Werkzeugbau der thyssenkrupp Presta Steering AG automatisiert die CAM- Programmierung
thyssenkrupp Presta AG | Oberegg, Schweiz
Das zur thyssenkrupp Presta Steering AG gehörende Werkzeugbau- und Technologie Zentrum (WTZ) in der Schweizer Gemeinde Oberegg hat sich vor 8 Jahren entschieden, durchgängig das CAM-System hyperMILL® von OPEN MIND einzusetzen. Ausschlaggebend für die Systemwahl waren die fortschrittlichen 5-Achs-Strategien und Automatisierungstools. Der damit erzielte Erfolg ist enorm.
Das Oberegger Werkzeugbau und Technologie Zentrum (WTZ) gehört zur thyssenkrupp Presta Steering AG in Eschen und ist dort in die Operation Unit Massivumformung eingegliedert. Die rund 150 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erledigen jährlich zwischen 15.000 und 20.000 verschiedene Werkzeugaufträge, mit denen sie alle Standorte der thyssenkrupp Presta AG in Liechtenstein, Schweiz, Deutschland, Frankreich, Polen, Ungarn, Mexiko, Brasilien, USA, China und Japan versorgen. „Bis zu 80 Prozent unserer Werkzeuge sind für das Cold Forging, die Massivumformung, bestimmt“, erklärt Rudi Bauernfeind, Leiter des WTZ. „Der Rest sind Werkzeuge für andere Geschäftsbereiche, zum Beispiel für die Rohrumformung und fürs Schmieden. Außerdem stellen wir Prototypen und Prüfmittel her.“
Dementsprechend verfügt das WTZ über großes Know-how in der Massivumformung und beherrscht alle gängigen Werkzeugherstellungs-techniken. „Es ist wichtig, dass wir durchgängig topp aufgestellt sind – von den Mitarbeitenden über die Maschinen bis hin zum Programmiersystem“, erklärt Bauernfeind. „Denn auch als interner Werkzeugbau müssen wir uns permanent mit externen Mitbewerbern messen. Aufgrund der hohen Personalkosten, die wir hier an den Standorten Schweiz und Liechtenstein haben, achten wir schon immer auf eine zeit- und kostensparende Produktion.“
Das Werkzeugbau und Technologie Zentrum von thyssenkrupp Presta setzt durchgängig das CAM-System hyperMILL® von OPEN MIND ein und profitiert vor allem von den vielfältigen 5-Achs-Strategien und Automatisierungstools. Im Bild zu sehen, ist die Programmierung und Bearbeitung eines Lenkgehäuse-Prototypen aus Aluminium-Vollmaterial.
Bild: WTZ thyssenkrupp Presta
„Wir würden uns heute wieder für hyperMILL® entscheiden. Was uns OPEN MIND damals hinsichtlich Umsetzbarkeit, Zuverlässigkeit und Automatisierungsmöglichkeiten versprochen hatte, wurde hundertprozentig eingehalten.“
Rudi Bauernfeind, Leiter des WTZ, thyssenkrupp Presta Steering AG
Wichtiger Wettbewerbsfaktor: Automatisierung
Das WTZ von thyssenkrupp Presta Steering war eines der ersten, das einen hohen Automatisierungsgrad realisieren konnte. Bereits 2008 wurde im WTZ die erste automatisierte Fertigungszelle mit fahrendem Roboter in Betrieb genommen. 2010 kam eine zweite und 2014 eine dritte vollautomatisierte Fertigungszelle mit sieben angebundenen Werkzeug- und Messmaschinen hinzu. 2014 stand außerdem eine weitere Optimierung der Fertigungsprozesse an. „Damals hatten wir noch vier verschiedene CAM-Systeme im Einsatz, mit denen wir den Großteil der benötigten NC-Programme erstellten. Das wollten wir auf ein System reduzieren“, erklärt Rudi Bauernfeind.
Die Teams fürs Hart- und Weichfräsen, Drehen, Schleifen und Erodieren sind jeweils dezentral fürs Programmieren ihrer Bearbeitungsaufgaben zuständig. Von einer Durchgängigkeit im CAM-System versprachen sich der Werkzeugbauleiter und die Teamverantwortlichen, „dass wir die Daten intern unkompliziert austauschen und unsere Leute flexibler einsetzen können.“ Auch der Datentransfer zwischen den zum WTZ gehörenden kleineren Werkzeugbaustandorten in Mexiko und Polen sollte reibungslos funktionieren.
Die Verantwortlichen des WTZ erwarteten weitere Vorteile: „Zum einen können die Lehrlinge auf dem gleichen CAM-System ausgebildet werden, und zum anderen generieren wir insgesamt ein breiteres Know-how.“ Da wäre dann noch der unmittelbare Kostenfaktor. Nicht nur im Einkauf sei es günstiger, von einem System mehrere Lizenzen zu erwerben. Die anfallenden Kosten für Schulungen, Wartung, Updates, Datenbankpflege etc. wären in Summe ebenfalls geringer.
Umfassender Benchmark – Entscheidung für hyperMILL®
Es ging letztendlich um eine weitreichende Entscheidung – immerhin sollten deutlich über zehn Lizenzen erworben sowie Mitarbeitende entsprechend geschult werden. Das erforderte einen ausführlichen Benchmark. Jeder Fertigungsbereich gab typische Aufgaben bzw. Bauteile vor, denen sich die verschiedenen CAM-Systeme stellen mussten.
Dass die Wahl auf das CAM-System hyperMILL® von der OPEN MIND Technologies AG, Wessling, fiel, hat mehrere Gründe. Da sind zunächst die Stärken in der 5-Achs-Programmierung, die hyperMILL® im Benchmark unter Beweis stellte. Sie waren auch schon im Jahr 2013 entscheidend, als diese Software bereits fürs Elektrodenfräsen angeschafft wurde. Besonders das Team Hartfräsen sieht hyperMILL® als führend für fünfachsige Programmieraufgaben an: „Dieses CAM-System stellt uns derart viele verschiedene Anstellstrategien zur Verfügung, sodass wir für jede Geometrie und jede unserer Maschinen passende 5-Achs-Fräsbahnen erzeugen können. Außerdem kommt uns die übersichtliche, intuitive Bedienoberfläche entgegen.“
Fürs Hartfräsen nutzt das WTZ schon seit 2013 hyperMILL®. Mit den vielfältigen 5-Achs-Strategien erhalten Massivumformwerkzeuge, Hämmer- und Schmiedegesenke perfekte Oberflächen.
Bild: WTZ thyssenkrupp Presta
Zweifel beseitigt
Etwas anders sah es in der Weichbearbeitung aus. Hier gab es zunächst Bedenken gegenüber hyperMILL®. Roman Dietrich, ist Projektleiter im Bereich Weichfräsen und Prototypen und unter anderem fürs Programmieren zuständig. Er erklärt: „Zur Zeit der Evaluierung war in unserem Umfeld die 5-Achs-Bearbeitung nicht so stark gewichtet wie bei der Hartbearbeitung, und hyperMILL® erschien uns damals als nicht so anwenderfreundlich wie andere Systeme. Das lag aber hauptsächlich an unseren Gewohnheiten, wie sich herausstellte.“
Tatsächlich kamen die Programmierer im Weichfräsbereich dank der windowsnahen Oberfläche sehr schnell mit hyperMILL® zurecht, und heute profitieren sie von den vielfältigen Funktionen und Bearbeitungsmöglichkeiten. Damit meint Roman Dietrich nicht nur die effizienten Strategien im 3- sowie im stark wachsenden 5-Achs-Bereich. hyperMILL® habe mit seinen hervorragenden Postprozessoren und der Simulation, die auch Maschinenmodell und Spannmittel berücksichtigt, für sehr große Prozesssicherheit gesorgt. „Wenn der Maschinenbediener keinen Fehler macht, sind die erzeugten NC-Programme hundertprozentig zuverlässig“, bestätigt der Projektleiter.
Roman Dietrich, Projektleiter Weichfräsen und Prototypen: „hyperMILL® sorgt für eine prozesssichere Bearbeitung. Dazu tragen die starken Postprozessoren und die Simulation bei, welche Maschinenmodell und Spannmittel mitberücksichtigt.“
Dank der windowsnahen Oberfläche kamen die Programmierer sehr schnell mit hyperMILL® zurecht.
Der Maschinenbediener kann über den hyperMILL® Shop Viewer die Simulation an der Maschine ablaufen lassen und Problemstellen begutachten.
Bild: WTZ thyssenkrupp Presta
Auch die Programmierung ist automatisierbar
Einen weiteren ausschlaggebenden Grund, sich für hyperMILL® zu entscheiden, nennt Christoph Steiner, Projektleiter Fertigungsplanung: „Wir wollten unbedingt ein CAM-System haben, das unsere Zerspanungsspezialisten beim Programmieren optimal unterstützt und entlastet. OPEN MIND bot mit seinem zusätzlichen CAD-Modul hyperCAD®-S und verschiedenen Automatisierungsmöglichkeiten für unsere Bedarfe die beste Lösung.“ Dem pflichtet auch Roman Dietrich bei, stellvertretend fürs ganze Weichfräsen-Team: „In den fast 8 Jahren, in denen wir hyperMILL® nutzen, hat sich hyperCAD®-S als geniale Ergänzung erwiesen. Es ist wirklich ein CAD für CAM-System, das uns die aus der Entwicklungsabteilung stammenden 3D-CAD-Daten sehr einfach für die CAM-Programmierung aufbereiten lässt.“
Alle, die fürs Weichfräsen programmieren, nutzen inzwischen auch Automatisierungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel die Feature- und Makrotechnologie. Der in hyperMILL® integrierte Featurebrowser stellt Bohrungen, Taschen und T-Nuten strukturiert dar, so dass sie sich durch das Anwenden von Makros vollautomatisch programmieren lassen. „Diese Markos erstellen wir ganz nach unseren Bedürfnissen“. „Sie enthalten alle Werkzeug- und Technologiedaten für das jeweilige Feature und speichern eine bestimmte Abfolge von Bearbeitungsschritten. Das erleichtert die Arbeit und spart dem Programmierer viel Zeit“, erklärt Roman Dietrich.
Mehr als nur Standardfeatures
Christoph Steiner, der sich auf die von OPEN MIND für hyperMILL® entwickelten Automatisierungsmöglichkeiten spezialisiert hat, erwähnt zudem das Customised Process Feature (CPF). Es erlaubt – über den Standard hinaus – Freiformflächen oder komplexe Geometrien zu einem Bearbeitungsfeature zusammenzufassen. Die automatische Programmierung legt dann über Makros fertigungsrelevante Daten fest, wie Bearbeitungstiefe, Startpunkte, Oberflächen und Toleranzen.
„Die größten Einsparungen erreichen wir allerdings mit dem hyperMILL® AUTOMATION Center, das noch mehr Möglichkeiten bietet. Damit lassen sich sogar komplexe Prozessabläufe standardisieren und automatisieren“, betont Christoph Steiner. Reiner Burk, Vice President OEM Partner Management bei OPEN MIND und langjähriger Betreuer des thyssenkrupp Presta Werkzeugbaus, erklärt in Kürze das System: „Unsere Automatisierungsumgebung greift auf sämtliche hyperCAD®-S- und hyperMILL®-Befehle zu und passt diese benutzerdefiniert an. So kann der Anwender festlegen, welche Operation er für eine bestimmte Geometrie nutzen will – zum Beispiel äquidistantes Schlichten oder eine andere Strategie. Er kann sogar festlegen, wie das Rohteil positioniert und gespannt wird.“
Christoph Steiner, Projektleiter Fertigungsplanung: „hyperMILL® ist für uns mit dem zusätzlichen CAD-Modul hyperCAD®-S und verschiedenen Automatisierungsmöglichkeiten die ideale CAM- Lösung.“
Programmierzeit schrumpft von 10 Stunden auf 30 Minuten
Christoph Steiner weist darauf hin, „dass sich die Automatisierung des Programmierprozesses immer dann lohnt, wenn Teilefamilien zu zerspanen sind. Wenn wir immer wieder ähnliche Bauteile programmieren müssen, die sich lediglich in ihrer Größe sowie in der Anzahl und Form der zu bearbeitenden Flächen, Bohrungen, Gewinden etc. unterscheiden, dann ist das AUTOMATION Center ideal. Dann sparen wir viel Zeit – und solche Teilefamilien kommen immer häufiger vor.“
Als Paradebeispiel nennt er die Verzahnungsmatrize für eine Zahnstange – ein Schmiedewerkzeug, das in verschiedenen Größen und Ausprägungen benötigt wird. Um jedes Werkzeug zu programmieren, waren früher 8 bis 10 Stunden erforderlich. Dank des hyperMILL® AUTOMATION Center ist der Programmierer jetzt in 20 bis 30 Minuten fertig. „Der Effekt ist super. Der gesamte Arbeitsablauf ist gespeichert und lässt sich auf künftige Bauteile anwenden“, freut sich der hyperMILL® Automatisierungsspezialist.
Dies ist zurzeit das markanteste, aber nicht das einzige Beispiel für eine Teilefamilie, bei deren Werkzeugprogrammierung das WTZ viel Zeit spart. Werkzeugbauleiter Bauernfeind erwähnt auch ein Trispherbauteil. Das ist ein Net-shape-Kaltfließpressteil mit drei zylindrischen Zapfen, das in Lenksystemen benötigt wird. Zum Umformwerkzeug gehört eine formgebende Matrize. „Hier konnten wir die Programmierzeit von 30 auf 10 Minuten zu reduzieren“, berichtet Rudi Bauernfeind. „Übers Jahr zahlen sich diese Einsparungen aus.“
Rudi Bauernfeind, Leiter des WTZ: „Wir würden uns heute wieder für hyperMILL® entscheiden. Was uns OPEN MIND beim Kauf hinsichtlich Umsetzbarkeit, Zuverlässigkeit und Automatisierungsmöglichkeiten versprochen hatte, wurde hundertprozentig eingehalten.
Wir würden uns wieder für hyperMILL® entscheiden
Übereinstimmend mit seinen Teamleitern und der ganzen Werkzeugbau-Belegschaft ist für ihn klar: „Wir würden uns heute wieder für hyperMILL® entscheiden. Was uns OPEN MIND damals hinsichtlich Umsetzbarkeit, Zuverlässigkeit und Automatisierungsmöglichkeiten versprochen hatte, wurde hundertprozentig eingehalten. Zudem bekamen wir einen sehr guten Anwendungstechniker zur Seite gestellt, der mit uns hier vor Ort das Projekt umgesetzt und die Leute geschult hat. Auch wenn heute ein Problem auftaucht, was selten der Fall ist, werden wir immer schnell mit Lösungen versorgt.“ Als größten Erfolg bezeichnet Rudi Bauernfeind, dass inzwischen alle betroffenen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter hyperMILL® voll akzeptiert und viel Zeit investiert haben, um den eigenen Programmiererfolg zu maximieren.
Verzahnungsmatrize inklusive Druck- und Packerplatte: Dank des hyperMILL® AUTOMATION Center Advanced dauert das Programmieren statt bis zu zehn Stunden jetzt nur noch 30 Minuten.
Bild: WTZ thyssenkrupp Presta
Trispher-Scheibe: Das Kaltfließpressteil (rechts) wird in Lenksystemen benötigt. Zum Umformwerkzeug gehört eine formgebende Matrize (links). Die Programmierzeit konnte dank Automatisierung von 30 auf zehn Minuten reduziert werden.
Bild: WTZ thyssenkrupp Presta
