(Bild: CGTech)
Die erheblichen Produktionsvolumina werden seit 1997 vom eigenen Werkzeug- und Formenbau mit 1200 kompletten Formwerkzeugen pro Jahr unterstützt, jeweils bestehend aus Formsegmenten für das Reifenprofil der Lauffläche und die Seitenwände. Mehr als ein Drittel der Formwerkzeuge wird für neue Produkte benötigt, die auf Basis des kombinierten Know-hows der F&E-Ingenieure und Materialexperten im Hause entwickelt werden. Die restlichen Formwerkzeuge decken den Ersatzbedarf bei Verschleiß oder unterstützen erhöhte Produktionsvolumina. Klar ist: Das Design der Reifenprofile ist ein streng gehütetes Geheimnis – sie sind jahreszeitenoptimiert konzipiert, mit spezifischen Laufflächen für Sommer und Winter und einer internen Karkassen-Struktur (tragendes Gerüst des Gummireifens), die aus mehr als 20 Schichten unterschiedlichen Materials besteht, um kundenseitig vorgegebene Leistungskriterien zu erfüllen. Die CAD/CAM-Ingenieure stellen dem Werkzeug- und Formenbau die Entwürfe im 2D- bzw. 3D-CAD-Format zur Verfügung.
Reifenprofil als Herausforderung
Continental vertraut bei der Simulation der NC-Programme auf Vericut. Vericut sorgt dafür, dass es später bei der Ausführung der Programme keine bösen überraschungen gibt.
Während sich die Fertigung der Stahlseitenwände des Formwerkzeugs relativ einfach gestaltet, sind die segmentierten Verfahren zur Herstellung des Reifenprofils eine Herausforderung. „Die Seitenwände der Form werden direkt mit Logo und dem Reifenproduktnamen versehen, zusammen mit den Details zu Reifengröße und -breite sowie der Straßengeschwindigkeitsklasse“, erläutert Roman Miko, IT-Spezialist Mould Division Production. „Die segmentierte Form wird verwendet, um den Reifen aus der Form entfernen zu können, nachdem er ausgehärtet ist. Die neun Segmente, die den Umfang der Reifenform und damit das Laufflächenmuster bilden, sind weit komplexer und erfordern eine 5-Achs-Bearbeitung.“
Überprüfung der Programme
In den komplexen Geometrien der Profilmuster auf den Reifen steckt jede Menge Know-how.
Vor der 5-Achs-Bearbeitung bereiten die CAD/CAM-Ingenieure von Continental Barum die Daten mit der CAD/CAM-Software Siemens NX auf. Die Ingenieure erzeugen die CAM-Dateien aus den CAD-Modellen, um den NC-Code über den Postprozessorlauf für die Formwerkzeuge zu generieren. Der NC-Code jedes Programms wird dann mit Vericut im Hinblick auf Verfahrwegsüberschreitungen, Kollisionsfehler oder Bauteilverletzungen am Formsegment unabhängig überprüft. Insgesamt gibt es derzeit bei Continental Barum fünf Vericut-Arbeitsplätze.
Bei weniger komplexen Reifen bearbeitet der Werkzeug- und Formenbau das Laufflächenmuster direkt im Aluminiumsegment – genutzt wird dafür eines der fünfachsigen Bearbeitungszentren von Fidia Digit 218 oder das unlängst installierte 5-Achs-Bearbeitungszentrum von DMG. Bei komplexeren Reifenkonzepten werden gegossene Aluminiumformsegmente gefertigt. Der erste Prozessschritt umfasst die fünfachsige Fertigung eines Segments als Master-Modellform aus Kunstharz. Da die Genauigkeit des fertigen Formwerkzeugs direkt aus dem Mastermodell übertragen wird, ist seine korrekte Aufbereitung maßgeblich für den fertigen Reifen, wobei die Software übrigens auch das mögliche Wärmeausdehnungspotenzial des Materials berücksichtigt.
Profil
Continental Barum s.r.o.
Der Stammsitz des Reifenherstellers liegt in Otrokovice, in der Region Mittelmähren (Tschechische Republik). Continental Barum ist einer der weltweit führenden Reifenhersteller und beschäftigt rund 4500 Mitarbeiter. Frisches Know-how akquiriert Continental Barum über eine Kooperation mit der Universität vor Ort: Über eine Diplom-Regelung gewährt der Reifenhersteller Studenten als Fachpersonal von morgen Einblicke ins Unternehmen. Das Werk in Otrokovice ist das größte seiner Art in Europa und produziert rund 20 Mio. Pkw-Reifen pro Jahr. Die Produktion von Lkw-Reifen beläuft sich auf 180 000 Stück per anno. Seit 1997 liefert der interne Werkzeug- und Formenbau 1200 komplette Formwerkzeuge pro Jahr, jeweils bestehend aus Formsegmenten für das Reifenprofil der Lauffläche und die Seitenwände.
„Die Zykluszeiten der Bearbeitung sind abhängig von der Komplexität und Größe der Reifen; sie reichen bei der Fertigung des Mastermodells aus Kunstharz von 3 bis 24 h“, berichtet Roman Miko. „Bei der Aluminiumbearbeitung kann die
Profilform aus Aluminium, komplett bearbeitet und einsatzbereit für die Produktion.
Zykluszeit durchaus länger sein, das größte Einzelsegment nahm 42 h in Anspruch. Bei hohen Fertigungsvolumina und entsprechender Nachfrage aus der Produktion können wir es uns da nicht leisten, dass eine der Werkzeugmaschinen oder die Formwerkzeuge beschädigt werden.“ Die Generierung korrekter Datensätze ist unerlässlich – daher darf ihre Programmierung und Verifikation ebenso viel Zeit in Anspruch nehmen wie die Bearbeitung auf der Maschine selbst. „Wir können vom Eingang der CAD-Datei bis zur Prüfung per Vericut und Ausgabe in die Fertigung rund 40 h darauf verwenden, den korrekten NC-Code zu erstellen“, so Roman Miko.
Um die Reifen entformen zu können, bestehen die Formen aus Segmenten.
An Umfang gewinnen die NC-Programme aufgrund zunehmend komplexer werdender Formen, deren Bearbeitung Schneidwerkzeuge mit sehr kleinem Durchmesser erfordert. Das kleinste verwendete Werkzeug weist einen Durchmesser von nur 0,4 mm auf, um die für den Wasseraustritt erforderlichen Lamellen zu fräsen; Voraussetzung für Winterreifen. Roman Miko erläutert: „Mit Vericut überprüfen wir den NC-Code für eines der Master-Model-Segmente, das alle Reifenbereiche abdeckt. Das Raster wird verwendet, um schwingungsbedingten Straßenlärm zu reduzieren und den Fahrkomfort zu verbessern. Wenn das NC-Programm für dieses Segment eindeutig überprüft und freigegeben wurde, läuft die Kontrolle der restlichen Segmente im Hintergrund ab. Sie werden automatisch über Nacht von Vericut überprüft – eine Fehlerprotokolldatei markiert mögliche Probleme. Falls notwendig, modifiziert der CAM-Programmierer den NC-Code, der im Anschluss nochmals per Vericut verifiziert wird.“
Programmierung und Verifikation dürfen so lange dauern wie die Bearbeitung auf der Maschine.
Support bei der individuellen Einrichtung von Vericut erhielt Continental Barum vom für Tschechien zuständigen CGTech-Partner Axiom Tech. Mit Hilfe des gereiften Vericut-Know-hows richteten die Experten die automatische Überprüfung im Batch-Modus ebenso ein wie Maschinenmodelle und andere Details.
Simulation sichert Verfügbarkeit
Die gefertigten Formwerkzeuge unterstützen die Reifenproduktion von Continental in den Produktionsstätten weltweit. Vericut schützt in diesem Workflow einerseits die wertvollen Werkzeugmaschinen, sorgt andererseits aber auch für mehr
Nur verifizierte NC-Programme gelangen auf das fünfachsige Bearbeitungszentrum.
Effizienz. Ein Nullpunktspannsystem wird bei jedem Segment eingesetzt, um den Bezugspunkt gleich und die Wiederholtoleranz exakt zu halten.
„Wir stehen hinsichtlich Qualität, Kosten und Lieferzeiten im Wettbewerb mit anderen zuliefernden Formenbauern“, zieht Roman Miko Bilanz. „Vericut sichert vor diesem Hintergrund unsere Werkzeugmaschinen und ihre Verfügbarkeit ab. Mehr noch: Das Simulationsprogramm schützt auch die zu bearbeitenden Formen und Komponenten vor etwaigen Programmierfehlern. Beide Aspekte haben direkten Einfluss auf unser Lieferversprechen.“
Kontakt:
- Continental Barum s.r.o., www.continental.cz
- CGTech Deutschland GmbH, www.cgtech.de