Arbeitsvorbereitung mit dem Digitalen Zwilling

Am Beispiel von Run MyVirtual Machine 

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Wann ist eine Werkzeugmaschine am produktivsten?

Ganz klar: Wenn sie Späne macht!

 

Daher sollten möglichst alle Tätigkeiten, die die Maschine vom Späne machen abhält, in die CNC-Arbeitsvorbereitung verlagert werden. Dies setzt allerdings voraus, dass dort das Arbeitsumfeld, also die Maschine sowie deren CNC-Applikation, bestmöglich nachgebildet ist:

 

Ein Fall für den digitalen Zwilling!

Aufgaben für den digitalem Zwilling in der Arbeitsvorbereitung

Angebotssicherheit durch Simulation 

Bevor der erste Span fällt, braucht der Maschinenbetreiber einen Auftrag. Die meisten Werkzeugmaschinenanwender produzieren die Werkstücke nicht für eigene Produkte, sondern sind CNC-Lohnfertiger für Branchen wie beispielsweise Automotive oder Aerospace.

 

Der Geschäftsführer eines typischen CNC-Lohnfertigers meinte kürzlich: „Die Loyalität meiner Auftraggeber wird immer geringer. Ich muss mich permanent um neue Aufträge und Kunden bemühen. Die Maschine zu belegen, um herauszufinden, ob ich einen Auftrag in welcher Zeit fertigen kann, kann ich mir bei meiner Gewinnmarge gar nicht mehr erlauben!" 

Programmieren und verifizieren

In vielen Betrieben ist es heute noch Usus, die CNC in der Maschine als Programmierplatz zu nutzen. Moderne CNCs erlauben die Programmierung während der Zerspanung. Meist aber steht dabei die Produktion. Der Programmierer ist zu stark abgelenkt, wenn die Maschine nebenan komplexe Teile fertigt. Wo an der Maschine gleichzeitig programmiert und gefertigt wird, zeigt sich die Prozesssicherheit beeinträchtigt. Zudem ist der Shopfloor nicht der angenehmste Arbeitsplatz für konzentrierte Programmierarbeiten.

 

Viele Fertigungsbetriebe suchen daher nach einem Offline-Programmierplatz. Nicht nur, um damit CNC-Programme zu erzeugen. sondern auch, um CNC-Programme aus CAM-Systemen vor der Übertragung in die Maschine noch einmal zu verifizieren. Bei länger laufenden CNC-Programmen, beispielsweise für Freiformflächen, ist dies sicherlich der richtige Ansatz. Wenn die CNC nach zwei Stunden aufgrund eines Syntaxfehlers stehen bleibt, ist die Fertigung alles andere als produktiv! 

 

Programmkontrolle und Kollisionsvermeidung

Speziell bei komplexen Maschinen, wie beispielsweise kompakten 5-Achsbearbeitungszentren, besteht die Gefahr von Kollisionen des Werkzeugs mit Spannmitteln, dem Rohteil oder der Maschine selbst. Diese „Bugs“ in CNC-Programmen sollten möglichst schon in der CNC-Arbeitsvorbereitung eliminiert werden. Wenn die Bearbeitungsspindel nach einem Crash in der Maschine getauscht oder nur neu ausgerichtet werden muss, macht die Maschine einige Tage oder sogar wochenlang keine Späne. Daher geht der Trend dazu, CNC-Programmierplätze durch virtuelle Maschinen zu ergänzen.

Herausforderung Personalfluktuation

Last but not least haben viele Fertigungsbetriebe auch mit zunehmender Personalfluktuation zu kämpfen. Neues Personal muss in den Umgang mit der CNC-Applikation sowie mit der Maschine selbst eingewiesen werden. Dazu die Maschine zu verwenden, ist unproduktiv und zudem mit dem Risiko von Maschinenschäden verbunden.

Ich nutze Simulationstools, um herauszufinden, ob ein Teil überhaupt in meinem 5-achsigen Fräszentrum hergestellt werden kann und wie lange das CNC-Programm und somit die Fertigung dauert. Erst dann lege ich das Angebot!“
Statement eines CNC-Lohnfertigers

Run MyVirtual Machine - für eine valide, aussagekräftige Fertigungssimulation   

Die reale Werkzeugmaschine bestmöglich für die reale Fertigung auszunutzen und alles andere in die Virtualität zu verlegen: Dies ist ein grundlegender Trend und Paradigmenwechsel in Fertigungen jeder Skalierung - vom JobShop bis zur vollautomatisierten Fertigungslinie. Siemens stellt dafür eine Softwarelösung bereit: Run MyVirtual Machine. Es gibt sie erstmals für die neue Highend-CNC Sinumerik One. 

Bis ins Detail realtätsgetreu - und mit virtuellem Blick in den Maschinenraum

Zusätzlich zur virtuellen CNC bietet Run MyVirtual Machine mit der Option /3D ein virtuelles Abbild von Maschinenraum, Werkzeugen und Aufspannung:

  • Das virtuelle Abbild der Maschine sowie das Setup der virtuellen CNC steuert der Werkzeugmaschinenhersteller bei 
  • Werkzeuge und Aufspannungen sind vom Maschinenanwender selbst verwaltbar

 Insgesamt schafft dies ideale Voraussetzungen für die CNC-Arbeitsvorbereitung.

Arbeiten mit Run MyVirtual Machine 

Laufzeitmessung am PC für Angebot und Fertigungsplanung

Was bietet Run MyVirtual Machine konkret?

 

Als erstes einmal eine virtuelle CNC mit einem identischen Verhalten wie die reale CNC in der Maschine. Dies ist nicht zu unterschätzen! Eine CNC wird mit mehreren tausend Maschinendaten an die jeweilige Maschine angepasst.

 

Daran scheitern diverse Simulationsanbieter, die CNCs in ihren Softwarelösungen nur hinlänglich genau nachbilden. Das Testen von CNC-Programmen ist damit nur bedingt möglich, das Messen von CNC-Laufzeiten schlicht unmöglich.

 

Die virtuelle Sinumerik ist hier klar im Vorteil. CNC-Programme werden mit exakt demselben CNC-Setup wie in der Maschine getestet. Die CNC-Programmlaufzeit wird auf diese Weise sehr genau ermittelt, das liefert eine zuverlässige Grundlage für Kalkulation, Angebot und Fertigungsplanung.

Teile programmieren am PC - exakt wie an der Maschine 

Run MyVirtual Machine mit SINUMERIK Operate bietet genau die gleiche Bedienoberfläche wie die CNC an der Maschine. Damit stehen am PC auch dieselben Programmiertools wie an der Maschine zur Verfügung - beispielsweise die Shopmill-Arbeitsschrittprogrammierung.

 

Das Erstellen von CNC-Programmen bereits in der Arbeitsvorbereitung erfordert also kein zusätzliches Know-how, das von der Maschine her gewohnte Vorgehen kann eins zu eins angewendet werden. Dies ist ein Vorteil, der in beide Richtungen wirkt: Da der Anwender exakt dieselbe Bedienoberfläche auch an der realen CNC vorfindet, sind kleine Programmanpassungen - beispielsweise bei Änderungen der Bauteilgeometrie - auch im Shopfloor schnell erledigt.

Fertigung gegen Programmfehler absichern, Kollisionen am PC erkennen und beseitigen  

Eine der zentralen Anforderungen an die Arbeistvorbereitung ist das Vermeiden eines Maschinencrash. Hierfür zeigt sich Run MyVirtual Machine /3D mit der integrierten Kollisionserkennung bestens gerüstet. Kollisionen werden in der Simulation optisch angezeigt und protokolliert. Beim Klick auf einen Eintrag im Kollisionsprotokoll wird die entsprechende Stelle des NC-Programms direkt angesprungen, das Kollisionsgeschehen kann in der 3D-Ansicht aus allen Blickwinkeln inspiziert werden.

 

Die Ursache der Kollision wird so schon am PC erkannt und kann auch hier beseitigt werden, z. B. durch Anpassen der Aufspannung, Auswahl eines geeigneteren Werkzeugs oder Ändern der Bahnführung beim Zustellen bzw. des Anstellwinkels beim Abspanen. All dies ist deutlich kostengünstiger und schneller als selbst der geringste Crash-Schaden an Maschine, Werkzeugen oder Werkstücken.  

Vom Einarbeiten des Personals bis hin zum Einrichten von Werkstücken

MIt Run MyVirtual Machine wird die komplette Bedienung der Sinumerik-CNC respektive der Maschine abgebildet. Run MyVirtual Machine arbeitet dabei ohne Tricks und doppelten Boden: Selbst Prozessschritte wie das Ermitteln von Nullpunktverschiebungen werden wie im richtigen Shopfloor-Leben durchexerziert. Die Einweisung neuen Bedienpersonals oder eigener Auszubildenden findet damit prozesssicher im Virtuellen statt – sozusagen CNC- und Maschinenausbildung 4.0!

Kosteneffektive und risikoarme Arbeitsvorbereitung und Qualifizierung an der virtuellen Maschine  

Siemens stellt nicht nur CNC-Ausrüstungen her, sondern betreibt auch selbst Werkzeugmaschinen - beispielsweise in seinen Motoren- und Getriebewerken. Die dortigen Fertigungsleitungen und CNC-Arbeitsvorbereitungen müssen als interne CNC-Lohnfertigungsbetriebe ihre Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit permanent beweisen. Wie viele Sinumerik-Anwender in den Fertigungen weltweit waren auch sie wichtige Input-Lieferanten für die neue Software. Diese Siemens-Werke nutzen Run MyVirtual Machine bereits selbst und profitieren von den Vorteilen der Arbeitsvorbereitung in der Virtualität. Ihr Fazit: 

Run MyVirtual Machine ist ein wichtiges Softwaretool, um Anwender von Werkzeugmaschinen für zukünftige Herausforderungen fit zu machen!
Fazit der Siemens-Werke Bad Neustadt an der Sale und Tübingen zur Arbeit mit Run MyVirtual Machine

Andreas Grözinger

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