3D-Simulation In der Kleinserienfertigung ganz groß

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Blech-Umformspezialist Stickel vertraut auf eine 3D-Simulation mit Fastsuite, um die Effizienz und Leistung in der Fertigung zu steigern.

Die konsequente Nutzung der Digitalisierungsmöglichkeiten bedeutet, den Folgeauftrag bereits zu programmieren während der vorherige noch bearbeitet wird. So kann die Laufzeit einer Anlage und damit auch die Produktivität erhöht werden. Bei den klassischen Programmiermethoden wie beispielsweise dem Teachen muss hingegen das Ende des Fertigungsprozesses abgewartet werden. Dann erst wird programmiert, so dass beispielsweise der Schweißroboter währenddessen nicht genutzt wird. Mithilfe einer Simulationssoftware kann dies vermieden und so die Kapazität erhöht werden.

Die sich aus der Simulation ergebenen Vorteile sind vielseitig und überzeugend, müssen aber zunächst bewusst sein. Die deutlichste Sprache sprechen hierbei, wie immer, konkrete Erfahrungen aus realen Anwendungen. Hier lohnt ein Blick auf die Zusammenarbeit der Cenit mit der Stickel GmbH.

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Komplette Wertschöpfungskette

Stickel ist ein prämierter schwäbischer Blech-Umformer mit knapp 100 Mitarbeitern, der seit langem unter anderem für die Porsche AG Prototypen und Kleinserien fertigt. Zu seinen Kernkompetenzen gehört das Beherrschen der Fügeprozesse, aber auch ein Höchstmaß an Flexibilität und Änderungsmanagement. Das Unternehmen kann auf Wusch die komplette Wertschöpfungskette abbilden – von der Konstruktion bis zum fertigen Bauteil. Stickel ist seit mehr als 20 Jahren Kunde der Cenit, dem Entwickler der 3D-Simulationssoftware Fastsuite E2. Gestartet war Stickel mit Fasttrim, einem der Vorgänger von Fastsuite. Stickel, ursprünglich stark auf Automotive fokussiert und heute auch Lieferant anderer Industrien, wie Medizintechnik und sogar Seilbahnen, hat somit mehrere Software-Zyklen mitgemacht und blieb stets der Cenit verbunden. Fastsuite wird von Stickel für das Rollfalzen, das Punktschweißen und Kleben verwandt. Die positiven Erfahrungen sind so groß, dass von Stickel die Aussage „Rollfalzen macht keinen Sinn ohne Fastsuite“ stammt.

Mehr Effizienz im Presswerk

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Presswerke sind eine Millioneninvestition, entsprechend viel Output erwartet man von ihnen. Wie lassen sich Kosten senken und die Effizienz erhöhen? Vor dem Hintergrund der Herausforderungen von Qualität, Flexibilität, sinkenden Losgrößen und Verfügbarkeiten gilt es die Produktion für den steigenden Kostendruck fit zu machen. Lösungen, die Sie sofort in Ihrem beruflichen Alltag unterstützen, finden Sie als Entscheider auf unserer praxisnahen Fachtagung.

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Hervorzuheben ist, dass Stickel zwar unverändert stark im Automobil-Sektor aktiv ist, Wachstum aber primär in anderen Branchen realisiert wird. In diesen war man zuvor noch nicht so stark vertreten. Stets achtet der auch international arbeitende Mittelständler auf gute Partnerschaften. Diese sind in Zeiten fragiler Lieferketten umso wichtiger. Stickel spürt zwar Lieferverzögerungen bei Blech und Preiserhöhungen, die Lieferfähigkeit ist aber nicht gefährdet. Die guten Partnerschaften zeichnen sich auch dadurch aus, dass die Kunden die notwendigen Informationen bekommen, um aus der bei Stickel gefertigten Kleinserie Rückschlüsse für die künftig zu fertigende Großserie zu erhalten.

Ersatzteile können auch Prototypen sein

Der Porsche-Zulieferer fertigt nicht nur „echte“ Prototypen für künftige Modelle und Kleinserien, sondern auch einzelne Ersatzteile für ältere Modelle. Ist beispielsweise ein älterer Porsche 911 in einen Unfall verwickelt und benötigt eine neue Motorhaube, so wird diese von Stickel streng nach Originalvorgaben gebaut. Die Vorgaben beinhalten auch eine hohe Detailtreue, beispielsweise bei einer Schweißnaht. Hinzu kommt viel Handarbeit. Wird ein Ersatzteil erstmals angefertigt, gibt es i.d.R. noch keine CAD-Daten, die eingespielt werden können. Für derartige Fälle suchen sich die Mitarbeiter eine Vorlage – notfalls im Museum – und scannen diese mit einer 16 MB-Spezialkamera ab.

Ob Einzelteilfertigung oder Kleinserie, eines haben die Aufträge gemeinsam: Die eigentliche Maschinenbelegung kann maßgeblich durch den Einsatz einer Simulationssoftware reduziert werden. Dann kann der nächste Auftrag bereits programmiert werden, während der vorherige noch läuft. Bei einer Großserie, die eine Maschine über Wochen oder Monate belegt, ist ein Maschinenstillstand zur Vorbereitung der Anschlussserie relativ unbedeutend. Bei permanenten kleineren Stückzahlen – nicht. Daher setzt Stickel auf den richtigen Mix aus eigenem technologischen Know-how und Produktivitätserhöhung dank Simulationssoftware.

Die Stickel GmbH Blech- und Umformtechnik unterstützt ihre Kunden nicht nur durch die Expertise, kleine Serien flexibel und mit großem Know-how fertigen zu können, sondern auch mit der Kompetenz, das hierfür notwendige Werkzeug anbieten zu können – incl. Eigenbau. Bei der Prozesskette wird Wert auf viel Inhouse-Leistung gelegt. Lediglich bei der Oberflächenbehandlung arbeitet man mit einem langjährigen Partner zusammen.

Was Simulation kann

Fastsuite ist eine Simulationssoftware, die den gesamten Fertigungsprozess abdeckt und die Maschinenlaufzeit signifikant erhöht. Simulation bedeutet, dass das Layout der Anlagen/ Maschinen bereits vor deren Bestellung im Gebäude abgestimmt werden kann. Bei Bestandsmaschinen und -bauten ist Layout-Simulation sinnvoll, wenn eine Maschine ausgetauscht werden soll, bzw. damit es immer „flutscht“. Unter Maschinen werden hierbei auch Roboter verstanden. Anders als beispielsweise ein starres Bearbeitungszentrum, das lediglich zugänglich sein muss, können sich Roboter horizontal und vertikal frei bewegen und dabei auch mit Werkstücken hantieren. Das mit CAD-Daten der Maschinen hinterlegte Layout ist von Vorteil für die laufende Fertigung. Denn so können die CAD-Daten von seitens der Kunden angefragten Werkstücke leicht mit den CAD-Daten der Maschinen abgeglichen werden. Die Frage „Gibt es seitens der Maschinen oder der Wege Restriktionen?“ wird automatisch beantwortet. Diese – sowie das eigene Know-how – ermöglichen Stickel, das Angebot einer Machbarkeitsberatung. Ergänzt wird diese durch das Aufzeigen von Einsparpotentialen. Beim Einsatz von Robotern kann zudem sichergestellt werden, dass die Werkstücke nirgends anstoßen. Zugleich kann der Roboter einfach programmiert werden. Dies während er einen anderen Auftrag abarbeitet. Dies erhöht die Maschinenverfügbarkeit. Das noch immer weit verbreitete Teachen mindert hingegen die Produktivität und verteuert unnötig die Maschinenstundensätze. Im Hinblick auf die Erfüllung der Kundenvorgaben ist das Teachen zudem problematisch, da der Kunde genaue Vorgaben zum Punktschweißen macht. Diese zu erfüllen, ist mittels Fastsuite einfacher und machbarer.

Stickel fasst zusammen: „Dass die Anlage genauso im CAD bzw. im Simulations-Programm an der Stelle abgebildet ist, wie sie in Wirklichkeit dasteht (…) ist enorm hilfreich.“

Wenn alles digitalisiert wurde, kann, wie bei der Stickel GmbH, „also während die Anlage produziert, das neue Programm vorbereitet werden. Ich spiele es dann im Prinzip nur noch ein“, so der Fastsuite-Experte und langjährige Stickel-Betreuer Obmann. „Und fertig!“

Heiko Obmann sieht längere Integrationszeiten bei komplexen Technologien durchaus positiv: „Ja und wahrscheinlich kann man auch sagen: Je umfangreicher heute der Programmieraufwand ist, desto größer ist der Nutzen durch Fastsuite.“

,, Rollfalzen, Punktschweißen und Kleben lassen sich ideal mit Fastsuite automatisieren.' Die händische Programmierung inkl. Teachen ist bei allen drei Technologien anspruchsvoll und erfordert ein Höchstmaß an Konzentration. Fastsuite kann diese bisher menschliche Tätigkeit mittels Zusammenführen der CAD-Daten Werkstück mit Anlage und unter Berücksichtigung der Bearbeitungstechnik übernehmen.'

Die beiden Verantwortlichen der Stickel GmbH, CEO Matthias Stickel und Projektleiter Tobias Gericke, sagen daher offen: „Wir können unseren Kunden nur mit entsprechend leistungsfähiger Software die besten Produkte und Dienstleistungen anbieten. Bei der Produktion von kleinen Stückzahlen müssen wir sehr effizient, flexibel und schnell sein – und Fastsuite ermöglicht uns dies.“

Die erwähnte Effizienz mit Hilfe von Fastsuite bedingt einen Vorteil beim Kleben: Bei diesem Fügeprozess ist die Technik ausgereift und die Applikation bekannt. Der Nutzen der Simulationssoftware besteht hier in der Geschwindigkeit, mit der die Datensätze in der Kleberaupe hinterlegt werden können.

Stickel selber nutzt Fastsuite zur Programmierung der drei bereits genannten Prozesse Schweißen, Rollfalzen und Kleben. Das eigene 3D-Lasersystem wird mit dem 3D-Laser der Trumpf-Software programmiert und die Fasttrimm Software wird für den Vorrichtungsbau verwendet. Dazu kommt Durchsetzfügen (Kaltfüge-Verfahren im Aluminiumbereich). Stickel verarbeitet heute Stahl, Edelstahl und Aluminium sowie Buntmetalle.

Ablauf einer Programmierung

Nachdem Stickel zügig das Programm integriert hatte, konnte es losgehen. Der Ablauf wiederholt sich seitdem: Die CAD Daten für das Bauteil und die Vorrichtung werden geladen. Dazu werden entsprechende Schweiß-, Falz- oder Klebe-Information abgefragt. Hierbei handelt es sich in der Regel um das Fachwissen des Kunden. Fastsuite muss mitgeteilt werden, wo was mit welcher Intensität getan wird. Obmann „Im Prinzip verbinden wir die CAD-Daten mit den entsprechenden Fertigungsinformationen. Und dann geht's los.“ Da Aufträge wiederkehrend sei können, speichert Stickel alle Daten lokal.

Egal ob bei den typischen „Stickel-Tätigkeiten“ Falzen, Kleben oder Schweißen oder bei anderen Aufgaben – die Simulation bietet im Vergleich zum Teachen Qualitätsvorteile. Ein Teach-Verfahren ist immer manuell und damit grundsätzlich erstmal fehleranfällig. Augenmaß ist gefragt. Heiko Obmann: „Wenn ich dann anfange, bestimmte Punkte anzufahren kann ich einen gewissen Toleranzbereich nicht vermeiden.“ Bei derartigen Teach-Tätigkeiten spielt die Tagesform des Mitarbeiters durchaus eine Rolle, vielleicht auch nur der Wochentag (Montag!). Oder, um Obmann wieder zu zitieren: „Die Brille sitzt morgens auch mal schief….“

Partnerschaft macht es aus

Stickel war bereits maschinell ausgestattet, bevor man sich für Fastsuite entschied. Hier relevant war eine Kuka-Anlage. Mit dieser Anlage wurden bereits die Fügetechniken Schweißen, Kleben und Rollfalzen getätigt. Allerdings musste die Anlage immer stillstehen, wenn der nächste Auftrag mittels Teachen programmiert wurde. Dies erhöht gerade bei der hier gegebenen Prototypen- und Kleinserienfertigung die Rüst- und damit auch die Stückkosten massiv. CEO Matthias Stickel nennt ein konkretes Arbeitsbeispiel: „Eine Motorhaube besteht in der Regel aus einem Innen- und einem Außenblech. Diese beiden Komponenten müssen zunächst miteinander verklebt werden, danach werden die Außenkonturen per Rollfalzen miteinander verbunden. Dafür setzte Stickel die Anlage ein.“

Der Bedarf für eine Produktivitätsverbesserung war somit gegeben, aber warum entschied man sich für Fastsuite? Die spontane Antwort des Vertrieblers Obmann „weil wir die Besten sind“ mag zwar stimmen, aber letztlich entscheidet ein Technologie-affines Unternehmen wie Stickel nach harten Fakten. Da Stickel bereits in den 90er Jahren anfing, mit dem Fastsuite-Vorgängerprodukt Fasttrim zu arbeiten, bestand eine gewisse Vertrautheit zu Cenit und Obmann. Dieses Vertrauen und die positiven Erfahrungen mit Fasttrim waren die Grundlage für die Entscheidung. Stickel erinnert sich noch an das erste Mal bei dem Fastsuite eingesetzt wurde. Dies war gleich ein komplexes Forschungsprojekt. Hier hat die Cenit dem Unternehmen unter die Arme gegriffen, um das Projekt zu beschleunigen. Es wäre auch ohne die Hilfe gegangen, doch hätte es länger gedauert. Solche gemeinsamen Erlebnisse machen eine Partnerschaft aus. Diese gleiche Art der Partnerschaft, wie hier zum Lieferanten Cenit, pflegt Stickel auch zu seinen Kunden. Man hilft sich gegenseitig im Sinne des Gesamterfolges.

Cenit

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Dossier digitale Blech- und Rohrbearbeitung

Digitalisierung III

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