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Digitalisierung im Fokus

Sie fragen, wir antworten

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Politik, Medien, Management – das Thema Digitalisierung ist in aller Munde. Aber welche Auswirkungen hat sie für den Bediener an der CNC-Maschine? Worauf müssen sich Maschinenführer künftig einstellen? In der Reihe „Fragen und Antworten zur Digitalisierung“ stellt sich die CNC4you
diesem Thema.

Wer heute in der Werkstatt oder der Arbeitsvorbereitung an (virtuellen) CNCs programmiert, profitiert von einer technologischen Revolution, die bereits in den 1950er-Jahren ihren Anfang nahm. Die ersten NC-Maschinen, die in den 1960er-Jahren auf den Markt kamen und sich etwa ab 1970 durch die Entwicklung von integrierten Schaltungen und Mikroprozessoren in hochflexible CNC-Maschinen
verwandelten, lösten Emotionen und heftige Diskussionen aus. Ähnlich, wie es heute die Themen
Digitalisierung und Industrie 4.0 tun. Viele Menschen sahen damals in erster Linie die Risiken für bestehende Arbeitsplätze, andere betonten dagegen die enormen Möglichkeiten, Arbeitserleichterungen und bevorstehenden Effizienzsprünge. Heute wissen wir, dass viele klassische Arbeitsplätze an manuellen Werkbänken verschwunden sind. Aber es haben sich auch völlig neue Märkte und Produkte sowie Arbeitsplätze mit ganz anderen Qualifikationen entwickelt.

Die Digitalisierung verändert Arbeitsprozesse und wird sich in den nächsten Jahren ganz konkret auf die Arbeit  an der CNC-Maschine auswirken. Diese Veränderungen verlangen von den Mitarbeitern in der Produktion andere Arbeitsweisen sowie neue, zusätzliche Qualifikationen und Kompetenzen. Mit der Frage „Wie verändert die Digitalisierung den eigenen Arbeitsplatz?“ werden wir uns auch in der CNC4you in einer Reihe von Beiträgen eingehend beschäftigen und Sie mit Wissenswertem, vielen Informationen und Tipps versorgen – immer ganz konkret auf Ihren Arbeitsplatz bezogen. Parallel dazu stellen wir auch auf unserem CNC4you-Portal (siemens.de/cnc4you) „Fragen und Antworten zur Digitalisierung“ online für unsere Leser bereit, erläutern Trends und beschreiben neue Technologien.

Welche Fragen haben Sie zur digitalen Zukunft in Ihrem Arbeitsumfeld? Schreiben Sie uns, was Sie zum Thema Digitalisierung wissen möchten. Ihre Fragen schicken Sie bitte an kontakt.cnc4you.i@siemens.com. Über eigene Recherchen und Gespräche mit Experten suchen wir dann nach Antworten.

„Wie werden sich additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck auf spanende Verfahren und die Arbeit an Werkzeugmaschinen auswirken?“

Additive Manufacturing wird künftig verstärkt und in vielen Bereichen eingesetzt – auch als Ersatz und im Wettbewerb zu spanenden Verfahren oder zum Spritzguss. Vor wenigen Jahren beschränkten sich die wirtschaftlich und technisch machbaren Anwendungen noch auf Materialien wie Kunststoffe, aus denen Werkstücke in begrenzter Größe einzeln oder in Kleinserien gefertigt wurden. Heutzutage sind verschiedenste Kunststoffe, Metalle oder Keramiken für das Additive Manufacturing verwendbar.

Individualisierte Massenfertigung, funktionales Design, höhere Energie- und Ressourceneffizienz
sowie kürzere Innovationszyklen – in der Industrie werden die Vorteile der additiven Fertigung immer wichtiger. Ob Pulver-Bett-Schmelzen, Pulverauftragsschweißen, Materialextrusion oder Jetting, bei allen Verfahren werden Werkstücke auf Basis von digitalen 3D-Konstruktionsdaten schichtweise aufgebaut. So ist es möglich, höchst komplexe Strukturen herzustellen, die extrem leicht und stabil sind und sogar individualisiert in Losgröße 1 wirtschaftlich gefertigt werden. Die ersten 3D-Druck-Lösungen kamen von Pionierunternehmen, die eher Bezug zu klassischen Druckverfahren als zu
Werkzeugmaschinen hatten. Allerdings waren dies meist Lösungen für Anwendungen mit kleinen Werkstückgrößen (Medizintechnik, Ersatzteile/kleine Komponenten etc.). Inzwischen gibt es Prototypen von Werkzeugmaschi-nen, die über spezielle Druckköpfe als Werkzeug verfügen und so mit verschiedensten Materialien „drucken“ können. Die wichtigsten Vorteile sind die Präzision und Stabilität der Maschinen, die Größe der Bearbeitungsräume bzw. die Länge der Verfahrstrecken, ihre Flexibilität (3-Achs/5-Achs) und Geschwindigkeit sowie die Tatsache, dass die CNC-Programmierung hier Teil einer alltäglichen Prozesskette ist. Die Abwandlung von Zyklen für den Einsatz in additiven Verfahren erscheint relativ einfach und naheliegend.

Viele mit additiven Verfahren hergestellte Werkstücke erfordern außerdem eine spanende Nachbearbeitung, etwa in Form einer Oberflächenbearbeitung oder durch das Einbringen von Bohrungen. Für viele Dienstleister und Zulieferer liegt es daher nahe, ihren Kunden Komplettlösungen anzubieten, die sowohl additive als auch zerspanende Bearbeitungsprozesse beinhalten.

Unser Tipp:

Nutzen Sie Ihre Kenntnisse aus den Bereichen CNC-Programmierung, Materialien und wirtschaftlicher Bearbeitung, qualifizieren Sie sich zusätzlich auf dem Gebiet additiver Fertigungsverfahren und informieren Sie sich über das Verhalten der für das Additive Manufacturing geeigneten, neuen Materialien und Werkstoffe. Mit hoher Wahrscheinlichkeit wird der 3D-Druckkopf ein weiteres Maschinenwerkzeug für Ihre Fräs- und Drehzentren oder Sie warden neben den Fräs- und Drehzentren in der Produktion auch CNC-gesteuerte Maschinen für das Additive Manufacturing bedienen und die verschiedenen Technologien in Herstellungsprozessen kombinieren.

„Die Produktion muss immer schneller laufen, gleichzeitig werden Software und Maschinen immer komplexer. Wie verändert die Digitalisierung den Wissens- und Kompetenzerwerb für Mitarbeiter in der Produktion?“

Die dynamische Entwicklung der Digitalisierung in der Fertigung erfordert ein lebenslanges Lernen. Will man als CNC-Fachkraft erfolgreich im Beruf bestehen, muss das in der Ausbildung erworbene Wissen immer wieder erweitert werden. Die Lehrpläne müssen kritisch daraufhin überprüft werden, ob sie den Anforderungen der vernetzten Fertigung noch genügen. Im Lauf einer dreijährigen Berufsausbildung entwickelt sich unter Umständen die Technik so schnell, dass der gültige Lehrplan schon veraltet ist. Industrie und Verbände bieten bereits heute Zusatzqualifikationen parallel zur Ausbildung an. Klassische Berufsbilder werden sich nach und nach auflösen, beispielsweise erfordern moderne CNC-Bearbeitungszentren bereits Kompetenzen sowohl im Drehen als auch im Fräsen – und demnächst wohl auch im 3D-Druck.

Der Bedarf an Fortbildung wird durch die Digitalisierung dramatisch zunehmen. Prozesse werden sich verändern, neue Tools und Software müssen beherrscht werden. Nur mit der klassischen Präsenzausbildung, bei der Trainer und Trainierende zu festen Zeiten in einem Raum lehren und lernen, wird sich das weder zeitlich noch zu vertretbaren Kosten organisieren lassen. Mitarbeiter erwerben Wissen zukünftig immer mehr über Webinare, Foren, Tutorials, Kollegen-Netzwerke, Wissensdatenbanken und Online-Suchen.

Um Probleme bei der CNC-Bearbeitung schneller lösen zu können, werden zunehmend On-the-Job-Recherchen per Internet genutzt. User Foren sowie die einschlägigen Hersteller von Maschinen, Werkzeugen und Steuerungen bieten dazu Materialien in Form von PDFs, Texten, Grafiken und Videos an.

Unser Tipp:

Machen Sie sich mit den umfangreichen Recherche- und Hilfemöglichkeiten im Internet vertraut – auch um vertrauenswürdige und seriöse Hilfsangebote von werblichen, unseriösen oder falschen Angeboten unterscheiden zu lernen. Insbesondere Branchenforen, also Internetportale, in denen sich Kollegen zu allen berufsrelevanten Themen vernetzen, bieten viele Möglichkeiten, um Wissen außerhalb traditioneller Formen zu erwerben. Nicht zuletzt können Sie Ihre Erfahrung mit Online-Recherchen auch privat gut nutzen.

„Im Umfeld von Werkzeugmaschinen werden verstärkt Roboter eingesetzt – für das Be- und Entladen, optische Inspektion oder auch für spezielle Nachbearbeitungsschritte. Wird das meine Arbeit an der Maschine verändern?“

Automatisierung steigert die Effizienz und so werden die Möglichkeiten moderner, flexibler Roboter verstärkt in der Produktion genutzt. Auch im Umfeld von Werkzeugmaschinen werden Roboter künftig viele Aufgaben übernehmen – vom einfachen Handling bis zu komplexeren Aufgaben innerhalb der Prozesskette.

Doch auch im Bereich Robotik verändert die Digitalisierung vieles. Wurden Roboter früher für bestimmte Aufgaben in der Großserie konzipiert und mussten von Spezialisten aufwändig programmiert werden, so kommen heute in vielen Bereichen immer flexiblere, universellere und zunehmend mobile Roboter zum Einsatz. Sie können ihre Werkzeuge/Greifer tauschen und unterschiedliche Tätigkeiten an wechselnden Arbeitsplätzen aufnehmen. Die Idee dahinter: In vielen Bereichen sinken die Losgrößen, die Arbeitsschritte müssen ständig abgewandelt werden. Statt aufwändig programmiert zu werden, können diese Roboter große Teile ihrer Programme über klassisches „Teaching“ erlernen – d.h. ein Mitarbeiter bewegt den Roboter einfach so, wie er es später tun soll und „lehrt“ so die im Prozess erforderlichen Bewegungen und Aktionen. Diese groben Bewegungsmuster werden dann in der weiteren Programmierung nur noch präzisiert und optimiert. So können Roboter flexibler eingesetzt werden und dank moderner Sensorik auch außerhalb von „Käfigen“, unmittelbar neben dem menschlichen Kollegen (Collaborative Robotik) arbeiten.

Ein weiterer Trend: Um an Werkzeugmaschinen maximal effizient und genau eingesetzt werden zu können, müssen Roboter und Werkzeugmaschinen synchronisiert werden. Statt über spezielle Robotikprogramme lassen sich Roboter daher in vielen Fällen auch über die CNC-Steuerung der Maschine programmieren. Ein Beispiel sind etwa die Sinumerik Run MyRobot-Funktionen, mit denen sich Roboter z.B. von KUKA oder COMAU über Sinumerik-CNCs steuern lassen.

Unser Tipp:

Als CNC-Experte haben Sie gelernt, in Werkzeugmaschinen komplexe Abfolgen von Prozessschritten über mehrdimensionale Achsbewegungen zu programmieren. Die Programmierung von modernen Robotern erfordert ähnlich Kompetenzen. Im unmittelbaren Einsatzbereich an der Werkzeugmaschinen lassen sich Roboter zudem über CNC-Steuerungen programmieren. Vielleicht ein neues Arbeitsfeld für CNC-Experten?

26.04.2018 | Author: Thomas Schlegel