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Digital vom Design zum Schneiden und Biegen

| Redakteur: Konrad Mücke

Geschickt umgeformte Bleche können funktionale Integralbauteile bilden. Aus dem 3D-CAD-Modell die fertigungsgerechte Abwicklung für das Blech abzuleiten sowie die NC-Programme für Laserschneid-, Stanz- und Biegemaschinen zu generieren, erfordert ausgereifte Software.

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Zuverlässig produzieren: Mit Hilfe der Software von SPI gelingt es Blechverarbeitern, fertigungsgerechte Daten aus den vorliegenden 3D-Bauteilkonstruktionen zu generieren.
Zuverlässig produzieren: Mit Hilfe der Software von SPI gelingt es Blechverarbeitern, fertigungsgerechte Daten aus den vorliegenden 3D-Bauteilkonstruktionen zu generieren.
(Bild: SPI GmbH)

Der Feinblechverarbeiter Hakama AG in Bättwil gilt europaweit als ein führender und innovativer Lösungsanbieter. Er verfügt über ein in vielen Jahren erarbeitetes, interdisziplinäres Know-how, ein breites Leistungsspektrum, internationale Präsenz und richtungsweisende Konzepte. Aus einem ursprünglich als Metalldrückerei für Haushaltsgeräte tätigen Unternehmen entwickelte sich ein Feinblechexperte und Gehäusespezialist. Aufträge erhält er vor allem aus der Medizintechnik, der Labor- und der Messtechnik, der Lebensmittelindustrie und der Luftfahrt. Dazu sagt Thomas Seper, Leiter Engineering: «Wir liefern innovatives Design für High-End-Ansprüche. Dabei behalten wir den Blick auf die Anwendung. Ich sehe uns vor allem als industriell orientierten Partner. Wir begleiten Auftraggeber von der Idee über die Serienproduktion bis hin zur Anwendung. Unser professionelles Projektmanagement definiere ich als Bindeglied zwischen den Experten und Projektverantwortlichen intern und extern. So können wir auch bei einer Vielzahl von Variablen in unterschiedlichen Projekten eine effektive Vorgehensweise gewährleisten. Dabei behalten wir aber immer auch den Nutzen und den Gebrauchswert des Objekts im Bewusstsein.»

Hochwertiges CAD-System bevorzugt

Steigende Ansprüche der Auftraggeber sowie die eigenen, hoch angesetzten Massstäbe veranlassten die Feinblechspezialisten in Bättwil, bei CAD-Software herausragende Systeme zu bevorzugen. Bereits seit dem Jahr 2005 vertrauten sie auf die Blechlösung des Ahrensburger Softwareexperten SPI GmbH, damals auf Basis des CAD-Systems Mechanical Desktop. Im Jahr 2008 nutzten sie zehn Netzlizenzen. Danach suchten sie ein parametrisch orientiertes 3D-CAD-System, um zukunftssicher arbeiten zu können. Dabei zogen sie das CAD-System Solid Edge in die engere Wahl. Bis zum Jahr 2017 hatten sie alle ehemalige Software durch das System Solidworks ersetzt. Zugleich entschied man sich für die passende Zusatzlösung der Blechsoftwareprofis aus Norddeutschland. Heute nutzt die Konstruktion in Bättwil zahlreiche Solidworks-Lizenzen, mehrere Lizenzen der SPI-Software SheetMetalWorks sowie – für die Ausgabe der Daten in die benötigten Maschinenformate – mehrere Lizenzen der Trumpf- und WiCAM-Schnittstelle.

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Durchdachte Konstruktion aus Blech

Ein Beispiel für das besondere Know-how der Feinblechspezialisten und deren auftragsbezogen ausgeklügelte Konstruktion von Feinblechteilen ist ein Kaffeevollautomat. Die Experten bei Hakama haben dafür Blechteile für den Schweizer Hersteller Thermoplan entwickelt und verwirklicht. Für die Kaffee­maschine war ein edles und nutzerfreundliches Gehäuse zu realisieren. Die Geräte sollten bei ansprechendem Design im hektischen Gastronomiebetrieb zuverlässig arbeiten und bequem zu bedienen sein. Sämtliche Komponenten der modular aufgebauten Kaffeemaschinen sollten mit nur einem Werkzeug zu montieren sein. Weitere Forderungen des Auftraggebers besagten, das Design exakt einzuhalten und alle Bauteile konform zur Norm NSF auszuführen. Um dies zu verwirklichen, wählte der Hersteller der Kaffeevollautomaten den Blechspezialisten Hakama. Von ihm erwartete er innovative und optimale Lösungen.

«Zusammen mit unserem Auftraggeber haben wir eine herausragende Konstruktion realisiert. Die modulare Bauweise ermöglicht die Montage vier unterschiedlicher Endgeräte. Diese Konstruktion war sicher für unsere Konstrukteure allein mit der Software von SPI in der vorgegebenen Zeitspanne zu verwirklichen», berichtet Thomas Seper. Für den Einbau der sogenannten Zentraleinheit steht nur wenig Raum zur Verfügung. Das erforderte eine ausgeklügelte Gestaltung der Gehäuse. Dazu sagt Dominique Oudot, Produktdesigner bei Hakama: «Wir konstruieren und entwickeln mit der 3D-CAD-Software SolidWorks Professional, dem Blechmodul von SPI sowie den Add-ins für die Ausgabeformate für unsere Maschinen in der Produktion.» Gefertigt wird auf zwei kombinierten Laser-Stanz-Zentren von Trumpf und auf einer Laserschneidanlage von Bystronic.

Bei diesem Projekt war die hohe Passgenauigkeit der einzelnen Komponenten entscheidend. Sie zu erreichen, erfordert exakt geschnittene Blechteile. Dafür sind die Abwicklungen der 3D-Objekte genau zu berechnen. Einfluss haben nicht nur der Werkstoff, sondern auch die Maschinen und Werkzeuge zum Schneiden und Umformen. Dazu erläutert Thomas Seper: «Mit der Software von SPI können wir die benötigten Parameter bereits während der Konstruktion verwenden. Die exakten Daten befinden sich in einer im Hintergrund liegenden Datenbank. Das gewährleistet, dass wir die Fertigungsradien und Abkantfaktoren, die sich aus dem Biegen ergeben, schon während des Teileaufbaus im CAD-System berücksichtigen. Zudem erzeugt die Software von SPI eine WiCAM-XML-Datei mit den spezifischen Inhalten, die direkt von der Software PN4000 verwendet wird, um den NC-Code zu generieren und Maschinen anzusteuern. Darüber hinaus erhalten wir eine STEP-Datei, die uns das Bauteil so zeigt, wie es gefertigt in der Realität aussehen wird. Insgesamt sind die Abläufe also prozessorientiert, durchgängig und vor allem fehlerfrei.»

Umformgerecht optimieren

Auch in anderen Aspekten unterstützt die Software von SPI die Abläufe von der Konstruktion bis zum fertig umgeformten Blechteil beim Schweizer Feinblechexperten. Einzelteile werden parametrisch als 3D-Volumenmodell erstellt und können problemlos geändert und angepasst werden. Da die Bauteile häufig bereits konstruiert sind, verkürzt die Übernahme der bestehenden CAD-Daten die Durchlaufzeiten. Wie Thomas Seper berichtet, weisen die Blechverarbeiter ihre Auftraggeber auf geeignete Datenformate hin. Allerdings bekommen die Blechspezialisten in Bättwil nicht immer die korrekten Daten. «Da können schon mal falsche Innenradien, problematische Freistellungen und ungenaue Biegelinien enthalten sein», berichtet Thomas Seper. In solchen Situationen führte die Bearbeitung vormals zu vielen Nachfragen und unnötigen Verzögerungen.

Inzwischen haben die Blechspezialisten die Prozesse aber mit der Software von SPI deutlich verbessert. Sie haben eine durchgängige Prozesskette Blech verwirklicht. Für jedes Blechteil wird mit den richtigen Parametern aus der im Hintergrund laufenden Material- und Maschinendatenbank die exakt benötigte Abwicklung generiert. Fehlende Features oder massstäblich falsch gefertigte Bauteile gehören der Vergangenheit an. Ein erheblicher Vorteil der Software von SPI ist, dass sie auch scharfkantig konstruierte Bauteile toleriert und für die fertigungsgerechte Gestaltung neu aufbaut. Unabhängig davon, wie ein Bauteil konstruiert wurde, erzeugt die Software nach der Analyse der Daten neben der XML-Datei zusätzlich eine fertigungsgerechte STEP-Datei mit allen spezifisch benötigten Prozessinformationen, korrekten Freistellungen, Umformungen und Stanzungen. Es entsteht ein Prototyp, der das Bauteil so zeigt, wie es gefertigt wird. «Dank der Einbindung der Add-ins für die Ausgabeformate – wir nutzen diese für unsere Laser- und Biegemaschinen – können wir die Daten aus der Konstruktion unmittelbar in die Fertigung geben», resümiert Thomas Seper und ergänzt: «Das ist ein grosser Schritt hinsichtlich einer Automatisierung und Durchgängigkeit unserer Prozesse.»

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