Wann ist eine Simulation im CAM sinnvoll? Und wie präzise sollte diese sein?

Mittlerweile hat es sich wohl herumgesprochen, dass eine Simulation des Bearbeitungsvorganges im CAM-System Vorteile hat. Wenn die Auslastung der Anlage maximiert werden soll, müssen Fehler vermieden werden. Reparaturen und Ausfall der Anlage im Falle von Problemen oder Kollisionen will ebenfalls niemand haben, die Gefahren und Kosten sind allgemein bekannt. Durch die Simulation können mögliche Probleme früh erkannt und vorbeugend abgestellt und vermieden werden.

 

Doch die Simulation hat auch ihren Preis:

  • - ein digitales Modell der Maschine muss bereitgestellt werden,
  • - die Werkzeuge und Spannmittel müssen dreidimensional modelliert und positioniert werden,
  • - das Teil muss vorbereitet und ebenfalls positioniert werden und
  • - es muss Rechenzeit investiert werden.

Das alles um Kollisionen im Vorfeld zu erkennen und Schäden zu vermeiden.

 

So manch einer stellt sich daher die Frage nach der wirtschaftlichen Sinnhaftigkeit einer solchen Simulation. Kann es Situationen geben, wo sich eine Simulation wegen des damit verbundenen Aufwandes nicht lohnt?

 

Wann lohnt sich eine Simulation?

Die Antwort auf diese Frage ist relativ einfach. Eine Simulation der Bearbeitung lohnt sich dann, wenn der Aufwand für die Simulation kleiner ist als die Kosten eines möglichen Problems multipliziert mit der Wahrscheinlichkeit eines solchen Problems ohne Simulation. Anders ausgedrückt: wenn die Reparatur eines Spindelschadens € 35.000 kostet und dieser bei einem Auftrag mit einer Wahrscheinlichkeit von nur 1% passieren kann, können wir uns bei jedem Auftrag € 350 an Kosten für eine sorgfältige Simulation leisten, wenn der Schaden hierdurch verhindert wird. Bei vielen Aufträgen dürften die realen Kosten viel geringer sein. Natürlich muss man zusätzlich den Zeitverlust aufgrund des Schadens einkalkulieren und den damit verbundenen Produktionsausfall. Aber lassen wir dies mal außen vor. Übernimmt hingegen eine Versicherung den Spindelschaden, so sind die reinen Kosten 0 € und eine Simulation ist unter diesen Gesichtspunkten unwirtschaftlich, zumindest solange die Versicherung den Vertrag nicht kündigt :-)

Es ist also wichtig, daß die eingesetzten Software-Werkzeuge eine Simulation leicht machen und den Aufwand hierfür reduzieren. Wichtig ist aber auch, daß nicht am falschen Ende gespart wird und die Aussagekraft der Simulation für den realen Prozess nicht mehr gegeben ist.

 

Am falschen Ende gespart

In unserer Praxis sehen wir, dass die meisten Kollisionen und Probleme auftreten und im Vorfeld unerkannt bleiben, weil sich schlicht niemand die Simulation angesehen hat oder weil in der Realität andere Werkzeuge, Spannmittel oder Spannpositionen zum Einsatz kommen als in der Simulation.

Die Ursache liegt entweder darin, dass die entsprechenden Daten nicht digital in der Simulationsumgebung vorliegen und deshalb die Abbildung in der Simulation entweder falsch oder gar nicht erfolgt. Oder sie liegt darin, dass die Vorgaben in der Realität nicht oder nicht vollständig umgesetzt werden. Eine Simulation ist immer nur so gut, wie ihre Ausgangsdaten. Beide Ursachen sind mit entsprechender Organisation und Vorgabe entsprechender Leitlinien vermeidbar.

Viele CAM-Systeme erlauben auch nur eine unvollständige Simulation des Bearbeitungsvorganges. Der weitaus größte Teil aller Kollisionen passiert bei Anfahr- und Wegfahrbewegungen vom und zum Werkstück sowie bei Schwenkbewegungen auf der Maschine. Werden diese im CAM-System nicht exakt abgebildet und in dem vom Postprozessor erzeugten NC-Programm auch wiedergegeben, steigt die Gefahr für Probleme deutlich.

TopSolid’Cam ermöglicht die präzise Definition und reale Umsetzung nicht nur der Verfahrwege innerhalb einer Bearbeitung, sondern auch aller Verbindungsbewegungen wie Anfahren, Wegfahren, Schwenken, Übergabe des Werkstücks, Verstellen von Lünetten und Reitstöcken, bewegliche Spannmittel, kollineare Achsen und vieles mehr.

 

Und was ist sinnvoll?

Der Aufwand kann reduziert werden durch folgende sinnvolle Maßnahmen:

  • Pflege einer 3D-Bibliothek mit möglichst originalgetreuen Werkzeugen und Spannmitteln sowie Maschinenmodellen
  • Reduktion der Geometrie auf die wesentlichen Elemente: es wird relativ selten Kollisionen mit dem Späneförderer und dessen Motor geben, er muß daher nicht Bestandteil des Maschinenmodells sein. Bei einer Schraubstockbacke interessiert es nicht, mit welchem Zahn genau eine Kollision stattfindet.
  • Machen Sie es den Anwendern leicht, die Normteile / Spannmittel zu verwenden (Link zu intelligente Normteile)
  • Automatisieren Sie die Verbindungsbewegungen durch sinnvolle Regeln, die im CAM-System hinterlegt werden und einen guten Kompromiss zwischen Sicherheit und Laufzeit der Bearbeitung herstellen
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Unterstützt mich mein CAM mit einer vollständigen Maschinen-Simulation? 

Diese Frage lässt sich beantworten, wenn wirklich alle wichtigen Maschinenelemente mit allen Köpfen in ihrem Maßen und ihrer Funktion digital abgebildet werden können. Viele Cam-Systeme schaffen es nicht, kollineare Achsen abzubilden. Da man mit nur einer Aufspannung mit einer 5-Achs-Fräsmaschine arbeitet, spart man mit ihr wertvolle Zeit bei der Bearbeitung eines Werkstücks. Deshalb sind diese Maschinen hoch im Kurs und weit verbreitet. Hinzu kommt, dass gewisse komplexe Bearbeitungsstrategien ohne 5-Achs-Maschinen nicht möglich sind, wie zum Beispiel die Bearbeitung von Freiformflächen bei Turbinenschaufeln. So muss bei  Flächenübergängen oder gekrümmten Flächen bei 5 Achsen Fräsarbeiten nicht mit unterschiedlichen Anstellpositionen des Werkzeugs gearbeitet werden. Das reduziert sowohl Programmier- als auch Maschinenlaufzeiten deutlich.

Die meisten CAM-Systeme am Markt können zudem nicht gleichzeitig Drehen und Fräsen simulieren. Damit Sie mit Ihrer CAM-Software für die Zukunft gewappnet sind, sollten Sie sich zeigen lassen, wie Ihr Wunschkandidat ein komplexes Bauteil an einer 5-Achs Maschine gleichzeitig dreht und fräst. 

 

Mit der “richtigen” CAM-Software bis zu 30% mehr Maschinenleistung

Durch den richtigen CAM-Einsatz reduziert sich die Zeit des Einfahrens der Maschinen und die verfügbaren Stunden an der Maschine werden schnell um ca. 30% gesteigert - Ihre Kosten werden um rund 25% gesenkt und der Deckungsbeitrag und Ihre Marge erhöht sich um den gleichen Satz. Das macht Sie konkurrenzfähig, denn Sie können bei Bedarf günstiger anbieten und haben bei Verhandlungen den längeren Atem.

 

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