Montanstahl spart 90 % Zeit mit hyperMILL CAM-Automatisierung auf neuem Level 

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CAM trifft auf Effizienz: Mit der Software hyperMILL hat Montanstahl die Durchlaufzeit von Kundenaufträgen drastisch verkürzt – ein Praxisbeispiel mit Signalwirkung.

Das seit 1957 bestehende und seit 2021 zur Schweizer Montanstahl AG gehörende Presswerk in Schwerte hat sich auf hochwertige Spezialprofile aus Stahl und Edelstahl spezialisiert. Für deren Herstellung im Verfahren des Warmstrangpressens werden jeweils individuelle Werkzeuge benötigt. Der Werkzeugbau des Presswerks verfügt über modernes Equipment. Hier ist die Montanstahl GmbH mit zwei HSC-Horizontal-Bearbeitungszentren sowie zwei Vertikal-Fräsmaschinen zur drei- und fünfachsigen Bearbeitung gut gerüstet. Auch im Bereich der Konstruktion und NC-Programmierung ist das Unternehmen inzwischen perfekt aufgestellt.
 Das war nicht immer so. „Bis vor drei Jahren hatten wir vier verschiedene Systeme für die CAD/CAM-Programmierung“, erklärt der ehemalige Werksleiter Meinolf Wortmann, der jetzt als technischer Berater tätig ist. „Mit diesen inhomogenen Softwarelösungen mussten wir zunächst die 2D-Zeichnungen unserer Kunden für die Werkzeuge aufbereiten. Anschließend konstruierten wir die Matrizen mit ihren 3D-Einlaufgeometrien sowie die weiteren Werkzeugkomponenten. Auf Basis dieser Zeichnungen wurden die jeweiligen NC-Programme für die Fräsbearbeitung erzeugt. Das war ein enormer manueller Aufwand, begleitet von Problemen mit den Datenschnittstellen, Datenbank und teilweise mit dem Support der verschiedenen Softwarelieferanten.“ Konstruktionsleiter und Programmierer Detlef Weichmann ergänzt: „Deshalb wollten wir ein einheitliches System, das sowohl 2D- als auch 3D-CAD sowie ein NC-Programmiersystem umfasst. Es sollte zudem die aktuell effizientesten Konstruktions- und Bearbeitungsstrategien unterstützen. Wichtig ist für uns die Funktion der Freiformflächen.“

Prozesse mit CAD/CAM-Lösung erheblich beschleunigt

Die Montanstahl GmbH entschied sich für hyperMILL und die Umstellung auf die CAD/CAM-Lösung verlief reibungslos. Dabei erkannte Uwe Braunsdorf, technischer Gebietsvertriebsleiter bei Open Mind, ein weiteres Verbesserungspotential: „Ich war davon überzeugt, dass sich die Prozesse bei Montanstahl vom Eingang der Kundenzeichnung bis hin zum fertigen Werkzeug mit Hilfe des hyperMILL Automation Centers automatisieren und erheblich beschleunigen lassen. Dafür sprachen die eher kleinen Stückzahlen, die große Variantenvielfalt und die immer ähnlichen Konstruktionsabläufe.“
 Der Kunde ließ sich überzeugen und Hagen Rühlich, Senior Projektmanager bei Open Mind, übernahm die Koordination: „Die Automatisierung bei Montanstahl war für uns ein besonderes Projekt. In der Regel sind wir damit befasst, mit dem hyperMILL Automation Center die CAM-Programmierung für Zerspanungsmaschinen zu automatisieren. Hier hatten wir eine viel umfassendere Aufgabe zu realisieren: die Entwicklung einer vollständigen Prozesslösung mit einem hohen Automatisierungsgrad in der 3D-Konstruktion.“

Simulation

Prozessautomatisierung: Mit Individualsoftware Bauteildefizite schnell erkennen

Prozesse verstehen, automatisieren und Durchlaufzeiten verkürzen

„Zunächst ging es darum, die Abläufe im Werkzeugbau bei Montanstahl zu verstehen“, erklärt Hagen Rühlich. „Der Werkzeugbau ist ein komplexer Prozess, so musste das Know-how der Mitarbeiter, etwa in Bezug auf den Einfluss thermischer und mechanischer Aspekte auf die Werkzeuggeometrie, unbedingt in die Prozesslösung einfließen.“ Montanstahl ist auf die Herstellung von Sonderprofilen spezialisiert. Kunden wenden sich mit individuellen Anforderungen an Materialeigenschaften und Profilgeometrie an das Unternehmen – oft mit einer 2D-Zeichnung.Je nach Profilgeometrie und Werkstoff unterscheiden sich die Werkzeuge, insbesondere die Matrizen, die maßgeblich für die Formgebung verantwortlich sind. Besonders wichtig für den optimalen Fluss des Stahls ist ihre komplexe Einlaufgeometrie. Auch die weiteren druckaufnehmenden Werkzeugkomponenten wie Untersätze, Spezialhinterteile etc. müssen individuell angepasst werden. Im ständigen Austausch zwischen den Werkzeugbauern und den Programmierern wurde die Prozesslösung schrittweise erweitert und Automatisierung konnte bereits während des Projekts genutzt werden.

Konstruktionszeit auf ein Achtel der Zeit reduziert

Heute kann Montanstahl nach Eingang der Kundenzeichnung und der wichtigsten Rahmendaten die Kalkulation und Angebotszeichnung nahezu auf Knopfdruck erstellen. Auch die Konstruktion der Matrize samt Einlaufkontur und des Untersatzes erfolgt auf Basis einer 2D-Zeichnung weitgehend automatisiert. Weitere notwendige Werkzeugkomponenten wie etwa Druckringe werden ebenfalls automatisch konstruiert. Dazu entwickelte das Team eine Farbcodierung. Das bedeutet, die Einlaufgeometrie wird in Sektionen unterteilt, wobei Höhen, Schrägen, Radien und anderen Merkmalen verschiedene Farben zugewiesen werden. „Das eingefärbte Bauteil wird anschließend weiteren Automatisierungsschritten übergeben“, erklärt Detlef Weichmann.

Konstruktionsbefehle werden entsprechend der Farbcodierung automatisch ausgeführt, sodass am Ende die Matrize und alle weiteren Werkzeugkomponenten komplett in 3D-konstruiert sind.

Früher benötigte der Programmierer bis zu acht Stunden für ein solches Werkzeug. „Heute sind wir im besten Falle und in der Spitze bei gut einer Stunde. Das spart uns nicht nur viel Zeit, es macht uns auch sehr flexibel. Zum Beispiel bei Änderungswünschen des Kunden. Dann ändere ich einfach das Bauteil im 2D-CAD entsprechend ab, passe meine Farbstruktur an und lasse die Automatisierung nochmal durchlaufen. Dies im 3D-CAD manuell zu ändern, würde viel länger dauern. So haben wir uns einen wichtigen Wettbewerbsvorteil verschafft“, erläutert Weichmann und erklärt, wie es weiter geht: „Die automatisierte NC-Programmierung haben wir in einer zweiten Phase geplant, da bei uns das Einsparpotenzial bei der 2D- und 3D-Konstruktion deutlich größer ist. Wir nutzen zum Erstellen des Fräsprogramms bereits die Feature- und Makrotechnologie, sodass wir für diesen letzten Schritt nicht länger als 20 Minuten brauchen. Aber natürlich werden wir auch diesen noch komplett automatisieren.“

Wolfgang Klingauf arbeitet als freier Journalist bei der k+k-PR GmbH.