Erfahrungsbericht: CAD/CAM-System reduziert Durchlaufzeiten

Um 60 Prozent gesunkene Durchlaufzeiten bei den Formaufbauten sowie Fertigungskosten, die weit unter denen von Zukaufteilen liegen – dieses Ergebnis erzielte der Werkzeugbaubetrieb Miller, nachdem die komplette CAM-Infrastruktur in Rekordzeit auf Visi umgestellt und zeitgleich das 5-Achs-Stahlfräsen mit dem Hermle HS Flex-System automatisiert wurde.

Sven Jehne und Oliver Walter, die beiden heutigen Inhaber und Geschäftsführer des 1980 gegründeten Werkzeugbaubetriebs Miller & Co. GmbH, waren dort bereits langjährige Mitarbeiter, als sie vor gut zwei Jahrzehnten als Mitgesellschafter einstiegen und später die Anteile ganz übernahmen. Seither stehen die Zeichen auf Wachstum. So wurde vor zehn Jahren im schleswig-holsteinischen Kummerfeld am nördlichen Stadtrand von Hamburg neu gebaut. „Heute ist Miller ein Spezialist für hochpräzise Spritzgießformen kleinerer und mittlerer Größe.

Was bei Miller gefertigt wird

Unsere Stärken liegen bei 1K- und 2K-Werkzeugen unterhalb von fünf Tonnen mit bis zu 64 Kavitäten, im Wesentlichen mit Index- oder Drehtellertechnik“, erläutert Jehne. „Damit produzieren wir hauptsächlich hochpräzise Kunststoffteile wie zum Beispiel Clipse zur Kabelverlegung im Auto. Unser klarer Schwerpunkt ist deshalb auch Automotive sowie Instandhaltung.“

Hinzu kommt der Bau von Vorserienwerkzeugen mit einer Mindestausbringung von 10.000 Stück. 2019 wurden 73 Werkzeuge hergestellt, mit Durchlaufzeiten ab Konstruktion von 12 bis 16 Wochen. Aktuell beschäftigt Miller 20 Mitarbeiter.

Zu den wichtigsten Fertigungsverfahren zählt in Kummerfeld das Fräsen. Um auf den steigenden Kostendruck – nicht zuletzt durch die Konkurrenz aus China – besser reagieren zu können, beschloss man vor etwa zwei Jahren, nach dem Erodieren und dem Elektrodenfräsen auch das Fräsen im Stahlbereich zu automatisieren.

Das Problem war, dass die Nächte bei der Plattenbearbeitung bis dahin nur schwer ausgenutzt werden konnten. So ist früher zum Beispiel um 17 Uhr eine Zwischenplatte aufgespannt worden, wofür das Programm vielleicht eine halbe Stunde benötigte, und anschließend stand die Maschine die ganze Nacht.

Hermle Maschine und Palettenwechsler steigern Produktivität

Die Lösung stellte hier die fünfachsige Hermle C42U dar, die mit dem von Hermle Systemtechnik stammenden Palettenwechselsystesiert HS Flex automatisiert wurde. Ein Palettenwechsler, der über eine Transporteinheit verfügt, versorgt diese Maschine rund um die Uhr mit Werkstückpaletten und räumt die fertig bearbeiteten Teile in den Palettenlagerplatz. Schließlich ist Automatisierung das eine, damit umzugehen das andere – da steckt das Know-how drin.

Mit Rat und Tat zur Seite standen Miller hier neben Hermle auch die Spezialisten des Visi-Distributors Mecadat. Denn zeitgleich mit der Anschaffung der automatisierten C42U wurde Anfang 2019 in Kummerfeld auch die gesamte CAD-CAM-Infrastruktur im laufenden Betrieb ausgewechselt.

Neue CAD/CAM-Lösung ergänzt die moderne Infrastruktur

„Nicht zuletzt dank des guten Supports von Mecadat sowie des genial einfachen Bedienkonzepts von Visi konnten wir damals nach nur drei Monaten durchstarten“, blickt der Leiter des Werkzeugbaus, Lars Erhorn, zurück. „Wir suchten eine Lösung, mit der sich die gesamte Prozesskette, angefangen von der Werkzeugkonstruktion einschließlich Elektrodenableitung, Draht- und Senkerodieren bis hin zum 5-Achs-Fräsen im Elektroden- und Stahlbereich durchgängig abbilden lässt.“

Darum fiel die Entscheidung für die 3D-Branchenlösung Visi – eine aktuell 22 Module umfassende Produktfamilie für den Werkzeug- und Formenbau aus dem Hause Hexagon (früher Vero Software) – auch relativ schnell.

Ein ebenso wichtiger Punkt war, dass nun mit Visi Machining Compass ein Modul zur Verfügung steht, mit dem sich das 2,5D-Fräsen und -Bohren automatisiert programmieren lässt. Denn bei Miller wird die Philosophie verfolgt, auch den kompletten Grundaufbau des Werkzeugs im eigenen Hause zu fertigen. So ist man deutlich schneller und nicht zuletzt flexibler bei Änderungen.

Visi Machining Compass macht automatisiertes Programmieren möglich

Visi Compass wertet bei der Featureerkennung bestimmte Merkmale, Features genannt, vom CAD-Modell des Werkstücks aus und erzeugt auf Basis hinterlegter Fertigungsdaten hierfür automatisch das NC-Programm. Features können reproduzierbare Regelgeometrien wie Bohrungen, Gewinde, Passungen sein, aber auch Rundungen, Kanten oder Frästaschen.

Wer mit Visi zudem konstruiert, zum Beispiel mit Visi Mould, dem werden bei der Konstruktion bereits alle Attribute für die Bearbeitung vergeben, die Compass dann automatisch erkennt.

Da bei Miller zurzeit noch fast alle Werkzeugkonstruktionen mit Catia V5 entstehen, werden in Kummerfeld die Features mit dem Catia eigenen Farbsystem markiert, was sich zudem bei der Arbeit mit Fremddateien bewährt hat. Compass arbeitet mit Attributen sowie mit Farben, dem Anwender steht bei beiden Varianten die volle Leistungsfähigkeit des Moduls zur Verfügung und auch der Aufwand bleibt gleich. Weil für den Anwender kein Unterschied besteht, kann Compass gerade bei gemischten Daten seine Stärken voll ausspielen.

Diese Vorarbeit ist für Visi Compass nötig

Bevor Visi Compass erfolgreich eingesetzt werden kann, wie dies bei Miller heute der Fall ist, müssen im Vorfeld einige Hausaufgaben erledigt werden: Diese Vorarbeit umfasst zum Beispiel das Erstellen von Regeln, die Compass mit den jeweils erkannten Features verknüpft und die in einer Datenbank abgelegt werden. Hier ist dann auch die jeweilige Maschine hinterlegt, die Werkzeuge sowie die dazugehörigen Bearbeitungsparameter.

Dies alles erfordert eine gewisse Standardisierung der Abläufe, die es wiederum zu definieren gilt. Durch das zuvor schon eingesetzte Featurecam, aber auch durch Powermill hatte man in Kummerfeld bereits gewisse Vorkenntnisse bei der Feature-basierten Programmierung und wusste deshalb, worauf es ankommt und wo es hingehen soll.

Dank der aktiven Unterstützung durch die Mecadat-Niederlassung Paderborn ist die Implementierung der Featureprogrammierung dann weitestgehend reibungslos verlaufen. „Dabei lässt sich Compass exakt an die Prozesse anpassen, was allerdings ein gewisses Profiwissen voraussetzt“, unterstreicht Ansgar Claes, der Miller seitens Mecadat betreut. „Liegen uns alle Details über einen Automatisierungswunsch vor, haben wir immer die Möglichkeit, diese in Compass hundertprozentig abzubilden.“

Dieses Know-how wurde von Miller intensiv genutzt. Bei den Aufbauplatten läuft die automatische NC-Programmierung deshalb heute völlig problemlos. Nur bei Sonderbearbeitungen wird manuell eingegriffen, was bei Compass stets möglich ist.

So läuft der neue, automatisierte Prozess ab

Wie stellt sich der Prozess maschinenseitig dar? Es gibt von Hermle eine eigene Software mit der Auftragsverwaltung, die auf einem PC läuft. Hier wird unter anderem festgelegt, welcher Auftrag in welcher Reihenfolge wann abgearbeitet werden soll.

Die Software prüft auch, ob alle Werkzeuge, die in Visi Machining erstellt wurden, real vorhanden sind. Dies verhindert, dass die Maschine stillsteht, wenn ein Werkzeug fehlt oder die Standzeit abgelaufen ist. Vor allem bei größeren Werkstücken bietet die enorme Dynamik der C 42U riesige Vorteile.

Ebenso beeindrucken die sehr guten Frässtrategien von Visi. Schließlich lag die Messlatte bei Miller entsprechend hoch, da bis zur Visi-Umstellung mit dem im Highend-Bereich angesiedelten Powermill gefräst wurde.

Auch bei der 2,5D-Bearbeitung haben fünf Achsen klare Vorteile: Zum Beispiel beim Bohren das Einschwenken auf die Seite, beim Hochschwenken, beim um 90° weiterdrehen. Was früher mit der Hand angerissen und gebohrt wurde, beispielsweise Kühlbohrungen, findet heute alles auf der Hermle statt – das Werkstück ist damit definitiv fertig.

Visi hat sich in Kummerfeld absolut bewährt. Miller ist mit dem hohen Niveau, das beim CAD-CAM-Workflow sowie bei der Automatisierung der Plattenbearbeitung inzwischen erreicht wurde, mehr als zufrieden. Ein Standardaufbau kann heute im Prinzip in weniger als zwei Tagen hergestellt werden – dafür brauchte man früher eine Woche. Zudem werden die Aufbauten heute auch deutlich günstiger gefertigt, als wenn diese extern eingekauft werden würden.

Daher gibt es inzwischen einen interessanten Nebeneffekt: Durch die Automatisierung sind andere auf Miller aufmerksam geworden, für die jetzt die Aufbauten hergestellt werden. Aber auch die superschnelle 2,5D Programmierung mit Visi Compass, ohne die eine automatisierte 24/7-Plattenbearbeitung kaum umzusetzen gewesen wäre, überzeugt.

„Im Prinzip genügen heute nur noch drei Schritte: Starten der Feature-Erkennung, Anwenden von Compass und Kontrolle des erzeugten Programms per Simulation. In wenigen Sekunden liegt so das überprüfte NC-Programm vor und kann freigegeben werden“, fasst Oliver Walter zusammen. „Wir kommen nun im Schnitt auf täglich 17 bis 18 Stunden Laufzeit. Ich denke, das ist ein sehr guter Wert.“

Quelle: Mecadat AG