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CAD / CAM Digitale Werkzeuge machen den Werkzeugbau wettbewerbsfähig

| Redakteur: Dietmar Kuhn

Der deutsche Werkzeug- und Formenbau ist stark gefordert. Der enorme Kostendruck, den die Konkurrenz aus Asien durch Billigangebote und Produktpiraterie erzeugt, erlaubt dem Werkzeugbau im Hochlohnland Deutschland nur eine Fitnesskur mit außerordentlich hoher Innovationsfähigkeit und intelligenten Strategien. Zentraler Bestandteil sind digitale Werkzeuge, zum Beispiel aus dem Bereich CAD / CAM.

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Prof. Dr.-Ing. Michael Zäh, Leiter des Institutes für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) in Garching, hält den deutschen Werkzeugbau für gefährdet: „Eine Abgrenzung zu billigen Mitbewerbern oder Kopierern erreichen wir nur über Alleinstellungsmerkmale.“ Bild: Kuhn
Prof. Dr.-Ing. Michael Zäh, Leiter des Institutes für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) in Garching, hält den deutschen Werkzeugbau für gefährdet: „Eine Abgrenzung zu billigen Mitbewerbern oder Kopierern erreichen wir nur über Alleinstellungsmerkmale.“ Bild: Kuhn
( Archiv: Vogel Business Media )

Das Bedrohungsszenario, das Prof. Dr.-Ing. Michael Zäh, Leiter des Institutes für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) in Garching, zeichnet, ist ziemlich dunkel: „Ein Verlust an Wettbewerbsfähigkeit in den letzten Jahren gegenüber anderen Ländern, insbesondere aus dem asiatisch-pazifischen und dem osteuropäischen Raum, ist in erster Linie auf die hohen Kosten des Faktors Arbeit am Standort Deutschland zurückzuführen“, weiß Zäh zu berichten.

Deutsche Werkzeugbauer brauchen Alleinstellungsmerkmale

Demnach werden international mit Deutschland noch Werte wie Qualität, Perfektion und Beherrschung von Komplexität in Verbindung gebracht, dennoch bedingt gerade das Lohnkostenniveau starken Konkurrenzdruck. Abwarten, bis Billiglohnländer das gegenwärtige Kostenniveau erreicht haben, könnte fatale Folgen haben. Eine Kehrtwendung ist laut Expertenmeinung nur mit Alleinstellungsmerkmalen zu schaffen, die ausschließlich für den Standort Deutschland gelten.

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Schaffen können Deutschlands Werkzeugbauer dies beispielsweise mit den zur Verfügung stehenden digitalen Werkzeugen, die sich in die Kategorie Digitale Fabrik einordnen lassen. So weiß auch Dipl.-Ing. Christian Donitzky, Prozessplanung Digitale Fabrik beim Automobilzulieferer Webasto AG, über erfolgreiche Projekte zu berichten, wobei Lösungen viel schneller gefunden wurden als auf den bisher bekannten und ausgetretenen Wegen vergangener Tage.

„Im Projekt BR204 haben wir ein gutes Beispiel, wie ein Produkt mit neuer Produktionstechnik in Zusammenarbeit mit dem Anlagenlieferanten erfolgreich realisiert wurde“, meint Donitzky. Ausgangsdaten waren in diesem Projekt das Produkt sowie der Herstellungsprozess für eine Trägerplatte zur Fertigung eines PU-geschäumten Schiebehimmels für ein Automobil.

Durch Zusammenarbeit gelangen Werkzeugbauer zu praktischen Lösungen

Ein Vier-Gelenk-Wellenträger, der ursprünglich ins Auge gefasst wurde, musste wieder verworfen werden, weil er in seiner Dimension, mit der Technik und der Ergonomie nicht geeignet war. Die zweite Variante Werkzeugträger in Buchform war ursprünglich aus Sicht der Planung vor allem beim Öffnen des Werkzeugträgers zu groß und es dauerte zu lange. Aus ergonomischer Sicht war dieses Modell jedoch gut geeignet. Letztendlich kam diese Variante auch zum Einsatz. Nicht zuletzt auch deswegen, weil Webasto den Werkstückträger gemeinsam mit seinen Partnern über verteilte Standorte entwickeln und optimieren konnte.

Dafür bedarf es auch entsprechender Mitarbeiter, die sich mit diesen neuen Techniken auskennen und damit umgehen können. Sind sie rundum fit, kann ein Werkzeug-Projekt in kürzester Zeit, kostengünstig und qualitativ hochwertig durchgeführt werden. Darauf kommt es vor allem beim Werkzeugbau in der Serienfertigung an.

So ist der Premium-Hersteller Audi auf die Idee gekommen, ein spezielles Entwicklungsprogramm aufzulegen. „Unser Projekt Speed“, verrät Bernhard Arbesmeier vom Audi-Werkzeugbau, „umfasst genau die drei Ziele: Durchlaufzeit, Qualitätssteigerung sowie die Kostenreduzierung.“

Digitaler Werkzeugbau erlaubt deutliche Kostensenkungen

Dieses Projekt, das noch bis 2010 läuft, soll dann die Fertigung eines Serienwerkzeuges in nur sechs Monaten möglich machen. Dazu beitragen wird vor allem der digitale Werkzeugbau.

Mit Berechnung und Simulation wird dann der Prozess theoretisch so abgesichert und optimiert, dass der SOP (Start of production) sich problemlos gestalten lässt. „Für neue Fahrzeuge kommen sehr oft auch neue Materialien sowie unbekannte Prozesse zur Anwendung und dazu noch Produkte mit komplexen Bauteilgeometrien. Aufgrund der fehlenden Erfahrung sinkt dabei zunächst die Qualität der Werkzeuge. Dies werden wir am Ende unseres Speed-Projektes völlig ausschließen können“, verspricht Arbesmeier.

Schnelle Bauteiländerung spart Zeit und Geld

Startet ein solches Werkzeug-Projekt, dann liegen noch nicht die Enddaten des Bauteiles fest oder es gibt Änderungen am Bauteil. Um den Werkzeugbauer nicht allzu lange warten zu lassen, müssen die Modifikationen am Bauteil schnellstmöglich erledigt werden.

Dazu bedienen sich die Werkzeugentwickler geeigneter CAD/CAM-Programme, die in eine funktionierende PLM-Schiene eingebunden sind. Diese Situation beschreibt Dipl.-Wirtsch.-Ing. Matthias Schneider von der VSG Software & Services GmbH damit, dass der Werkzeugbauer oft am Ende der Produktionskette von knappen Budgets und überschrittenen Terminen betroffen ist.

„Die Herstellungszeiten hochkomplexer Werkzeuge und die Erhöhung der Fertigungstaktzeit ist heute auf wenige Monate bis einige Wochen geschrumpft“, weiß Schneider aus Erfahrung. „Die höheren Qualitätsanforderungen, die geforderte Standzeit der Werkzeuge sowie die Steigerung der Fertigungstaktzeiten fordern daher schnelle und qualitativ hochwertige Werkzeugkonstruktionen“, führt Schneider weiter aus. Der entscheidende Punkt liegt dabei in einer zukunftsorientierten Cax-Lösung, mit der schnelle Änderungen möglich sind.

Digitale Werkzeuge sind für den Werkzeugbau unverzichtbar

Ein Beispiel solcher Änderungen ist vor allem der typische Aufbau von Schmiedewerkzeugen einer Schaltgabel. Aufgrund der mehrstufigen Schmiedefolge – so genannter Stadiengänge – sind große Unwägbarkeiten in der Zeit- und Kostenschätzung bei der Werkzeugherstellung gegeben. An dieser Stelle kann beispielsweise Simulationssoftware eine wesentliche Unterstützung geben, indem die einzelnen Stadiengänge schnell und einfach ermittelt werden können.

„Digitale Werkzeuge, wie CAD/CAM-Systeme oder ERP-Systeme, sind unter den genannten Aspekten von Bedeutung“, meint Prof. Zäh, „und sie bieten in zahlreichen Fällen effiziente Schnittstellen zwischen Produkt- und Prozessentwicklung.“ Insgesamt betrachtet bilden die digitalen Lösungen nur einen Teil moderner Hilfsmittel für den wettbewerbsfähigen Werkzeugbau ab, aber ohne sie könnten Schnelligkeit und Qualität unter dem massiven Kostendruck kaum erreicht werden. MM

(ID:215977)