» MANAGEMENT Fräsen 5A Drehen Drahterodieren Bauteil Zielbild der autonomen Fertigung durch adaptive Prozessketten. „Wer kann mich bearbeiten?“ Grafik: WBA WBA-Serie Planungsaufwände durch automatisierte Arbeitsplangenerierung senken Die industrielle Einzel- und Kleinserienfertigung von Bauteilen im deutschsprachigen Raum unterliegt einem hohen internationalen Wettbewerbsdruck. Dies erfordert eine hohe Fertigungseffizienz bei minimalsten Planungsaufwand. Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Boos, MBA; Dr.-Ing. Sebastian Barth; Christian Lürken, M.Sc.; Tammo Dannen, M.Eng. Aufgrund der wachsenden Komplexität bei Bauteilen und Technologien steigt die Anzahl an immanenten Wechselwirkungen einzelner Prozesse. Da der werkstückbezogene Aufwand in der Arbeitsplanung überdurchschnittlich hoch ist, gilt es die Planungsaufgaben zunehmend automatisiert umzusetzen. Das Zielbild einer autonomen und selbstoptimierenden Fertigung wurde durch den Begriff Industrie 4.0 geprägt und basiert auf der Eigenständigkeit von Bauteilen sich den Randbedingungen bestmöglich anpassen zu können (siehe Abbildung 1). Adaptive Prozessketten ermöglichen eine kontinuierliche und flexible Anpassung der Fertigung zur Steigerung der Produktivität. Für die Implementierung von adaptiven Prozessketten müssen Alternativen entlang der Fertigung vorgehalten werden, um in Echtzeit die effizienteste Fertigungsroute zu wählen bzw. um auf Störungen reagieren zu können. Die bauteilindividuellen Anforderungen an die Fertigung müssen maschinenlesbar in Form von alternativen Arbeitsplänen abgebildet sein. Derzeit erfolgt die Gestaltung dieser Prozessketten bzw. Arbeitspläne unidirektional und basiert auf der Erfahrung und Intuition der Mitarbeiter. Hierzu definiert der Arbeitsplaner in der Regel zunächst manuell ein Rohteil sowie die benötigten Fertigungsverfahren (z. B. Fräsen, Härten, Schleifen) und überführt diese in ein Planungssystem. Im nächsten Schritt erfolgt 24 Industrieanzeiger » 11 | 2023
im Rahmen der CAM-Programmierung die Festlegung der Maschinen sowie der Definition von Spannmittel, Spannlagen, Werkzeugen und Bearbeitungsstrategien. Die Programmierung übernehmen in der Regel unterschiedliche Experten der Einzeltechnologien in verschiedenen CAx-Systemen. Im Anschluss findet häufig die Simulation der Fertigung zur unsicherheitsbehafteten Prognose der Bearbeitungszeiten statt, die als Vorgabezeiten im Planungssystem hinterlegt werden. Durch die beschriebene Vorgehensweise erfolgt jedoch keine Berücksichtigung der gegenseitigen Einflüsse getroffener Entscheidungen. Beispielsweise beeinflusst die Wahl des Rohteils (Gestalt, Abmaße, Toleranz) in hohem Maße die Technologiefestlegung. Die Wirtschaftlichkeit kann erst im Anschluss an die Simulation der CAM-Programme zuverlässig eruiert werden. Eine wirtschaftlich ungünstige Prozesskette zu optimieren bedeutet folglich eine redundante Arbeitsplanung bzw. zusätzliche Mehraufwendungen, die unterhalb der erzielbaren Effizienzsteigerungen liegen müssen. Für eine derartige Abschätzung verfügt die Arbeitsplanung im Werkzeugbau über keine Ressourcen und Methoden. Dies begründet sich in der Einzigartigkeit der Randbedingungen, die nur bedingt Wiederholeffekte ermöglichen. Verfügbare Softwaresysteme im Kontext der automatisierten Arbeitsplanung ermöglichen eine Entscheidungsunterstützung auf Basis der 3D-Endgeometrie eines Bauteils durch feature- bzw. regelbasierte Ansätze. Als Regel kann beispielsweise die Zuordnung des Fertigungsverfahren Bohren zugehörig dem geometrisch identifizierbaren Element eines subtraktiv zylindrischen Elements formuliert werden. Es lassen sich weiterführend Produktfertigungsinformationen (PMI) wie Abmessungen, Toleranzen oder Material in die Regelwerke integrieren, um die Richtigkeit der Entscheidung zu steigern. Im weiteren Verlauf werden die Informationen zusammengeführt, so dass beispielweise alle gefundenen Bohrungen dem Fertigungsverfahren Bohren chronologisch zugeordnet werden. Derartige Ansätze eignen sich zuverlässig für Bauteile mit einfacheren 2,5D-Geometrien. Insbesondere Freiformflächen sowie sich überlagernde WEILER Steuerung „one1“ Auf der EMO 2023 live erleben! WEILER und KUNZMANN bewegen die Welt des Drehens und Fräsens. Mit neuen Werkzeugmaschinen und mit überlegenen digitalen Innovationen. Alles auf Basis von höchster Präzision und Qualität „made in Germany“. Zahlreiche Messepremieren und Innovationen – und insgesamt 23 Dreh- und Fräsmaschinen von WEILER und KUNZMANN auf der EMO! EMO Hannover | 18.09. – 23.09.2023 HALLE 17 | STAND A32 KUNZMANN Fräsmaschine WF 610 CNC Hier geht’s zu Ihrem Gratis- Ticket www.weiler.de • www.kunzmann-fraesmaschinen.de info@weiler.de • info@kunzmann-fraesmaschinen.de Industrieanzeiger » 11 | 2023 25
