Schnell zum Fahrzeugmodell

STEUERUNGSTECHNIK
Schnell zum Fahrzeugmodell
Um Modelle aus Kunststoff schnellstmöglich herzustellen, hat der Engineering-Dienstleister Bertrandt einen eigenen Design-Modellbau. Seit Herbst 2010 sorgt dort ein Fünfachs-Bearbeitungzentrum für höchste Produktivität bei der Fertigung komplexer 3-D-Geometrien. Entscheidend für dessen Leistung ist auch der Einsatz einer High-end-CNC-Steuerung mit optimierter Bewegungsführung.
vo n Wo l f g a n g R e i c h a r t
ls weltweit tätiger Dienstleister unterstützt der
Bertrandt-Konzern Kunden aus der Automobil- und
Flugzeugindustrie bei der Entwicklung kommender
Modellgenerationen. Dabei gilt es unter anderem regelmäßig
zu prüfen, inwieweit die Ideen der Designer und Ingenieure
realisierbar sind beziehungsweise dem Wunsch der Auftraggeber entsprechen. Trotz innovativer Simulationsmöglichkeiten
lassen sich greifbare Modelle durch nichts ersetzen. Dementsprechend verfügt die Niederlassung Bertrandt Technikum
GmbH über einen modern ausgestatteten Design-Modellbau
unter der Leitung von Franz Jerg.
„Gamma T Linear“ im Einsatz für mittelgroße Bauteile
CAM/Fräskoordinator Richard Richters zentrale Aufgabenstellung ist es, in möglichst kurzer Zeit den Herstellungsprozess zu gewährleisten, um aus den Konstruktionsdaten
realitätsnahe Modelle zu erarbeiten.
40
NCF Oktober |2011
Die High-end-Steuerung
Sinumerik 840D sl mit
neuer Benutzeroberfläche
Sinumerik Operate und
Technologiepaket MDynamics und der konstruktive
Aufbau des fünfachsigen
Bearbeitungszentrums von
EiMa sind entscheidend
für hohe Produktivität und
Qualität bei der Fertigung
von Kunststoffmodellen bei
Bertrandt.
Wichtig ist, aus dem bestehenden
Maschinenpark stets die am besten geeignete Fräsmaschine für das
jeweilige Werkstück auszuwählen.
Diese Entscheidung ist unter anderem abhängig von der Größe und
Komplexität des Modells, das primär aus Kunststoffen wie beispielsweise Ureol gefertigt wird. Neben
großen Bearbeitungszentren, in
denen Modelle von kompletten
Fahrzeugen in Originalgröße hergestellt werden können, kommt
seit Oktober 2010 für mittelgroße
Bauteile bis 2,5 Meter Länge und
2,0 Meter Breite häufig die neue
Portalfräsmaschine „Gamma T
Linear“ des Frickenhausener Ma-
Mit dem Sinumerik-gesteuerten,
simultanen FünfachsBearbeitungszentrum
Gamma T Linear sind
die Kunststofftechniker des BertrandtModellbaus durchschnittlich um 20
Prozent schneller als
mit der früher zum
Einsatz kommenden
3+2-Achsen-Maschine.
Ein gutes Beispiel
für eine zukunftsorientierte Zusammenarbeit (von rechts):
Rainer-Georg Zeck
(CAD/CAM, Bertrandt
Technikum GmbH),
Stefan Schilling (Betreiber der Gamma T
Linear), Helmut Gras
(Geschäftsführer von
EiMa Maschinenbau)
und Peter Hofsaess
(Vertriebsberater von
Siemens).
schinenbauers EiMa zum Einsatz. Als Betreibermodell wird
diese Maschine von der Firma HS-Kunststofftechnik mit
dem Inhaber Stefan Schilling über den Bertrandt-Modellbau beauftragt.
Durchschnittlich 20 Prozent produktiver
Das mit einer Steuerung Sinumerik 840D sl ausgestattete Fünfachs-Bearbeitungszentrum Gamma T Linear entspricht sowohl in Größe und Bauart als auch im Hinblick
auf die Leistungsfähigkeit den Vorstellungen von Stefan
Schilling. Modernste Technik (High-end-CNC, innovative
Bewegungsführung, Direktantriebe), kombiniert mit den
Möglichkeiten der simultanen Fünfachs-Bearbeitung ermöglichen einen echten Produktivitätsschub. Stefan Schilling und CAM/Fräskoordinator Richard Richter erklären:
„Abhängig von Form und Größe variiert die Durchlaufzeit
der Modelle sehr stark. Im Durchschnitt sind wir aber rund
20 Prozent schneller als auf der früher zum Einsatz kommenden Drei+Zweiachsen-Maschine.“
Die in Hochportalbauweise gefertigte Gamma T linear ist
als verwindungssteife Stahlkonstruktion modular aufgebaut und wiegt 26 Tonnen. Als Hakenmaschine ausgelegt,
kann sie sehr schnell in Betrieb genommen werden. Die
Verfahrwege betragen 2.500 mm x 2.000 mm x 1.250 mm
(X,Y,Z), wobei Vorschubgeschwindigkeiten in X- und YAchse von 100 m/min und in der Z-Achse von 40 m/min
erreicht werden. Die 24 kW starke Motorspindel sorgt für
maximale Drehzahlen von 18.000 min -1 und ein Drehmoment von 32 Nm.
Richard Richter:
„... dann
wird klar, wie
präzise die
Maschine
arbeiten
muss.“
STEUERUNGSTECHNIK
Für Kundenlösungen von Bertrandt sind neben der Produktivität auch hohe Oberflächenqualitäten (Ra= 1,2 µm) und
zuverlässig erreichbare Fertigungstoleranzen wichtig. Bei
Freiformflächen von Einzelteilen müssen diese im Bereich
von einem Zehntel Millimeter liegen. „Das hört sich nicht so
extrem an. Wenn Sie aber bedenken, dass wir diese Werte auf
Werkstücklängen von bis zu 2,5 Meter realisieren müssen –
etwa bei einem Fahrzeugdach – dann wird klar, wie präzise
die Maschine arbeiten muss“, bekräftigt Richard Richter von
Bertrandt. Die Gamma T Linear gewährleistet Positioniergenauigkeiten von 0,025 mm und Wiederholgenauigkeiten von
0,012 mm und erreicht damit stets die erforderlichen Werte.
Entscheidend dafür sind der stabile mechanische Aufbau des
EiMa-Bearbeitungszentrums sowie die Qualität von Maschinenkomponenten, wie etwa den eingesetzten Linearantrieben
oder der High-end-Steuerung Sinumerik 840D sl mit neuer
Benutzeroberfläche Sinumerik Operate und Technologiepaket MDynamics. Die Entscheidung für Siemens traf der
Unternehmer Stefan Schilling mit voller Unterstützung von
Koordinator Richard Richter, der im Bertrandt-Modellbau fast
ausschließlich die Sinumerik-CNC einsetzt und so Bauteile
kurzfristig von einer zur anderen Maschine flexibel gewechselt
werden können. Die beiden Zerspanungsfachleute sind sich
außerdem einig: „In Bezug auf Leistungsfähigkeit für die simultane Fünfachs-Bearbeitung sind Sinumerik-Steuerungen
schon seit Jahren führend. Jüngste Verbesserungen im Hinblick auf die Bedienerfreundlichkeit bestärken uns darin, die
richtige Entscheidung getroffen zu haben.“
Auch aus Sicht des Maschinenherstellers EiMa hat Stefan
Schilling mit der Sinumerik 840D sl die richtige Entscheidung
getroffen. Geschäftsführer Helmut Gras erläutert: „Etwa 70
Prozentunserer Kunden setzen auf Steuerungen von Siemens.
Dabei sehe ich insbesondere durch die letzten Verbesserungen mit Sinumerik Operate und MDynamics noch weiteres
Potenzial.“ EiMa Geschäftsführer Gras weiß genau, wovon er
spricht, denn sein Unternehmen war ein Pilotpartner während
der Umsetzungsphase der aktuellen Verbesserungen.
Maschinenbediener Stefan
Schmidt hat früher mit
einer anderen Steuerung
gearbeitet. Dank der hohen
Bedienerfreundlichkeit der
Benutzeroberfläche Sinumerik Operate hat er sich
jedoch schon nach wenigen
Tagen mit der SiemensCNC sehr wohl gefühlt und
möchte heute nicht mehr
tauschen.
Bilder: Siemens
Hochwertige Oberflächen dank
optimierter Bewegungsführung
Intuitive CNC-Benutzeroberfläche im Windows-Stil
Die Bedien- und Programmierstruktur von Sinumerik Operate
ist im klassischen Windows-Stil aufgebaut, beinhaltet PCtypische Funktionen wie „copy and paste“ und viele bekannte
Tastenkombinationen wie etwa Strg+P für „Drucken“ oder
Strg+A für „alles markieren“. Dadurch lässt sich – fast wie am
eigenen Computer – sehr intuitiv arbeiten. Zum Programmieren und Einrichten der Werkstücke stehen bei Sinumerik Operate drei verschiedene Programmiermethoden zur Verfügung:
ShopMill als grafisch unterstützte Oberfläche, programGuide
als G-Code mit Zyklenunterstützung und die reine DIN/ISOProgrammierung. Als grafisch animierte Schrittkettenprogrammierung ist ShopMill selbsterklärend aufgebaut, so dass
auch Facharbeiter ohne Programmiererfahrung den Umgang
in kurzer Zeit erlernen können. Programmiert der Bediener
im programGuide, braucht er G-Code-Kenntnisse. Aber auch
hier stehen unterstützende Zyklen und animierte Bilder zur
Verfügung, die den Umgang vereinfachen.
Bei Aufträgen von Bertrandt spielt die Werkstattprogrammierung direkt an der Maschine eine untergeordnete Rolle, da
die NC-Programme primär mit CAD/CAM-Systemen offline
erstellt werden. Für das Einrichten und Anpassen der Werk42
NCF Oktober |2011
stücke ist die übersichtliche Bedienbarkeit dennoch wichtig. Das
unterstreicht auch Stefan Schmidt
als Bertrandt-Mitarbeiter vor Ort:
„Früher habe ich mit einer anderen
Steuerung gearbeitet. Der Umstieg
stellte für mich aber kein Problem
dar. Schon nach wenigen Tagen
habe ich mich auf der Sinumerik
richtig wohl gefühlt und möchte
heute nicht mehr tauschen. Ich
selbst arbeite zwar schon lange
mit Sinumerik-CNC. Die neue Bedienoberfläche Sinumerik Operate
erleichtert meine Arbeit aber nochmal deutlich.“
Stefan Schmidt:
„Schon nach
wenigen Tagen
habe ich mich auf
der Sinumerik
richtig wohl
gefühlt ...“
Das Technologiepaket Sinumerik MDynamics spielt seine Stärken vor allem in der komplexen
Fünfachs-Bearbeitung aus – ist
also prädestiniert für die Gamma
T Linear. In noch kürzerer Bearbeitungszeit können Werkstücke
mit höchster Oberflächengüte und
Präzision gefertigt werden. Die entscheidende Basis liegt in der neuen Bewegungsführung Advanced
Surface, die unter anderem eine
optimierte Look-ahead-Funktion
und einen neuen Kompressor beinhaltet. Außerdem haben Ingenieure von Siemens eine intelligente Ruckbegrenzung integriert, die
dafür sorgt, dass die Achsen trotz
extremer Dynamik sanft beschleunigt und abgebremst werden. Nicht
zuletzt wird so auch die Mechanik
der Maschine geschont.
Mit Sinumerik MDynamics wurden außerdem diverse HSCFunktionen weiterentwickelt, die in der Gamma T Linear von
EiMa zur Verfügung stehen und die Zerspanungsprofi Stefan Schilling gerne einsetzt: „Mit dem High-Speed-SettingCycle832 können wir unsere Bearbeitungsstrategie in kurzer
Zeit anpassen, und mit dem neuen Schwenkzyklus Cycle800
lassen sich selbst komplexe Werkstücke in einer Aufspannung
einfach und schnell für die Bearbeitung vorbereiten und abarbeiten.“ Außerdem interessant: Die neuen Messfunktionen
in JOG. Damit können Anwender das Einrichten der Maschine
– auch in 3+2 Achsen – weiter vereinfachen.
Neben der hohen Produktivität und Zuverlässigkeit im Maschinenpark hat das Bertrandt-Technikum mit einem schnellen Service noch eine weitere zentrale Anforderung. Selbst ein
24-Stundenservice genügt nicht, wie Modellbau-Koordinator
Richard Richter erzählt: „Unsere Aufträge unterliegen stets
einem sehr engen Zeitplan. Deshalb dürfen die Maschinen
nicht lange ausfallen. Mit EiMa und Siemens haben wir diesbezüglich beste Erfahrungen gemacht.“ Hier zahlen sich die
räumliche Nähe zu den Unternehmensstandorten und ein
mit Siemens abgeschlossener Servicevertrag aus, der Reaktionszeiten von unter acht Stunden gewährleistet. W
www.bertrandt.de
www.eima-maschinenbau.de
www.hs-kunststofftechnik.com
www.siemens.com
Die Bertrandt AG, Ehningen, …
… gehört zu den führenden Ingenieurdienstleistern der Auto­mobil- und Luftfahrtbranche in Europa und den USA. Zu den
Hauptkunden zählen die großen Hersteller sowie zahlreiche Systemlieferanten. Im Jahr 1974 gegründet, beschäftigt der Konzern
heute über 7.600 Mitarbeiter an 36 Standorten. Im Geschäftsjahr
2009/2010 belief sich der Konzernumsatz zum 30. September
2010 auf 428,8 Mio. Euro. Im ersten Halbjahr des Geschäftsjahres
2010/2011 konnten wichtige Kennzahlen wie etwa die Umsatzerlöse
auf 267,8 Mio. Euro gesteigert werden (Vorjahr 194,6 Mio. Euro).
Die EiMa Maschinenbau GmbH, Frickenhausen, …
… wurde 1983 gegründet. Heute entwickelt, fertigt und vertreibt
das Unternehmen Werkzeugmaschinen mit Schwerpunkt auf der
Fünfachsbearbeitung von Stahl, Aluminium, Kunststoffen und Holz.
Außerdem stellt EiMa vollautomatische Fertigungsanlagen für
Serienteile her. Zu den Hauptabnehmerbranchen zählen primär anspruchsvolle Bereiche wie beispielsweise die Luft- und Raumfahrt,
der Automobilbau und die Medizintechnik.
Die HS-Kunststofftechnik, Oberndorf, …
… ist ein moderner Fräs-Dienstleister mit eigener Fertigung und
Entwicklung. Das Leistungsspektrum beinhaltet die Konstruktion,
NC-Programmierung und das Bearbeiten von komplexen Formen
für den Design-und Produktions-Modellbau.