Von der Methodenplanung über die Konstruktion zum Modellbau

Wenn heute ein Werkzeug (Modell) hergestellt werden soll, dauert es von der Planung, der Konstruktion über die Programmierung und Fertigen - je nach Größe - etwa acht bis zehn Wochen. Früher mit...

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Wenn heute ein Werkzeug (Modell) hergestellt werden soll, dauert es von der Planung, der Konstruktion über die Programmierung und Fertigen - je nach Größe - etwa acht bis zehn Wochen. Früher mit konventioneller Methode war dies viel zeitaufwändiger und umständlicher. Ein Unternehmen aus Ravensburg, das als Zulieferer für die Automobilindustrie tätig ist, hat sich darauf eingestellt und sieht diese Tatsache als einen großen Vorteil gegenüber vielen Mitbewerbern.Die Globalisierung der Märkte spielt heute in der Weltwirtschaft eine wichtige, ja entscheidende Rolle. Das trifft besonders auf die Neuentwicklung von Fahrzeugen in der Automobilindustrie zu. Aber sie spricht nicht nur den Hersteller von Automobilen an, sondern ebenfalls Zulieferer wie Konstruktionsbüros, die immer mehr in den Entwicklungsprozess eingebunden werden. Als Teilbereich im ganzen Prozess werden von der Automobilindustrie Konstruktionsaufträge und Engineering für spanlose Werkzeuge zur Herstellung von verschiedenen Teilen wie Dächer, Türen und Kotflügel vergeben.Unabdingbare Voraussetzung für die Zusammenarbeit mit der Automobilindustrie ist der Einsatz des 3D-CAD/CAM-Systems Catia, das vorwiegend in dieser Branche eingesetzt wird. Nur dann können Daten problemlos von beiden Seiten empfangen und bearbeitet werden. Das Ravensburger Unternehmen verfügt zur Zeit über 60 CAD-Arbeitsplätze. Neben dem Basissystem Catia wird auch das System Ideas sowie noch einige Midrange-Systeme für die 2D-Konstruktion eingesetzt.Die Fertigung im Modellbau ist ausgestattet mit den neuesten CNC-Bearbeitungszentren (auch zum Hohlfräsen), die sowohl ein schnelles Ausräumen von Taschen und 3D-Konturen als auch ein sehr schnelles Eintauchen in den Kunststoff ohne Schmelzeffekt ermöglichen (Bild). Diese Maschinen zeichnen sich durch eine hohe Verfügbarkeit auch bei Dauereinsatz von Fräswerkzeugen mit einer effektiven Zerspanungslänge von 450 mm und einem Zerspanungsquerschnitt von 40 mm aus. Die zu fertigenden Teile liegen in einer Größenordnung von 3 m 3 2 m bis 5 m 3 2,50 m. Hierbei handelt es sich um Exportmodelle sowohl für die Automobilhersteller als auch für deren Systempartner.Nach Auftragseingang wird ein Grobkonzept erstelltNach Auftragseingang wird zunächst einmal ein Grobkonzept in Papierform im Bereich Planung festgelegt und die Anzahl der Fertigungsschritte unter Berücksichtigung der Möglichkeiten bestimmt. Darüber hinaus wird festgelegt, was je Station gemacht wird, wie beispielsweise Ziehen, Beschneiden, Abkanten, Formen und Trennen. Nach erster Rücksprache beim Kunden wird mit dem CAD/CAM-Programm Catia V4 mit komplexen Oberflächen die Ziehstufe modelliert. Hierbei handelt es sich meistens um das erste Werkzeug. Diese Flächendaten werden mit der Ziehsimulation (Autoform oder andere Software) abgesichert. Natürlich ist auch eine Optimierung innerhalb von Catia möglich. Die anschließende nochmalige Simulation führt zu weiteren Verbesserungen und Änderungen an der Konstruktion. Die Flächendaten werden teilweise mit Hilfe einer Modellfertigung (Polystyrol) im Modellbau begutachtet. Zusätzlich werden auch digitale Hilfsmittel verwendet wie Beamer und Produktionsleinwand. Danach erzeugen die Planer für die Folgewerkzeuge vorläufige Operationsdaten wie Beschnitt- und Funktionskurven. Als letzter Schritt erfolgt die Erstellung des Methodenplanes als 2D-Zeichnungsableitung, die zum 3D-Datensatz assoziativ ist.Die Konstruktion der Betriebsmittel, also Werkzeuge, werden oft auf kleineren Computersystemen (Midrange-Systeme) erstellt, wobei über eine bidirektionale Schnittstelle die Daten so umgewandelt werden, dass sie von Catia gelesen werden können. Eine andere Variante ist die Konstruktion von so genannten Solids. Dazu werden die Systeme Catia V4, Vamos oder Ideas eingesetzt. Die Solid-Konstruktion bietet nämlich ganz andere Möglichkeiten für die Folgeprozesse, beispielsweise Simulationen verschiedener Art. Die Konstruktionsdaten erhält anschließend der Kunde über E-Mail oder Direktverbindung.In Catia werden die 3D-Solidkörper in Schichten aufgeteilt und die NC-Programmierung durchgeführt. Jede Schicht wird zweiseitig bearbeitet. Die NC-Programme werden mit Hilfe einer Gesamtvernetzung in die CNC-Steuerung der Fräsmaschine übertragen. Dabei werden aus dem Polystyrol-Block verschiedene Schichten mit den CNC-Bearbeitungszentren abgetragen und das fertige Gussmodell erstellt. Nach dem Fräsen wird das Werkstück nachbearbeitet, versandfertig gemacht und zum Gießen in die Gießerrei gebracht.Im Jahr 2000 hat das Unternehmen etwa 1200 m3 Styropor verbraucht. 70 bis 80% davon sind - bedingt durch das Vollformfräsen - Abfälle, die automatisch abgesaugt und über eine Leitung in dafür vorgesehenen Abfallbehälter geleitet werden. Werkzeugherstellung dauert acht bis zehn WochenWas nun die Zukunft betrifft, so sollen im Bereich der Planung neue und erweiterte Simulationstools verwendet werden, die schon sehr früh über die mögliche Realisierung eine Aussage geben können. Außerdem soll sich die Konstruktion noch mehr mit dem Thema Solid und Catia V5 beschäftigen. Für den Modellbau ist langfristig eine Erweiterung des Produktspektrums vorgesehen. Wenn heute ein Werkzeug (Modell) hergestellt werden soll, dauert es von der Planung, der Konstruktion über die Programmierung und Fertigen - je nach Größe - etwa acht bis zehn Wochen. Früher mit konventioneller Methode war es dagegen viel zeitaufwendiger und umständlicher. Vor allem die Auftraggeber in der Automobilindustrie schätzen das schnelle Reagieren und Fertigen von Werkzeugen beziehungsweise Betriebmitteln des Zulieferers.