TopSolid’Cam beschleunigt Herstellung von Musterteilen

Modine Europe muss ständig Musterteile- und Werkzeuge wieder anpassen, weil aus der Konstruktion noch Änderungen kommen. Durch den Einsatz der Missler Software TopSolid'Cam haben sie die Aktualisierung der NC-Programme deutlich beschleunigen können.


Die Mitarbeiter im Musterbau bei Modine Europe, einer der größten Systemlieferanten für Kühler und Klimatechnik im Fahrzeug, stehen vor der Aufgabe, Musterteile und -werkzeuge immer wieder anpassen zu müssen, weil aus der Konstruktion noch Änderungen kommen. Durch den Einsatz der Missler-Software TopSolid’Cam haben sie die Aktualisierung der NC-Programme deutliche beschleunigen könnnen.

Die Modine Manufacturing Company im Hauptsitz in Racine, Wisconsin, ist seit über 93 Jahren auf dem Feld der Wärmeübertragungs- und Wärmespeichertechnologie für unterschiedliche Anwendungsbereiche und Märkte tätig. Mit weltweit 6.000 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von 1,2 Milliarden US-Dollar (Geschäftsjahr 2009/2010) gehört das Unternehmen zu den international führenden Systemlieferanten für das Wärme-Management in Automobilen, Nutzfahrzeugen, Landmaschinen und Schienenfahrzeugen. „Wir stellen Kühlungen her für alles was rollt, angefangen von Ladeluft- oder Wasserkühlern über Öl-, Batterie- und Abgaskühler bis zu Klimaanlagen für den Fahrgastraum“, erläutert Christian Wacker, ehemals CNC-Administrator bei der Modine Europe GmbH in Filderstadt und heute zuständig für die Lehrlingsausbildung. Das europäische Hautquartier von Modine entwickelt und fertigt mit 2.250 Mitarbeitern an elf Standorten fahrzeugspezifische Lösungen für den europäischen Markt bzw. für die europäischen OEMs.

Wie alle Automobilzulieferer steht auch Modine unter einem enormen Zeit- und Kostendruck, der sich durch die Wirtschaftskrise eher noch verschärft hat. Für die Mitarbeiter in der Fertigung heißt das, dass sie möglichst schnell und mit wenig Aufwand zu funktionsfähigen Musterteilen und -werkzeugen kommen müssen, was die Entwicklung von Betriebsmittel und Sondermaschinen, beispielsweise für die Profilierung der Lammellen, einschließt. Keine leichte Aufgabe, denn an der Kühlern ergeben sich im Laufe der Entwicklung eine Vielzahl von Änderungen, entweder weil sich die Vorgaben des Kunden hinsichtlich Auslegung und Einbau der Kühler ändern oder weil sich aus den intensiven Tests der Muster noch konstruktive Verbesserungen ergeben.

Import der Bauteile im STEP-Format

Der Zeitdruck im Musterbau ist extrem hoch, wie Wacker sagt: „Wir müssen in kürzester Zeit einen kompletten Kühler für die Bemusterung fertigen. Je nach Aufwand bauen wir die dafür erforderlichen Werkzeuge in ein oder zwei Wochen.“ Bei den Werkzeugen handelt es sich hauptsächlich um Stanz- und Umformwerkzeuge mit zum Teil sehr engen Windungen und starken Abkantungen, die aus weichen Materialien gefräst werden, da selten mehr als 200 Teile gefertigt werden, bevor die nächste Änderung in das Werkzeug eingearbeitet werden muss. Die Kühlerkästen, die für die Serienproduktion dann als Gussteile zugekauft werden, fräsen die Musterbauer aus dem Vollen. Ihr wichtigster Werkstoff ist Aluminium.

Da die fahrzeugspezifischen Kühlsysteme in enger Abstimmung mit den Auftraggebern entwickelt werden, arbeiten die Konstrukteure normalerweise mit dem CAD-System des jeweiligen OEMs und stellen die Daten ihren Kollegen in der Fertigung im STEP-Format bereit. Catia und Pro/ENGINEER sind die beiden Hauptsysteme, die aber je nach OEM und Fahrzeugprogramm in unterschiedlichen Versionen im Einsatz sind. „Die Daten aus diesen Systemen ohne Direktschnittstelle in guter Qualität in das CAM-System einlesen zu können, war eine wichtiges Kriterium bei der Auswahl von TopSolid’Cam“, sagt Wacker.

Die Mitarbeiter im Musterbau erzeugten ihre NC-Programme früher mit dem 2/3D-CAM-System eines anderen Herstellers, die jedoch keine guten Funktionen bot, um die NC-Bearbeitung schon am Rechner zuverlässig zu simulieren oder zumindest visuell zu kontrollieren. Außerdem ließt die Qualität mancher Postprozessoren zu wünschen übrig: „Wir konnten nie sicher sein, dass das Programm auf der Maschine ohne Crash funktioniert“, sagt Sascha Baiha, Team-Koordinator maschinelle Bearbeitung bei Modine Europe: „Da wir ständig unterschiedliche Teile in kleinen Stückzahlen fertigen, brauchen wir diese Sicherheit, um die Rüst- und Einfahrzeiten verkürzen zu können.“

Einfaches Aktualisieren der NC-Programme

Die CAM-Programmierer machten sich deshalb auf die Suche nach einer alternativen CAM-Lösung, mit der man die NC-Programme schneller erstellen und flexibler ändern konnte. Ziel war es, die NC-Programmierung im Zuge des Systemwechsels komplett auf 3D umzustellen, da die zu fertigenden Bauteile immer komplizierter werden und man deshalb die 3D-Daten aus der Konstruktion für die Programmierung der NC-Bearbeitung nutzen wollte. Gleichzeitig benötigten die Musterbauer ein CAM-System mit leistungsfähigen CAD-Funktionen, um ihre Musterwerkzeuge mit einer durchgängigen Lösung konstruieren und fertigen zu können.

Missler-Vertriebspartner Moldtech demonstrierte die Leistungsfähigkeit von TopSolid’Cam am Beispiel eines realen Musterteils von Modine, das im Rahmen der Systemvorführung programmiert wurde. Die Software überzeugte zum einen durch die verständliche Bedienerführung und zum anderen durch die Möglichkeit, einmal erstellte NC-Programme bei Änderungen schnell zu aktualisieren. Im Unterschied zu der früheren Lösung können die CAM-Programmierer die im STEP-Format eingelesene und in das TopSolid-Format konvertierte Bauteildatei nach der Erstellung des NC-Programms durch eine neue Version ersetzen und das NC-Programm neu berechnen, ohne die einzelnen Bearbeitungsoperationen komplett neu definieren zu müssen.

Für die Missler-Software sprach darüber hinaus Vielseitigkeit, was die unterstützen Bearbeitungsverfahren angeht. Die CAM-Programmierer können damit nicht nur ihre Fräsprogramme erstellen, sondern in einer einheitlichen Umgebung auch Drehteile wie die Profilierungsrollen für die Sondermaschinen programmieren. Derzeit sind in Filderstadt ein 5-Achs-Fräszentrum, sechs 3-Achs-Fräsmaschinen unterschiedlicher Größe und Fabrikate sowie ein Drehzentrum und eine zyklengesteuerte Drehmaschine an TopSolid’Cam angebunden. Außerdem gibt es in der Musterwerkstatt zwei Drahterodiermaschinen, die künftig ebenfalls mit TopSolid’Cam programmiert werden sollen.

3D-Maschinenmodelle von Moldtech

TopSolid’Cam zeichnet sich dadurch aus, dass der Anwender die Bearbeitung seines Werkstücks in einer virtuellen Maschinenumgebung programmieren und dadurch Kollisionen mit Störkonturen schon gleich am Rechner erkennen kann. Die 3D-Modelle für die Maschinen lieferte Moldtech zusammen mit den Postprozessoren, an denen nur geringfügige Anpassungen erforderlich waren, um firmenspezifische Besonderheiten bei der Bearbeitung zu berücksichtigen. Die CAM-Programmierer haben inzwischen einen Großteil der Werkzeuge mit den Schnittdaten in TopSolid’Tool angelegt und den Schraubstock und andere Spannmittel abgebildet, so dass sie die Bearbeitung komplett am Rechner simulieren können. Besonders wichtig sind die Simulationsfunktionen bei der 5-Achs-Simultanbearbeitung von komplexen Werkstücken, aber auch für die Ausbildung der Lehrlinge.

Das Systemhaus aus Salzkotten schulte auch die Anwender um, die nach einer Woche mit dem System arbeiteten konnten. Wenn sie mal nicht weiter kommen, steht ihnen die Hotline zur Verfügung, mit der Wacker sehr zufrieden ist: „Moldtech hat uns noch nie hängen lassen.“ Die Einarbeitung war relativ kurz, weil TopSolid’Cam einfach zu erlernen und zu bedienen ist - so einfach, dass man inzwischen die Lehrlinge im Musterbau schon während der Ausbildung an das System heranführt. „Unsere Azubis lernen am Anfang, wie man die Maschine rüstet, den Nullpunkt aufnimmt, einen Schraubstock aufsetzt und das Werkstück spannen, um dann mit Hilfe der Autofunktion in TopSolid’Cam einfache Bearbeitungen zu programmieren“, so Wacker. „Das geht nur mit einem einfach zu erlernenden System, in das man sich schnell wieder einarbeitet, wenn man ein paar Tage mal nicht programmiert hat.“

TopSolid’Cam ist im Musterbau in Filderstadt derzeit auf einem Ausbildungsplatz und vier Programmier-Arbeitsplätzen installiert. Den acht Anwendern stehen im Netzwerk eine Lizenz für die 5-Achs-Simultanbearbeitung und drei Lizenzen für das 3-Achs-Fräsen und das Drehen mit Gegenspindel zur Verfügung. Den Großteil der Programmierarbeit erledigen sie heute mit der Missler-Software, weil sie damit deutlich schneller sind als mit dem alten System: „Der Programmieraufwand hat sich bei komplexen Teilen von zwei bis drei Tagen auf wenige Stunden reduziert“, sagt Baiha. „Bei einfachen Bauteiländerungen dauert es wenige Minuten, das dazu gehörige NC-Programm zu aktualisieren, während ich mit dem alten System die Programmierung komplett neu hätte aufsetzen müssen.“

Mehr Verlass auf die Programme

Das Rationalisierungspotential des neuen CAM-Systems ist dabei noch nicht voll ausgeschöpft. Die CAM-Programmierer machen beispielsweise wenig Gebrauch von der Möglichkeit, mit TopSolid’Cam einheitliche Methoden für die Bearbeitung bestimmter Bauteil-Geometrien zu definieren, die immer wieder verwendet werden können. Derzeit nutzt erst einer der Anwender diese Automatismen bei der Programmierung von bestimmten Drehteilen, die er vollständig parametrisiert hat, so dass sie sich über die Eingabe weniger Werte anpassen lassen. Für die Bearbeitung dieser Teile hat er eine einheitliche Bearbeitungsstrategie vom Schruppen bis zum fertigen Abstechen definiert, die mit unterschiedlichen Ausprägungen der Geometrie funktioniert. Dadurch hat sich nicht nur der Programmieraufwand von anderthalb Tagen auf einen halben Tag reduziert, wie NC-Programmierer Eduard Gottschalk erläutert: „Wichtiger ist, dass ich durch die Verwendung der Methode Fehleingaben von vorneherein ausschließe, so dass ich das Programm auf der Maschine auch nicht neu einzufahren brauche.“

Die Rüst- und Einfahrzeiten haben sich seit der Einführung von TopSolid’Cam spürbar verkürzt, weil die Maschinenbediener erkannt haben, dass die NC-Programme wesentlich zuverlässiger sind. „Früher sind wir bei lang laufenden Bearbeitungen nachts oft noch mal zum Kontrollieren in den Betrieb gekommen. Heute können wir beruhigt schlafen. Unsere Lebensqualität hat sich dank TopSolid’Cam erheblich verbessert.“ Die Verbesserung der Produktivität lässt sich nicht genau erfassen, weil im Musterbau viele Teile umsonst produziert werden. Kaum sind sie fertig, kommt schon die nächste Änderung und das Spielchen geht von Neuem los.