Mobile-Menu

CAD/CAM-System CAD/CAM-System: Von der Maschinenautomation zur Prozessautomation

Ein Gastbeitrag von Christian Maier 4 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Tebis Technische Informationssysteme AG Pressestelle
Camtek GmbH
a.b.jödden gmbh

Viele Betriebe setzen auf Maschinenautomation, um ihre Fertigung effizienter zu gestalten. Jedoch lassen sich bereits vor der maschinellen Fertigung Zeit und Ressourcen sparen. Das zeigt dieses Praxisbeispiel, in dem das digitale CAD-Modell eines Werkstücks sieben Prozessstationen durchläuft. Ein CAD/CAM-System im Praxiseinsatz.

Das virtuelle Rüsten liefert dem Rüstverantwortlichen eindeutige Angaben in der automatisch erstellten NC-Dokumentation.(Bild: Tebis)
Das virtuelle Rüsten liefert dem Rüstverantwortlichen eindeutige Angaben in der automatisch erstellten NC-Dokumentation.
(Bild: Tebis)

Bislang stand die Maschinenautomatisierung für mehr Produktivität im Fokus. Eine CNC-gesteuerte 5-Achsen-Fräsmaschine zerspant Werkstücke sehr schnell. Dabei kann sie so geschickt eingesetzt werden, dass kaum noch Restmaterial übrigbleibt. Der Maschinenbau ist dadurch schon heute produktiver. Klar ist: Automatisierte Verfahren sind effizienter. Spürbare Erfolge lassen sich entlang der gesamten Fertigungskette erzielen.

Was oft übersehen wird: Die Maschine ist nur die letzte Station auf dem Entstehungsweg eines Werkstücks. In digitaler Form hat es bereits von der Konstruktion bis in die Maschinenhalle viele Prozessstationen passiert. Da alle auf die maschinelle Fertigung hinarbeiten, setzen moderne Automatisierungslösungen am CAD/CAM-Prozess an und liefern ein Effizienzplus von bis zu 85 Prozent.

Mit CAD/CAM-System digitale Standards setzen

Die Prozessautomation baut auf zukunftsfähigen Standards und modernen Digitalisierungsstrategien auf. Statt einzelne Fertigungsinseln, adressieren die Maßnahmen die gesamte Prozesskette eines Maschinenbaus. Das Ergebnis: ein ideal gesteuerter, stabiler CAD/CAM-Prozess. Einmal gesetzte Standards greifen an allen Stationen reibungslos ineinander. Der Fertigungsprozess läuft automatisiert, was Fachkräfte enorm entlastet.

Das intelligente Bauteil

Konkret lässt sich das an einem digitalen CAD-Modell eines Werkstücks durchspielen. Denn allen Prozessstationen ist eins gemein: Sie arbeiten an und mit dem CAD-Modell. Damit ist es prädestiniert dafür, sich selbst intelligent durch den Prozess zu manövrieren. Das Praxisbeispiel zeigt das Effizienzpotenzial an allen Stationen und was ein durchgängiges CAD/CAM-System dazu beiträgt.

  • Station 1 – CAD-Daten aufbereiten: Die Datenaufbereitung beginnt mit dem Einlesen der CAD-Daten ins CAD/CAM-System. Dort sind in CAD-Templates alle Wiederholaufgaben zur Aufbereitung gespeichert. Templates sind beliebig erweiterbar, individuell konfigurierbar und erlauben manuelle Eingriffe. Der Anwender muss das Bauteil nur noch selektieren und die Bearbeitungsrichtung festlegen. Die Aufbereitung erledigt das System automatisch und liefert Rohteil, Verlängerungen, Deckflächen, Nullpunkt, Spannsituationen und mehr.

  • Station 2 – Maschine virtuell rüsten: Rohteil, Fertigteil und Spannmittel sind aus der vorherigen Prozessstation eingeflossen. Über die dort erzeugten Verbindungspunkte wird das Rohteil automatisch positioniert. Bei komplexeren Aufspannungen mit wenig Wiederholungen sichern Plausibilitätsprüfungen das Ergebnis. Das CAD/CAM-System greift automatisch auf Bibliotheken mit Werkzeugen, Spannmitteln, vorkonfigurierten Maschinen und Postprozessoren zu. Es arbeitet also mit exakten digitalen Zwillingen, die sämtliche Komponenten und Parameter enthalten.

  • Station 3 – Spannsituation virtuell prüfen: Der korrekte Bezugspunkt kann bereits bei der CAM-Programmierung – und nicht erst in der Maschinenhalle – ermittelt werden. Mit den Messpunkten aus der Datenaufbereitung lassen sich die Maße prüfen und die gesamte Aufspannsituation unmittelbar vom NC-Programm steuern.

  • Station 4 – Werkzeugwege automatisiert erzeugen: Die aufbereiteten CAD-Daten fließen unmittelbar in die automatisierte CAM-Programmierung ein. CAM-Templates erleichtern dem Anwender die Arbeit, indem sie häufig verwendete NC-Sequenzen und Technologien automatisch abarbeiten. Mit einem Featurescan erkennt das CAD/CAM-System etwa sämtliche 2,5-D-Bearbeitungen. Statt in langwieriger Handarbeit entstehen mit der automatischen Elementselektion entsprechend der Geometrie und vordefinierten Farben etwa passende Bohrungen und Gewinde.

    Die Software greift dazu auf Bibliotheken zu, in denen Anwender erprobte Fertigungsabläufe speichern. Nach und nach erhält der Maschinenbauer so sein internes Fertigungswissen standardisiert in digitalen Templates. Die Arbeitsplanvorlage entsteht mit einem Klick, inklusive NC-Programmen und Werkzeugwegen. Ohne Mehraufwand, denn findet die Software keine Fräsbereiche zu Anlageflächen, bleibt dieser Job deaktiviert.

    Bonus: Während die Berechnung im Hintergrund läuft, bearbeitet der Anwender schon ein anderes Bauteil. Das Ergebnis ist sicher, weil eine integrierte NC-Simulation die NC-Programme auf Kollisionen prüft. Sie verifiziert die Steuerungsinformationen direkt im CAD/CAM-System.

    Jetzt Newsletter abonnieren

    Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

    Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

    Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

  • Station 5 – Maschine real rüsten: Geprüfte NC-Programme kommen im Steuerungsformat an die Maschine. Das Ergebnis des virtuellen Rüstens steht dem Maschinenbediener ohne Informationsverlust zur Verfügung. Die digitale Dokumentation liefert eindeutige Angaben:

    • Die Aufspannlage ist definiert

    • Alle Spannmittel und Werkzeuge sind bestimmt

    • Messpunkte sind definiert

    Liegen dann die Werkzeuge schon vermessen bereit, ist das Rüsten noch schneller erledigt.

  • Station 6 – Aufspannsituation real prüfen: 
    Das Einmessen des Werkstücknullpunkts ist vollautomatisiert. Das NC-Programm übernimmt Prüfaufgaben, die bereits im CAD/CAM-System entstanden sind. Damit werden Anwenderfehler vermieden und Rüstzeiten minimiert. Auf unpassende Spannsituationen reagiert man flexibel: Der CAM-Programmierer generiert mit parametrischen Templates schnell etwa einen Alternativ-Rohling. Das System passt alles weitere automatisch an.

  • Station 7 – Bauteil mechanisch fertigen: Nach dem Start läuft ein optimiertes, sicheres und passendes NC-Programm. Die Maschine kann ihr Potenzial mit hochdynamischen und schnellen Verfahrbewegungen, kurzen Werkzeugen sowie maximal möglichen Vorschub- und minimalen Rückzugsbewegungen voll ausnutzen. Überwachung oder Programmierung an der Steuerung sind nicht nötig. Der Maschinenbediener kann sich bedenkenlos weiteren Aufgaben widmen.

    Im Anschluss startet eine integrierte Qualitätsprüfung, die direkt aus der NC-Programmierung eingeflossen ist. Die Maschine reagiert selbstständig auf Messergebnisse und führt automatisch eventuelle Korrekturschleifen durch – ressourcenfrei und mit protokollierten Messergebnissen.

Ressourcen sparen senkt Kosten

Dermaßen automatisierte CAD/CAM-Prozesse erzeugen ein hohes Maß an Schnelligkeit, Sicherheit und Genauigkeit – und entlasten gleichzeitig Fachkräfte. Eintönige und wiederkehrende Abläufe sind in Templates ausgelagert, was Fehler vermeidet. Diese Art der Automatisierung erleichtert die Arbeitsteilung: Weniger erfahrene Mitarbeiter erstellen einen Großteil der CAM-Programme wie 2,5D-Bearbeitungen, 3-achsige Schrupp-Programme vollautomatisiert. Erfahrene Anwender kümmern sich um komplexere Arbeiten. Der gezieltere Einsatz von Ressourcen und Arbeitskraft senkt die Kosten.

Praxisbeispiel Zeitersparnis: An den Prozessstationen vor der maschinellen Fertigung kann ein Maschinenbau viel Zeit und Ressourcen sparen.(Bild: Tebis)
Praxisbeispiel Zeitersparnis: An den Prozessstationen vor der maschinellen Fertigung kann ein Maschinenbau viel Zeit und Ressourcen sparen.
(Bild: Tebis)

Automation ist Zukunft

Automatisierung ist notwendig, um sicher in die Zukunft zu gehen. Sie stößt aber an Grenzen, wenn Bewegungsabläufe zu komplex und langwierig oder Werkstücke zu individuell sind. Dann bleiben menschliche Fähigkeiten wie Kreativität, Flexibilität und der logische Verstand für schnelle Entscheidungen gefragt.

Servicepartner für skalierbare Umsetzung im CAD/CAM-System

Der Maschinenbau fertigt heute schon mit automatisierten Maschinen und Techniken effizienter. Aber das drängende Alltagsgeschäft setzt häuft Grenzen, um zukunftsfähige Lösungen umzusetzen. Dann empfiehlt sich ein Servicepartner und Prozesslieferant, der mit skalierbaren Ansätzen die nötige Flexibilität bei maximaler Effektivität liefert. Die skalierbare Automation „as a managed service“ macht das für KMU finanzierbar.

Der Autor Christian Maier ist Teamlead Technical Support bei der Tebis AG.

Weiterführende Inhalte