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Drohnen, die sich lohnen

Drohnen, die sich lohnen

Drohnen, die sich lohnen

Die Produktion verändert sich – nicht langsam, sondern immer schneller. Treiber ist die Digitalisierung. Sie erfasst nicht nur große Unternehmen, auch kleine und mittlere Fertigungen können von den neuen digitalen Werkzeugen und Prozessen profitieren. Aber wie und wo beginnen? Am Beispiel einer Quadrokopter-Fertigung zeigt Siemens, wie sich schrittweise digitale Prozesse einführen lassen.

Digitalisierung

Mit der Digital Enterprise Software Suite stellt Siemens das Thema Digitalisierung in den Mittelpunkt wichtiger Messen wie der EMO. Als erstem Hersteller ist es Siemens damit gelungen, den Fertigungsprozess durchgängig abzubilden – vom ersten Design-Entwurf über die Programmierung und Steuerung der Werkzeugmaschinen bis hin zum fertigen Produkt. Eigentlich sogar noch weiter, denn reale Fertigungsdaten können in einem Regelkreis dazu genutzt werden, die Planungsgrundlagen immer weiter zu verbessern (Closed Loop), und Sensordaten erlauben es, Maschinen flexibler und nutzungsabhängig zu pflegen (Predictive Maintenance).


Für Unternehmen mit weltweit vernetzten Standorten und Prozessen vom Design bis zum fertigen Produkt empfiehlt es sich, mittelfristig die komplette Digital Enterprise Software Suite zu nutzen – vorzugsweise unter Einsatz des cloudbasierten IoT-Betriebssystems MindSphere. Das Versprechen der Digitalisierung: Die Unternehmen werden wettbewerbsfähiger, weil Flexibilität, Effizienz und Qualität steigen – bei gleichzeitig sinkenden Durchlaufzeiten. Das gilt auch für mittelständische Betriebe oder kleine Lohnfertiger. Deren Prozesse lassen sich über modulare Software gezielt und mit überschaubarem Aufwand digitalisieren, wie das Beispiel der nachfolgend beschriebenen Quadrokopter-Produktion zeigt.


Am Beginn der digitalen Prozesskette steht das Design

Auch bei vielen kleinen Lohnfertigern wird die Werkstattprogrammierung an der Maschine zunehmend durch die Offline-Programmierung mit CAD/CAM-Programmen ersetzt. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Maschine bleibt während der Offline-Programmierung produktiv, komplexe Bauteile lassen sich zuverlässiger programmieren und die Möglichkeiten moderner 5-Achs-Maschinen können voll ausgeschöpft werden. Mit NX bietet Siemens für diese Phase ein leistungsstarkes CAD/CAM-Werkzeug. Hier finden Nutzer nicht nur die typischen Design-Tools, mit DFMPro für NX kann jetzt bereits in der Design-Phase getestet werden, ob sich ein Produkt fertigen lässt. Ein weiterer Vorteil bei Formteilen, der beim Quadrokopter- Projekt sehr gut zu sehen ist: Für das Design und das Engineering von Bauteil und Form lässt sich dasselbe Programm verwenden.

Neue Chancen und Möglichkeiten eröffnen sich Lohnfertigern durch additive Fertigungsverfahren wie dem 3D-Druck. Damit kann dem Kunden sehr schnell und vergleichsweise kostengünstig ein Prototyp der Werkstücke und Formen präsentiert werden. Dafür ist in NX keine Konvertierung der Komponenten erforderlich, für erste Musterteile kann der 3D-Druckauftrag direkt aus NX heraus gestartet werden. So können Fertigungsunternehmen ohne Umwege und in gewohnter Softwareumgebung additive Verfahren integrieren.


Digitale Prozessplanung

Viele Vorteile der Digitalisierung sind technisch fast unspektakulär, bieten den Fertigungsunternehmen in der Praxis aber enorme Vorteile wie beispielsweise die digitale Arbeitsplanung. Mit einfachsten Funktionen lassen sich damit am Computer Arbeitsprozesse visualisieren sowie Ressourcen und Informationen zuweisen. Diese Informationen werden dann von der Software NX inklusive CAM-Daten, Spannvorrichtung, Arbeitsanweisungen etc. zentral gespeichert. Alle Änderungen sind über eine integrierte Revisionskontrolle erfasst und transparent. Per Knopfdruck lassen sich nicht nur die Programme, sondern auch Arbeitsanweisungen und Zusatzinformationen papierlos gebündelt an die Maschinen versenden. Ohne lange Suchzeiten können die Bediener bei jedem Auftrag alle Informationen an der Maschine aufrufen. Gerade in den hochflexiblen Fertigungen kleinerer Unternehmen oder bei häufigen Produktwechseln sorgt das für deutlich mehr Überblick, Effizienz und Zuverlässigkeit.


Programmsimulation am digitalen Zwilling

In der Design- und Engineering-Phase ist ein digitaler Zwilling des Quadrokopters und der zugehörigen Formen entstanden. In der digitalen Prozesskette soll jetzt nicht nur das NC-Programm erzeugt, sondern auch auf Lauffähigkeit an der jeweiligen Werkzeugmaschine getestet werden. Dafür benötigt man einen digitalen Zwilling der Werkzeugmaschine. In NX kann dazu der virtuelle Kern der SINUMERIK (VNCK) genutzt werden, mit dem sich das Verhalten von Steuerung und Maschine exakt abbilden lässt. Auf der EMO 2017 wird dies beispielhaft an einem Hedelius 5-Achs-Bearbeitungszentrum gezeigt, das komplexe Freiformflächen erstellt. Über die realitätsgetreue Bearbeitungssimulation im digitalen Zwilling können Fehler, unnötige Wege oder gar Kopfkollisionen zuverlässig erkannt und das Programm offline optimiert werden. Der Vorteil in der Fertigung: Die Programme kommen lauffähig an die Maschine, zeitraubende Tests und Programmierungen entfallen hier, die Produktivität der Maschine steigt. Je kleiner die Losgrößen, desto größer der Wettbewerbsvorteil für die Fertigungsunternehmen.

Alternativ kann die Offline-Programmerstellung auch zyklenorientiert in SinuTrain erfolgen. Diese Möglichkeit bietet sich insbesondere werkstattorientierten Auftragsfertigern an, die nicht in große IT-Infrastruktur oder CAD/CAM-Arbeitsplätze investieren können. Mit SinuTrain öffnet Siemens diesen Unternehmen einen effizienten Weg in die digitale Prozesskette. In den neuen Versionen stehen Anwendern von Anfang an die neuesten SINUMERIK- Softwarestände und Operate-Oberflächen zur Verfügung.


Neue Tools für Arbeitsvorbereitung und Produktion

Nur spanend ist eine Werkzeugmaschine produktiv. Unsicherheiten über die korrekte Programmversion oder die Suche nach Werkzeugen verlängern Rüst- und Stillstandzeiten und reduzieren so die Produktivität. Eine Software zur Verwaltung von Programmen und Werkzeugen schafft Transparenz und verkürzt die Rüstzeiten. Mit der NC-Progammverwaltung Manage MyPrograms und der Werkzeugverwaltung Manage MyResources bietet Siemens hierfür entsprechende Produkte. Sind die Programme, Werkzeuge und anderen Ressourcen digital vorbereitet, geht es in die reale Welt: in die Werkstatt, an die Maschine. Auch über digitale Prozesse lässt sich aber nur abbilden, was Maschine und Steuerung letztlich leisten können. Neben digitalen Tools, Steuerungen und Automatisierungstechnologien aus einer Hand bietet Siemens dafür die aktuellen SINUMERIK-CNCs mit einer Reihe neuer Funktionalitäten. Ein Beispiel dafür ist SINUMERIK MDynamics mit Top Surface, das die Bearbeitung von Freiformflächen durch Verbesserung der Geschwindigkeitsführung (Look ahead) optimiert. Neu in der SINUMERIK 840D sl ist zudem eine dreistufige Kollisionsvermeidung, die die Maschinen- und Werkstücksicherheit erhöht.


Attraktive Helfer: Roboter

Roboter können Werkzeugmaschinen dank ihrer hohen Freiheitsgrade in wichtigen Arbeitsschritten unterstützen – beispielsweise beim Entgraten oder bei der Bearbeitung an schwer zugänglichen Werkstücken. Der Nachteil: Roboter hatten bislang eigene Steuerungen und benötigten Spezial-Know-how. Mit der SINUMERIK 840D sl stellt Siemens jetzt eine CNC zur Verfügung, die Roboter in die Werkstatt integriert. Dabei ermöglicht Run MyRobot die Bewegung der Roboterachsen sowie die Durchführung der Programmier-, Teach- und Überwachungsvorgänge über SINUMERIK Operate. Damit ist in einigen Anwendungen die Arbeit mit Robotern auch für kleine Auftragsfertiger durchaus attraktiv, zumal die Roboter auch preislich deutlich günstiger werden.


Bestens unterstützt durch Schulungen und Services

Die Digitalisierung erfordert neue Kompetenzen – in den Unternehmen wie in der Werkstatt. Auch hierbei unterstützt Siemens seine Kunden: Gemeinsam mit seinen Schulungspartnern bietet Siemens ein umfangreiches Schulungsangebot, das konsequent in Richtung digitale Workflows ausgebaut und mit Consulting- und Serviceangeboten ergänzt wird. So können sich Unternehmen über die Services Digitalization Check und Digitalization Preparation auf den Einstieg in digitale Workflows vorbereiten. Das Quadrokopter-Projekt zeigt auf der EMO nicht nur, dass Siemens leistungsstarke Tools für durchgängig digitale Prozessketten zur Verfügung stellt. Es zeigt auch, dass Unternehmen flexibel ihren eigenen Weg bei der Digitalisierung wählen können.


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