Pockauer Werkzeugbau Oertel: Alles top-solide!

Datum: 15.02.2005

Karl Obermann

Noch nie wurde Blech so vielfältig eingesetzt wie heute. Verbesserte Bearbeitungstechniken, wie auch neue Materialien, haben das ermöglicht. Zur perfekten Prozesskette Blech gehört natürlich auch das richtige CAD/CAM-System. Bei der Pockauer Werkzeugbau Oertel GmbH, ist das Topsolid von Missler Software.

Vom reinen Abdeckungsmaterial hat sich Blech stark in Richtung Funktionsteil entwickelt. Nehmen wir nur das Beispiel moderner Windkraftwerke. Ihr Ständer wird aus Blech "gewickelt". Extrem dicke Bleche, sehr dünne Bleche, verschiedenste Werkstoffe, das alles schafft die Fertigungstechnik heute. Und was früher aus einzelnen Blechteilen zusammengesetzt wurde, das kann man jetzt als ein komplexes Blechbiegeteil realisieren. Genau in diesem Geschäft, der Formung dicker Bleche, aber auch sehr dünner Bleche, schwieriger Materialien und der Herstellung sehr komplexer Teile mit hoher Genauigkeit, ist die Firma PWO in Lengefeld im Erzgebirge.

Das Unternehmen ist 1991 aus der Abteilung Werkzeugbau der ehemaligen Messelektronik Pockau heraus gegründet worden. Anfang 1993 wurde der jetzige Inhaber, Matthias Oertel, als Geschäftsführer eingesetzt. Es gelang ihm, das Unternehmen zu stabilisieren und Umsatzsteigerungen bis zu 50% pro Jahr zu erzielen. Im Sommer 1996 konnte Oertel die Firma dann komplett übernehmen.

Durch die Qualität ihrer Produkte konnten die Werkzeugbauer aus dem Erzgebirge am Markt überzeugen: PWO wuchs auf mittlerweile 70 Mitarbeiter und ist gerade dabei, seine Produktionsfläche durch einen Neubau in etwa zu verdoppeln.

"PWO beliefert zu 90% die Automobilindustrie", wie Firmenchef Oertel erklärt. Im einzelnen sind das Schneid- und Umformwerkzeuge bis 800 mm Länge (Folgeverbundwerkzeuge), Folgewerkzeuge bis 3000 mm Länge in Modulbauweise und Vorrichtungen für die spanende Fertigung und Montage. Nur um einiges anzudeuten, mit den Werkzeugen werden Hebel, Scharniere und Anbauteile für Türen und Klappen hergestellt, auch Teile für Sitzverstellungen, Bleche in Getrieben usw.

"Durch die komplette Abdeckung der Prozesskette unter einem Dach können wir die individuellen Wünsche unserer Kunden erfüllen und zudem kostengünstig anbieten", so Oertel. Die Prozesskette, von der Übernahme der Kundendaten, bis zum Postprozessing der NC- Programme wird durch ein integriertes CAD/CAM-System unterstützt. Die Wahl der PWO fiel schon 1996 auf Topsolid des französischen Anbieters Missler, eingeführt und betreut von der Firma West (siehe Kasten). Bevor nun im einzelnen dargelegt wird, was mit der Software gemacht wird, zunächst ein Blick auf das CAD/CAM-System selbst.

Hohe Benutzerfreundlichkeit und umfangreiche Funktionalität

"Topsolid basiert auf dem Parasolid-Kern, einem der besten 3D-Kerne, die heute im CAD/CAM-Umfeld frei verfügbar sind", erklärt Ulrich Alt, Geschäftsführer bei West. Die Software ist daher voll parametrisch und erlaubt es, dass sich ein Bauteil oder eine Baugruppe als Ergebnis von Bemaßungsparametern oder Funktionsbedingungen definieren lässt. Sie ist außerdem voll assoziativ, d.h. wenn Änderungen an einer Stelle der Konstruktion vorgenommen werden, ändern sich alle verbundenen Teile auch, sofern die Abhängigkeiten hergestellt wurden, z.B. vom 3D-Modell zur Zeichnung und zum Berechnungsdokument.

Das System beherrscht alle Geometrietypen, Draht-, Flächen- und Volumenmodelle, die auch gemischt werden können. Eine im Umfeld von Formen und Werkzeugen eingesetzte Software, (die nebenbei auch noch über maschinenbauliche Funktionen verfügt), hat naturgemäß starke Flächenfunktionen: Regelflächen, Zugflächen, Domflächen, Füllflächen, Verbindungen mit konstantem oder variablem Wert, Vergrößerung und Verkleinerung einer Fläche und vieles mehr. Der Kern ist dafür bekannt, dass Flächen praktisch ohne Limit "gebaut" werden können.

Topsolid beinhaltet eine moderne Baugruppenkonstruktion einschließlich Strukturbaum, der die Zusammenhänge deutlich zeigt, ganz gleich ob es um Dutzende oder Tausende von Bauteilen geht. In diese "Abteilung" fällt auch ein komfortables Komponentenmanagement.

Ulrich Alt: "Zu einem guten CAD-System gehört, nach wie vor, die Fähigkeit, 2D-Zeichnungen vom 3D-Modell abzuleiten. Auch hier bietet unsere Software ausreichend Möglichkeiten". Topsolid verfügt darüber hinaus über eine Reihe von Funktionen, welche speziell bei der Blechkonstruktion helfen und am Ende zu einer genauen Abwicklung führen.

Erwähnenswert sind auch die Topsolid'Mold- und Topsolid'Progress- Expertensoftware- Pakete (heute oft auch als Wizard bezeichnet) für Formenbauer bzw. Schneidwerkzeughersteller. Die jeweiligen Module haben schon sehr viel Fachwissen integriert und führen den Konstrukteur durch den Prozess. Die geschätzte Zeiteinsparung gegenüber der normalen Konstruktion liegt bei 20%.

Die Software deckt auch den CAM-Bereich komplett ab. Alle Funktionen, die für eine zügige NC-Programmierung nötig sind, von zwei bis fünf Achsen, stehen zur Verfügung. Desgleichen die Simulation der Programme. Bearbeitungsarten sind: Fräsen, Drehen, Drahterodieren, Stanzen, Nibbeln und Laserschneiden. Um die Prozesskette zu komplettieren, gibt es auch Softwaremodule für die Datenverwaltung (PDM) und das computerunterstützte Messen (Topsolid'Control). Die gesamte Software läuft unter Windows mit allen hier bekannten Möglichkeiten. Die gerade aktuellen Neuerungen der Version 2005 findet man sehr anschaulich auf der Website von West.

Was die Software hergibt

PWO als Poweruser von Topsolid zu bezeichnen, ist sicher nicht übertrieben. Fast alle der vorher kurz angedeuteten Möglichkeiten der Software werden auch ausgenutzt und das mittlerweile auf zwölf Arbeitsplätzen. Die CAD/CAM-Prozesskette kommt ins Spiel, wenn die Geometrie angeliefert wird. Topsolid verfügt über eine Reihe von Schnittstellen, um Geometrien von anderen Systemen zu importieren bzw. dorthin zu exportieren. Dazu gehören Catia®-, Pro/Engineer®-, Solidedge®- und Solidworks®-Interfaces als native Schnittstellen und IGES, STEP, DWG etc. als Standardschnittstellen. Diese Schnittstellen sind, nach M. Oertel "in den letzten Jahren deutlich besser geworden und arbeiten heute ohne Probleme".

Der nächste Schritt ist die Erzeugung eines Streifenlayouts (Platzierung der abgewickelten Blechteile auf dem Stanzstreifen). Hierbei helfen die Blechfunktionalitäten des CAD/CAM-Paketes. Ist das Streifenlayout genehmigt, beginnt die eigentliche Werkzeugkonstruktion. Zunächst werden die Aktivteile, also jene, die aktiv am Schneid-, Biege- und Umformprozess beteiligt sind, entworfen, danach die Platten, Säulen, Spannmöglichkeiten usw.

PWO konstruiert alles in 3D, auch das einfachste Teil, um ein komplettes virtuelles Modell zu erhalten, das stets als Referenz dient für alle Folgearbeitsgänge. Die Werkzeuge werden modulweise konstruiert, das System erlaubt es dabei, eine übersichtliche Komponentenstruktur aufzubauen. (siehe Bilder)

Die Werkzeugkonstrukteure nutzen die Parametrik des Systems sehr gut aus. Oertel: "Die Parametrik kann von großem Nutzen sein, wenn sie der Konstrukteur geschickt einsetzt." Als Beispiel nennt er die Änderung des Hinterschnittes an einem Werkzeug, um die Rückfederung eines Bleches zu kompensieren. "Wenn wir beim Einfahren des Werkzeuges merken, dass die Rückfederung anders ist, als angenommen, müssen wir den Hinterschnittwinkel ändern. Das bedeutet formal die Änderung aller beteiligten Flächen und einen Arbeitsaufwand von zwei bis drei Tagen. Ist die Parametrik aber entsprechend günstig aufgebaut, ist die gleiche Arbeit durch die Eingabe von wenigen Parametern in zehn Minuten erledigt!"

PWO baut seine Werkzeuge so weit als möglich aus handelsüblichen Normalien auf, braucht ergänzend aber ein großes Spektrum hauseigener Standardteile. Dazu ist eine eigene umfassende Bibliothek aufgebaut worden, die natürlich auch laufend gepflegt wird, und die sich durch häufige Nutzung wirklich rentiert. Weil man auf diese Art schon viele Teile und Unterbaugruppen, wie auch Arbeitsabläufe standardisiert hat, arbeitet man ohne Topsolid/Progress, "mit ähnlicher Performance, wie wir glauben," so Oertel.

Am Ende der 3D-Konstruktion erzeugen technische Zeichnerinnen eine 2D-Zeichnungsableitung, die für Kunden, die eigene Werkstatt und gegebenenfalls für Unterlieferanten immer noch nötig ist. Parallel dazu beginnt die NC-Programmierung. Da bei diesem System CAD und CAM auf einem Kern integriert sind, gibt es keinerlei Datenverluste oder Inkonsistenzen, was den Aufwand vor der NC-Programmierung minimiert. Der NC-Programmierer erzeugt mit dem System seine NC-Wege, Schruppen, Schlichten, Restmaterialbearbeitung und führt auch eine NC-Simulation durch. In der Werkstatt kommen somit fertige NC-Programme an, Einstellung und Optimierung "nach Gehör" entfällt!

Bei der PWO werden allerdings nur die 3D-Teile für dreiachsiges Fräsen mit Topsolid'Cam programmiert. Alle 2D-Teile bearbeitet und programmiert man in der Werkstatt. Bislang sieht man das als die schnellste Art des Vorgehens an. Am Schluss erfolgt noch das Postprozessing für die 3D-Teile und dann ist man "bis ans Ende der Idee" gereist, wie Missler es auf einem Prospektblatt ausdrückt.

Entlang dieser Prozesskette schätzen Matthias Oertel und seine Mitarbeiter "vor allem die hohe Effizienz und die einfache Handhabung des Systems. Wir würden es wieder kaufen, wenn wir heute zu entscheiden hätten." Somit alles top- solide ....

Erschienen in blech in form Ausgabe April 2005