3D-Laserstrahlschneiden: Mehr Produktivität durch Offline-Programmierung

DIGITAL ENGINEERING Magazin (DEM): Warum hat sich CENIT entschieden, mit FASTTRIM eine Software für die Offline-Programmierung von Laserstrahl- oder Wasserstrahlschneide-Maschinen anzubieten?

Andreas Kach: Mitte der 90er Jahre wurden zahlreiche 3D-Laserschneidmaschinen bei den OEMs, Zulieferern und Job-Shops immer noch sehr zeitaufwendig geteacht. Aufgrund unseres CATIA-Know-hows kam Volvo auf uns zu, um basierend auf CATIA V4 eine Offline-Programmierlösung zu entwickeln. Als unser System auf den Markt kam, zeigte sich sehr schnell, welch hohe Akzeptanz und welches Potenzial das Produkt in dieser Nische hat. Als einzige Lösung mit kompletter Maschinensimulation war die Software vom Start weg erfolgreich. Unternehmen erzielten unglaubliche Effizienzsprünge. Inzwischen eine Selbstverständlichkeit – damals war dies aber noch ein Wunder. Heute heißt das Wunder FASTTRIM, ist seit 2002 in CATIA V5 integriert und gehört seit 2009 zur Produktfamilie FASTSUITE. Zahlreiche weitere Applikationen, zum Beispiel das Wasserstrahlschneiden, Laserstrahlhärten und -auftragsschweißen, Rollfalzen und Kleben, sind im Laufe der Jahre dazugekommen.

DEM: Wozu nutzen Fertigungsunternehmen das Laserstrahl- oder Wasserstrahlschneiden?

Andreas Kach: Das Laser- und -Wasserstrahlschneiden von Formteilen fand früher vorwiegend im Prototypenbau sowie bei kleinen bis mittleren Serien statt. Heutzutage kommt die Lasertechnik zudem auch immer mehr beim Beschneiden von warmumgeformten und hochfesten Karosserieteilen in der Serienfertigung zum Einsatz, die durch konventionelle Beschnittwerkzeuge nicht mehr bearbeitet werden können. Und bei neuen Materialien und Leichtbaustrukturen, beispielsweise bei Karbon- beziehungsweise Verbundbauteilen, wird zunehmend der Wasserstrahl eingesetzt. Derartige Verbundteile findet man häufig im Aerospace-Bereich und zunehmend auch im Automobilbau – genauso wie unsere Lösung.

DEM: Was sind die Produktivitätsvorteile der Offline-Programmierung?

Andreas Kach: Der Hauptvorteil der Offline-Programmierung liegt ganz klar in der Erhöhung der Maschinenhauptzeiten und gleichzeitig in der Verbesserung der Bauteilqualität. Durch die exakte, geometriebasierende Bahnberechnung ist auch das finale Bearbeitungsergebnis wesentlich genauer und harmonischer, was man klar am fertigen Bauteil erkennen kann. Zudem wird die Maschine nur kurzzeitig durch das finale Einfahren der Programme am Produzieren gehindert und nicht durch das sehr zeitraubende Teachen. Wir reden immer dann von Offline-Programmierung, wenn die Bewegungsführung nicht nur erstellt, sondern durch Simulation mit dem vollständigen Maschinenmodell zuverlässig abgesichert wird.

DEM: Bitte skizzieren Sie den Arbeitsablauf mit FASTTRIM und CATIA.

Andreas Kach: Bei FASTTRIM handelt es sich um ein vollständig in CATIA V5 integriertes System. Möglich wird dies durch Nutzen der CAA-Schnittstelle. CAA-Entwicklungen sind sehr komplex und aufwendig. Aber die Vorteile, die sich hieraus ergeben, sind es wert. Denn durch die CATIA-Integration kann der Anwender direkt auf seinen CATIA-Konstruktionsdaten arbeiten. Er kann zwischen den Arbeitsumgebungen von CATIA wechseln und die Vorzüge eines assoziativen und parametrischen Systems genießen. Der Workflow für FASTTRIM sieht, kurz gesagt, so aus: Daten laden und aufbereiten, Vorrichtung erstellen, Bahnen programmieren, modifizieren und simulieren. Anschließend wird das kollisionsfreie Programm an der Anlage eingefahren und dann wird produziert, produziert und produziert.

DEM: Können durch diese Maßnahmen Schäden auf der Maschine zuverlässig ausgeschlossen werden?

Andreas Kach: Schäden an der Anlage dürfen unter keinen Umständen auftreten. Aus diesem Grund bieten wir neben der Simulation auch eine zuverlässige Kollisionskontrolle an. Das alleine reicht aber nicht aus, auch die Simulationsmodelle selbst tragen zur Sicherheit bei. Wir entwickeln daher zuverlässige Emulatoren und bilden die Maschinenkinematik sorgfältig ab. Mit unserem System hat der Anwender stets die Achsgrenzen im Blick. Je nach Bedarf kann er interaktiv Maschinenstellungen modifizieren und Bewegungen nach seinen Bedürfnissen gestalten. Und wenn der Prozess dies erfordert, können wir auch physikalische Prozessmodelle integrieren, um beispielsweise den Energieeintrag beim Beflammen oder die erzielte Beschichtungsstärke beim Lackieren am Bauteil virtuell zu kontrollieren.

DEM: Wie umfangreich sind die notwendigen Schulungen, um mit dem System produktiv arbeiten zu können?

Andreas Kach: Die Benutzerschnittstelle von FASTTRIM ist so gestaltet, wie es Anwender von CATIA-CAM-Produkten gewohnt sind. Das beschleunigt den Einstieg in FASTTRIM. Neue Anwender benötigen eine kompakte Schulung, das heißt drei Tage CATIA-Basisschulung und drei Tage für FASTTRIM. Die Anwender werden sehr schnell produktiv, da die Schulungen individuell auf den Kunden abgestimmt sind.

DEM: Bietet FASTTRIM weitere praktische Vorteile?

Andreas Kach: FASTTRIM bietet einen einzigartigen Vorrichtungsbau. Durch die Assoziativität und Parametrik kann der Anwender bei Bauteiländerungen sehr schnell die notwendigen Vorrichtungen ableiten. Damit können unsere Kunden den Gesamtprozess vom Einlesen des CAD-Datensatzes über den Vorrichtungsbau bis zum ersten fertig produzierten Bauteil in extrem kurzer Zeit, teilweise innerhalb von nur zwei Stunden, umsetzen – ein sehr wichtiges Kriterium vor allem im Prototypenbau.

DEM: Unterhält CENIT Partnerschaften zu Herstellern von Laserstrahl- oder Wasserstrahlschneide-Maschinen, um die Funktionalität optimal abzustimmen?

Andreas Kach: Um ein optimales System anzubieten, werden beispielsweise Bahnstrategien und Besonderheiten beim Postprozessor mit dem Kunden und Maschinenherstellern genauestens abgestimmt. Strategische Partnerschaften, zum Beispiel mit Flow, Jenoptik und Prima Power, verbessern unsere Ausgangsposition bei der Entwicklung und stellen einen sehr engen Bezug zur Praxis und Technologie und vor allem zu neuen technologischen Entwicklungen sicher. Generell bieten wir aber unsere Lösung für alle auf dem Markt gängigen Maschinenmodelle an, da unsere Kunden teilweise unterschiedliche Fabrikate einsetzen.

DEM: Welche Entwicklungspläne hat CENIT im Blick auf sein Portfolio selbst entwickelter Fertigungslösungen?

Andreas Kach: Wir wollen nicht nur technologisch führende Lösungen bieten, sondern müssen auch auf die Trends und Anforderungen an PLM-Systeme und CAD-Schnittstellen reagieren. Intensive Management- und Anwendergespräche mit OEMs, Zulieferern und Job-Shops aus dem Aerospace- und Automotive-Umfeld haben uns daher gezeigt, dass weltweit Bedarf für ein neues, moderneres Digital-Manufacturing-System besteht. Wir haben uns daher entschieden, unsere langjährige und einzigartige Software- und Fertigungsexpertise zusätzlich zu der eng in CATIA V5 integrierten Version nun auch in Form einer neuen Stand-­alone-Lösung anzubieten.

DEM: Damit wollen Sie Anwender erreichen, die ein anderes CAD-System als CATIA einsetzen?

Andreas Kach: Ja, aber wir wollen auch komplett neue Anwenderkreise erschließen. Unsere Lösung wird die neuesten Methoden und Erkenntnisse aus dem Digital-Manufacturing-Umfeld berücksichtigen und zudem eine wesentlich bessere Verzahnung von Layout-Planung, Offline-Programmierung und Prozess-Simulation bieten. Unsere Entwicklung startet mit dem Anspruch, weltweit eine neue Ära für Digital-Manufacturing-Lösungen einzuleiten.

DEM: Herr Dr. Kach, vielen Dank für dieses Gespräch.

Das Interview führte Thomas Otto.