Sneller geprogrammeerd, sneller gefreesd
ANDREAS STIHL AG & Co. KG | Waiblingen (Baden-Württemberg), Duitsland
Met hyperMILL® en de BEST FIT-functie versnelt STIHL de prototypebouw
Sinds twee jaar maakt de CNC-productie in de afdeling voor de productie van testonderdelen bij STIHL gebruik van het hyperMILL®CAD/CAM-systeem van OPEN MIND. Het effect: meer efficiëntie. Naast de snelle programmering van de 5-assige bewerkingscentra draagt ook de hyperMILL®VIRTUAL Machining-module met de BEST FIT-functie hiertoe bij: deze maakt van het uitlijnen van de onderdelen "kinderspel" en zorgt voor een nauwkeurig freesproces.
Kettingzaag - STIHL. Er is geen bosarbeider die dit gereedschap in zijn karakteristieke oranje kleur niet kent. Het familiebedrijf uit Waiblingen is sinds 1971 wereldmarktleider op het gebied van kettingzagen, maar het heeft nog veel meer te bieden: talrijke werktuigen voor zagen en snijden, maaien en planten, schoonmaken en opruimen.
De drijfveer van het bedrijf is - zoals op de homepage te lezen is - "het mensen gemakkelijker te maken om met en in de natuur te werken". Er wordt een sterke innovatiecultuur gecultiveerd om met nieuwe technologieën toegevoegde waarde te creëren voor de klanten. Vandaar het belang van het competentie- en ontwikkelingscentrum in de hoofdvestiging te Waiblingen, waar meer dan 700 ontwikkelaars over vakgebieden heen samenwerken.
Hier bevindt zich ook de dienst testonderdelen op het gebied van systeemvalidering, die samenwerkt met de ontwikkelaars en ontwerpers. In de groep ”Additieve en CNC-productie” worden prototypes, kleine series en eerste monsters vervaardigd. Groepsleider Boris Matuschka beschrijft het werkterrein: "Wij vervaardigen de onderdelen en componenten die virtueel door ontwerp en ontwikkeling zijn ontstaan uit aluminium, magnesium, staal, messing en kunststof. Ze worden gebruikt om onze nieuwe producten te testen. Voor ons team betekent dit dat we zeer flexibel moeten zijn en snel moeten reageren om de time-to-market zo kort mogelijk te houden.”
Indien mogelijk, worden de onderdelen machinaal bewerkt. Er is ultramoderne apparatuur beschikbaar voor freeswerk, waaronder twee 5-assige simultaanbewerkingscentra en drie 3+2-assige freesmachines. "Voor onderdelen die moeilijk met frezen te produceren zijn, gebruiken we onder andere een straalsmeltsysteem voor additieve productie die verschillende metaalpoeders kan verwerken," legt Boris Matuschka uit. "Deze additief geproduceerde onderdelen moeten meestal machinaal bewerkt worden om de vereiste functionele afmetingen en oppervlakteafwerking te garanderen."
“De investering in hyperMILL® heeft zijn vruchten afgeworpen. De efficiëntie van het programmeren is toegenomen en we hebben een aanzienlijk hogere bezettingsgraad van de machines kunnen bereiken. Daarom zijn we bezig het gebruik van deze software uit te breiden naar andere machines.”
Boris Matuschka, Teamleider Additieve en CNC-productie bij STIHL Test Parts Production
Gedaan met het knelpunt bij NC-programmering
De 5-assige bewerking voor kleine series en prototypebouw is een ideale technologie, omdat deze meestal in slechts één opspanning tot een afgewerkt onderdeel kan leiden. De basisvoorwaarde hiervoor is een uitvoerbaar, procesveilig NC-programma. "Dit is in het verleden een knelpunt voor ons geweest," zegt groepsleider Matuschka. "De programmering met het vorige systeem vergde meer tijd, waardoor bij overcapaciteit ook een beroep moest worden gedaan op externe dienstverleners."
De oplossing van STIHL was: "Ofwel geven we overtollige capaciteit door aan externe dienstverleners, ofwel zorgen we met een nieuw CAM-systeem voor meer efficiëntie en dus een hogere doorvoer van onderdelen in onze productie." Er werd voor een nieuw systeem gekozen en het verantwoordelijke team ging op zoek naar de optimale CAD/CAM-oplossing. Vier systemen haalden de voorselectie, twee daarvan de uitgebreide testfase. "We spraken met de leveranciers een testopstelling af waarin we de twee systemen onder reële omstandigheden konden leren kennen en ze met onze onderdelen konden testen," beschrijft Boris Matuschka. "In die tijd hebben we ook onze eerste ervaringen opgedaan met de dienstverlening van de respectieve aanbieders".
Hier kon de toekomstige gewenste partner, OPEN MIND Technologies AG, Wessling, al pluspunten verzamelen, zoals Benjamin Gruber, technicus en programmeur, aan de hand van een voorbeeld uitlegt: „Het hyperMILL®CAM-systeem biedt een uiterst innovatieve functie 'Automatisch indexeren' voor 5-assige bewerking. Dit maakt het mogelijk om gebieden te programmeren en te frezen waarvoor meerdere gereedschapsinstellingen nodig zijn in één bewerking. We wilden deze functie ook gebruiken voor onze voor 3+2-assige machines. OPEN MIND stond open voor ons verzoek en ontwikkelde een passende oplossing.”
hyperMILL® - succesvol in de benchmark
De uiteindelijke keuze voor hyperMILL® werd gemaakt op basis van de ervaring die tijdens de testfase was opgedaan en een benchmark met een veeleisend referentieonderdeel. Daarom heeft STIHL aan de twee CAM-leveranciers gevraagd om een programmeur ter beschikking te stellen die gespecialiseerd is in de respectieve software om de CAM-programmering over te nemen. "We wilden een neutrale vergelijking van wat er maximaal uit de twee CAM-programma's kan worden gehaald, los van wat we tot nu toe hebben geleerd," legt Benjamin Gruber uit.
Steffen Völker, Technical Key Account Manager en toepassingsspecialist voor matrijzen- en prototypebouw, nam deze taak voor OPEN MIND op zich. De opdracht bestond erin een carteronderdeel te frezen dat vele zones bevat die gelijktijdig moeten worden aangepast of gefreesd. Een ander probleem waren de smalle ribbels, die met klein gereedschap moesten worden bewerkt. Met hyperMILL® verkortte Steffen Völker de tijd die nodig was voor het programmeren en de bewerkingstijd van de machine, zodat STIHL uiteindelijk voor hyperMILL® koos.
Benjamin Gruber (rechts) waardeert de steun van Steffen Völker, de OPEN MIND-applicatiespecialist voor prototypebouw.
Benjamin Gruber prijst het gebruiksgemak van het systeem. Na twee weken basisopleiding was hij al voldoende vertrouwd met de software zodat het programmeren van 5-assige onderdelen geen probleem meer was: "hyperMILL® biedt een grote keuze aan 5-assige functies die grotendeels automatisch kunnen worden geprogrammeerd. Dit gaat snel en is een groot pluspunt van dit CAM-systeem.”
Consistente oplossing - van CAD tot de machine
Hij noemt het totaalpakket van OPEN MIND als een ander doorslaggevend voordeel. Vaak zijn er meerdere softwareoplossingen nodig om aan de eisen van de huidige productiestandaarden te voldoen. "In het verleden hadden we een heel systeemlandschap opgebouwd rond het programmeersysteem, met een extra simulatiesysteem, een gereedschapsdatabase, enz.", beschrijft de technicus. "We moesten verschillende systemen bedienen om te komen waar we wilden. hyperMILL® biedt nu alles in één."
Binnen de CAD/CAM software hyperMILL® is het vooral de VIRTUAL Machining-module die het verschil maakt met andere systemen. In zekere zin is het de hoeksteen voor NC-code-generatie en NC-code-simulatie, alsmede voor diverse functies. OPEN MIND-toepassingsspecialist Steffen Völker legt uit: "Omdat we onze software zelf ontwikkelen, konden we zorgen voor een goede en consistente oplossing. Daartoe behoort ook een nauwkeurige NC-code-simulatie, die over alle procesrelevante gegevens van hyperMILL® beschikt en voor een maximale procesbetrouwbaarheid zorgt.”
Intelligente uitlijning van componenten
Völker wijst op de BEST FIT-functie, die als add-on voor hyperMILL® VIRTUAL Machining beschikbaar is: "De eenvoudige uitlijning van additief vervaardigde componenten is bijzonder belangrijk voor STIHL. Met hyperMILL® BEST FIT bieden we een innovatieve functie die de lastige en dus tijdrovende uitlijning van componenten op de machine aanzienlijk vermindert.”
Benjamin Gruber beschrijft hoe het vroeger was: „We hebben het onderdeel en de opspanning in de machine aangepast aan de voorwaarden van het NC-programma. Dat betekent dat we het onderdeel handmatig hebben uitgelijnd met de meetklok. Dit proces moest worden herhaald totdat de uitlijning zo nauwkeurig mogelijk kon worden vastgelegd.”
Boris Matuschka (rechts) en Benjamin Gruber zijn het eens: "Met ons nieuwe hyperMILL® CAM-systeem hebben we een aanzienlijk hogere machinebenutting bereikt."
Met hyperMILL® BEST FIT vindt de realtime uitlijning direct in de CAM plaats. "We voeren een 3D-meting uit op het niet-uitgelijnde onderdeel op de machine en voeren de meetpunten terug in het CAM-systeem in," legt Benjamin Gruber uit. "Al het andere wordt gedaan door de software." Deze past de NC-code aan de gemeten positie van het onderdeel aan en verschuift de gereedschapspaden virtueel naar het onderdeel. De aangepaste NC-code wordt daarna in de virtuele machine gesimuleerd op de werkelijke opspansituatie en automatisch geoptimaliseerd. De machine-insteller voert vervolgens een controlemeting uit om een betrouwbare en nauwkeurige bewerking te garanderen. Hij voert een verificatiemeting uit die in het CAM-systeem controleert of de uitlijning binnen de vooraf gedefinieerde tolerantie valt. Daarna kan met de bewerking worden begonnen.
Frees- en programmeerspecialist Gruber bevestigt: "Voor ons betekent dit een enorme tijdwinst. Bovendien kunnen we er door de verificatiemeting zeker van zijn dat de bewerking botsingsvrij verloopt en dat we uiteindelijk het gewenste freesresultaat krijgen.”
Ideaal voor het afwerken van 3D-gedrukte componenten
BEST FIT is bijzonder nuttig voor additief geproduceerde componenten. Voor verdere verwerking worden deze meestal nabewerkt, wat gebeurt op de 5-assige machine. Door de complexe componentgeometrie met veel oppervlakken met een vrije vorm is aanraken in de machine daarom vaak moeilijk. In het verleden werden constructief specifieke kenmerken geïntroduceerd die konden worden aangeraakt. "We kunnen nu gewoon het geprinte onderdeel in de machine klemmen, het meetproces starten en de nabewerking zonder risico laten verlopen", legt Benjamin Gruber uit.
"Een ander sterk punt van hyperMILL®, dat van groot belang is voor de efficiëntie bij de productie van onderdelen, is de mogelijkheid om 5-assige programma's eenvoudig om te zetten in 3+2-assige programma's. Dit betekent dat programma's indien nodig kunnen worden overgezet van 5-assige naar 3+2-assige machines, waardoor stilstand van machines wordt voorkomen,” benadrukt Boris Matuschka.
Matuschka somt op: "De investering in hyperMILL® heeft zijn vruchten afgeworpen. De efficiëntie van het programmeren is toegenomen en we hebben een aanzienlijk hogere bezettingsgraad van de machines kunnen bereiken. Daarom zijn we bezig het gebruik van deze software uit te breiden naar andere machines.”
De afdeling "additieve en CNC-productie" van de productie van testonderdelen bij STIHL beschikt over ultramoderne apparatuur - rechts op de foto een 5-assig bewerkingscentrum, links een draagbaar CAM-programmeerstation met de hyperMILL®-software van OPEN MIND.
Gallery
Accu-bosmaaier FSA 60 R
Maai stil en efficiënt met de FSA 60 R
Zij staan voor een succesvolle teamprestatie: (van links naar rechts) Aleš Vurušič, Key Account Manager bij OPEN MIND, Boris Matuschka, Group Manager Additive and CNC Manufacturing bij STIHL Test Parts Production, Benjamin Gruber, Technician bij STIHL, Steffen Völker, Technical Key Account Manager bij OPEN MIND, en Manfred Guggemos, Product Manager bij OPEN MIND.
Een typisch onderdeel uit de 3D-printer
hyperMILL® BEST FIT is bijzonder geschikt voor de afwerking van 3D-gedrukte onderdelen. In het begin vindt een driedimensionale meting van de niet-uitgelijnde component plaats.
Na aanpassing van de gereedschapsbanen met hyperMILL® BEST FIT, kan een optimale componentpositie worden bereikt. Na een verificatiemeting kan met de bewerking worden begonnen.
hyperMILL® BEST FIT garandeert maximale procesveiligheid
Bij de prototypeproductie droeg de CAM-programmering met hyperMILL® en de BEST FIT-functie bij tot een hogere machinebenutting.
Manfred Guggemos, productmanager bij OPEN MIND, bespreekt programmaspecifieke functies met Benjamin Gruber.