearbeitungsprozesses Modifikationen beispielsweise am NC-Programm vornimmt, wird dies direkt in Factorydirector VM gespeichert. Gerade dieser Punkt ist für Grommes besonders wichtig: „So schließt sich der Kreislauf. Im Fall eines Wiederholteils können auch unsere Konstrukteure auf diese Informationen zurückgreifen. Im Bereich Drehen konnten wir durch diese Prozesslösung unsere Durchlaufzeiten um etwa 25 % beschleunigen.“

Mit Tooldirector VM erfasst und verwaltet C.u.W. Keller alle Werkzeuge und Werkzeugkomponenten inklusive ihrer Technologiedaten in einer zentralen Datenbank. Diese hilft, den Überblick über die Verfügbarkeit der einzelnen Werkzeuge zu bewahren. Vor allem kommt das Unternehmen damit seinem Ziel näher, Nebenzeiten zu reduzieren und Prozessabläufe zu beschleunigen, denn programmiert wird, wo sinnvoll, mit bereits in der Fertigung vorhandenen Werkzeugen. Neuanschaffungen werden nur dann getätigt, wenn es unbedingt notwendig ist.

ERP-Anbindung sorgt für Prozesssicherheit

Final erfolgte bei C.u.W. Keller schließlich die Anbindung der Virtual-Machining-Prozesslösung an das ERP-System Proalpha. Wenn ein Auftrag eingeht, wird er zunächst dort angelegt. Sobald er in Proalpha freigegeben ist, werden die Daten nun an die zentrale Fertigungsdatenbank Coscom Factorydirector VM übergeben. Jeder Artikel ist mit Namen, Teile- und Kommissionsnummer eindeutig definiert. Außerdem wird der Starttermin der Produktion festgelegt. C.u.W. Keller arbeitet die gemäß Arbeitsplan definierten Arbeitsschritte der Reihe nach ab, wobei der Start- und der Endtermin als Orientierung dienen. Aus der Konstruktionsabteilung erhält die Arbeitsvorbereitung über den Factorydirector VM ebenso die Inventor-CAD-Daten der Bauteile.

Auf dieser Basis programmieren Grommes und seine Kollegen mit Proficam VM die Bauteile, definieren mit dem Tooldirector VM die Werkzeuge, mit denen die Artikel an den Maschinen hergestellt werden, und sichern die Bearbeitung mit der Maschinenraumsimulation Profikinematik VM ab. Grommes: „Der Clou ist das Maschinenwechselkonzept von Coscom. Hier steht uns mit dem Postprozessorkonzept NC-Joker eine Auswahl von Alternativmaschinen per Knopfdruck zur Verfügung. So können wir unsere Maschinenkapazitäten besser nutzen sowie Auftragsspitzen gleichmäßiger im Maschinenpark verteilen. Auch im Falle der Produktion von modifizierten Wiederholteilen wird der CAM-Prozess zur Minutenangelegenheit.“

Um 20 % gegringere Fehlerquote bei der NC-Programmierung

Mithilfe der Virtual-Machining-Lösung ist das Unternehmen seinen Zielen, Neben- und Maschinenzeiten deutlich zu reduzieren, näher gekommen. Zudem haben sich die Vorgabezeiten spürbar verbessert. Grommes: „Als Folge konnten wir mehr Kundenaufträge in gleicher Zeit umsetzen.“ Früher rechnete das Unternehmen mit den eigenen Erfahrungswerten, heute hingegen berechnet Proficam VM Laufzeiten auf die Sekunde genau und verbessert die Vor- und Nachkalkulationen mit validen Daten.

Seit dem Einsatz von Coscom Virtual Machinig, haben sich nicht nur die Durchlaufzeiten insgesamt verkürzt, auch die Prozesssicherheit in der gesamten Fertigung hat sich erhöht. Bei der NC-Programmierung ging die Fehlerquote um etwa 20 % zurück. Aufgrund der schnelleren Durchlaufzeiten und der höheren Flexibilität konnte zudem die Termintreue um rund 10 % erhöht werden. Die gestiegene Produktivität führte dazu, dass C.u.W. Keller mehr Wertschöpfung im eignen Haus generieren konnte. Gromme: „Ein CAM-System muss die technologischen Grunderwartungen in der Programmierung erfüllen. Das ist die Pflicht, und die setze ich als selbstverständlich voraus. Die Kür zeigt sich hinsichtlich Prozessfähigkeit und Ausbaubarkeit eines Systems zu einer kompletten Prozesslösung. Und diese Kür rechtfertigt letztlich die Investitionsentscheidung für Coscom.“

Highlights und Nutzen auf einem Blick:

  • Virtual Machining für 25 % schnellere Durchlaufzeiten
  • Programmierung komplexer Bauteile bis zu 5-Achs-Fräsen
  • Mehr Sicherheit im gesamten CAD/CAM-Prozess
  • 10 % verbesserte Liefertermintreue
  • Exaktere Kosten- und Nachkalkulation
  • 20 % mehr Wertschöpfung im eigenen Haus

* Michael Naumann ist freier Fachjournalist. Weitere Informationen: Coscom Computer GmbH in 85560 Ebersberg, Tel. (0 80 92) 20 98-0, info@coscom.de

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