Durchgängig digitale Fertigung - sogar mit PAL

UmweltCampus Birkenfeld

Im Rahmen einer Schulungspartnerschaft mit Siemens bildet der Umwelt-Campus Birkenfeld angehende Ingenieure für die Fertigung an Werkzeugmaschinen aus - den Trend zur Digitalisierung haben die Fakultät und ihr Spin-off Bengcon dabei immer im Blick.

Auf einen Blick:

Ein Spin-Off des Umwelt-Campus Birkenfeld, die Firma Bengcon, unterstützt Kunden aus der Fertigungsindustrie beim Erstellen NX-tauglicher 3D-Modelle von Werkzeugmaschinen, deren Hersteller keinen digitalen Zwilling zur Verfügung stellt.

 

Als Einstieg in die NC-Programmierung wird in der Bundesrepublik in aller Regel das herstel­lerunabhängige PAL-Format geschult und geprüft. Dafür hat Bengcon PAL-Editoren für Siemens NX erstellt. So kann nun auch ein in PAL editiertes Programm detailgetreu in Siemens NX simuliert werden (erhältlich beim Schulungsspezialisten Christiani).

Effizientes Arbeiten im CAD-CAM-System profitiert von Fertigungserfahrung

Werkstatterfahrene NC-Programmierer kennen die Problematik: Viele Werkstücke werden am CAD-System ohne Rücksicht auf Eigenheiten und Beschränkungen von Werkzeugmaschinen konstruiert. Die Folgen sind Qualitätsmängel, höhere Kosten und aufwendige Überarbeitungen. Dagegen gewappnet werden die angehenden Ingenieure der Hochschule Trier. Sie lernen, die Grenzen des praktisch Machbaren zu verstehen, was sich dann in einem praxisgerechteren CAD-Design niederschlägt. Dazu müssen sie ihre Entwürfe in Zusammenarbeit mit erfahrenen Werkstattmeistern und Technikern später tatsächlich fertigen. Die Hochschule stellt dafür hochwertige Fertigungseinrichtungen vom 3D-Drucker bis hin zu modernen Bearbeitungszentren zur Verfügung.

Das erforderliche NC-Programmierwissen eignen sich die Studenten im Rahmen einer Schulungspartnerschaft an, die Dekan Dr.-Ing. Peter Gutheil mit Siemens vereinbart hat. Dafür stehen Sinutrain-Arbeitsplätze zur Verfügung, die die Sinumerik-Benutzeroberfläche der Bearbeitungszentren eins zu eins auf dem PC abbilden. Der in Sinutrain integrierte originale NC-Kern der Sinumerik-Steuerungen stellt sicher, dass die in Sinutrain simulierte Programmierung und Programmabarbeitung eines Werkstückes identisch ist mit dem Verhalten der realen CNC.

Durchgängig digitaler Fertigungsprozess

Gleichzeitig lernen die Studenten die Entwicklung von komplexen Werkstücken an CAD/CAM-Systemen kennen, und zwar auf NX.. Große Stärke von Siemens NX ist die einzigartige Fertigungssimulation. Das Abarbeiten des NC-Programmes ist dank des integrierten virtuellen NC-Kernels (VNCK) realistisch am Bildschirm dargestellt. Hier ist die Zerspanung im virtuellen Arbeitsraum der Zielmaschine bis ins Detail nachvollziehbar. Voraussetzung dafür ist, dass das eingesetzte Bearbeitungszentrum als virtuelle 3D-Maschine im CAM-System hinterlegt ist. Dann sind Simulation und echter Fertigungsablauf einschließlich der Werkzeugwechsel und Zustellwege annähernd identisch: Maschinenraum, Werkzeugdimensionen, Werkzeugwechsler sowie Benutzerterminal der jeweiligen Maschine werden realitätsgetreu dargestellt. Von fehlerhaften NC-Programmen verursachte Kollisionen werden so schon in der Virtualität aufgedeckt, ohne dass ein Schaden an Maschine oder Werkzeug entsteht. So erstellte und per Simulation geprüfte Programme können direkt auf die reale Maschine übertragen und abgearbeitet werden – ein zusätzliches „Einfahren“ des NC-Programms ist nun überflüssig.

Industrie-4.0-gerechte digitale Einzelfertigung

Die den Studenten am Umweltcampus Birkenfeld bereitgestellte CAD-CAM-Kette NX entspricht der digitalen Fertigung nach Industrie 4.0: Neue Werkstücke bzw. individualisierte Varianten von Werkstücken, die im CAD-System designt wurden, werden direkt und unmittelbar auf der Werkzeugmaschine gefertigt. Das Vorgehen folgt dem Ideal einer komplett CAD/CAM-gestützten Einzelfertigung - und spiegelt genau den Entstehungsprozess eines nach Industrie-4.0-Prinzipien gefertigten Werkstücks wider.

Woher kommt der benötigte Digitale Zwilling der Werkzeugmaschine?

Woher aber kommt der für die Visualisiserung des Digitalisierung des Workflows benötigte digitale Zwilling, das digitale 3D-Modell der Werkzeugmaschine? Nun, viele Hersteller stellen virtuelle Maschinenabbilder für Siemens NX zu Verfügung. Liegt keines vor, lässt sich dieses in Siemens NX generieren. Für das Drehzentrum Spinner TC 600 (mit Sinumerik 840D sl) der Werkstatt des UmweltCampus Birkenfeld hat dies der Student Frederick Thull im Rahmen einer ausgezeichneten Bachelor-Arbeit umgesetzt. Diese virtuelle Spinner TC600 steht nun allen Studenten für die dreidimensionale 1:1-Simulation ihrer Bauteilprogramme zur Verfügung, bevor sie mit den geprüften NC-Programmen auf die reale Maschine gehen.

Ein Spin-Off des Umwelt-Campus Birkenfeld, die Firma Bengcon, unterstützt auch Kunden aus der Fertigungsindustrie bei Erstellen von NX-tauglichen 3D-Modllen von Werkzeugmaschinen, deren Hersteller keinen digitalen Zwilling der Maschine zur Verfügung stellen.

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