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Mecadat / Ebel Werkzeugbau Stanz- und Ziehteile entstehen dank durchgängiger 3D-CAD/CAM-Lösung

| Autor / Redakteur: Wolfgang Bahle / M.A. Frauke Finus

Bei Ebel stehen die Zeichen auf Wachstum: Denn die Werkzeuge aus dem Sauerland, mit denen komplexe Stanz- und Ziehteile entstehen, sind in zahlreichen Branchen gefragt. Zum Erfolg trägt entscheidend die durchgängige 3D-CAD- und CAM-Branchenlösung Visi bei, die bei Ebel Werkzeugbau für hohe Flexibilität und kürzeste Durchlaufzeiten sorgt.

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Links die Unterseite des mit Visi konstruierten Folgeverbundwerkzeugs für die Halterung, rechts das Streifenlayout.
Links die Unterseite des mit Visi konstruierten Folgeverbundwerkzeugs für die Halterung, rechts das Streifenlayout.
(Bild: Mecadat)

Frank Ebel leitet seit 2001 als Inhaber und Firmenchef das Geschäft des auf Blechumformung spezialisierten Werkzeugbaus mit Sitz im sauerländischen Neheim, einem Stadtteil von Arnsberg. Die Keimzelle des Unternehmens war die im Großraum Arnsberg ansässige Leuchtenindustrie, die mit Stanz- und Umformteilen beliefert wurde. Aus dem einstigen Teilezulieferer wurde ein sehr erfolgreiches Unternehmen im Bereich des Präzisionswerkzeugbaus. Mit aktuell 28 Mitarbeitern zählt Ebel zwar zu den eher kleineren Werkzeugbauern, aber gerade das sieht der Firmenchef als Stärke an, vor allem in Sachen Flexibilität. Fertigungsseitig begegnet man den Herausforderungen mit einem hochmodernen Maschinenpark. Darunter befinden sich acht Fräszentren sowie zwei fast neue Drahterodiermaschinen.

Von der Methodenplanung sowie einer eventuellen Bauteiloptimierung über die Konstruktion und Fertigung des Werkzeugs bis hin zum Tryout deckt Ebel die gesamte Prozesskette ab. Seit Anfang 2012 konzentriert man sich in Neheim nur noch auf Werkzeuge für den Stanz- und Umformbereich sowie auf die Lohnfertigung. Außerdem beschäftigt sich der Werkzeugbauer seit einigen Jahren auch mit Entgratwerkzeugen, die unter anderem bei Alu-Druckgussteilen Verwendung finden und mit denen die Grate an der Innen- und Außenseite abgestanzt werden. Bei den Branchen fokussiert man sich zwar schwerpunktmäßig auf Automotiv, hat dies aktuell jedoch ein wenig zurückgefahren. Darüber hinaus ist Ebel in der Getränkeindustrie oder bei Herstellern von Freizeit- und Sportartikeln aktiv. „In der Fertigung arbeiten wir zweischichtig. Und da wir überwiegend Einzelteile und Kleinstserien mit teilweise schwierigen Geometrien fräsen, spielt für uns das Thema Programmierzeit eine wichtige Rolle“, erläutert Frank Ebel. „Ohne eine 3D-CAM-Software wäre vieles, was wir hier heute machen, nicht möglich. Vor allem im 5-Achs-Bereich.“

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Selbsterklärendes Bedienkonzept hat überzeugt

2003 hatte man sich in Neheim dafür entschieden, auf eine neue CAD- und CAM-Lösung umzustellen, mit der sich die gesamte Prozesskette, angefangen von der Werkzeugkonstruktion bis hin zu den NC-Programmen der Fräsmaschinen durchgängig abbilden lässt. Nach einem ausgiebigen Benchmark wurde die Entscheidung getroffen, die ersten Arbeitsplätze mit der 3D-Branchenlösung Visi auszurüsten. Dabei handelt es sich um eine aktuell 22 Module umfassende Produktfamilie für den Werkzeug- und Formenbau aus dem Hause Hexagon (früher Vero Software). Sebastian Feldmann, der bei Ebel das vierköpfige Konstruktionsteam leitet, erinnert sich, dass die Kollegen schon damals von dem selbsterklärenden Bedienkonzept und den Funktionen, die Visi bietet, ziemlich begeistert waren. Heute ist Visi in Neheim mit seinen entsprechenden Modulen an vier Konstruktions- und zwei CAM-Arbeitsplätzen (Fräsen mit bis zu fünf Achsen) installiert. Hinzu kommt eine Lizenz von Visi Peps Wire zum Drahterodieren sowie drei Viewer-Lizenzen, die auf PCs in der Fertigung installiert sind.

Neben zahlreichen anderen Merkmalen, mit denen Visi punktet, ist Feldmann von den wirklich durchdachten Funktionen überzeugt, die zum großen Teil unauffällig im Hintergrund arbeiten und den Werkzeugbaualltag stark erleichtern. Als Beispiel nennt er das Modul Progress, das bei der Abwicklung der Bauteile, der Erzeugung vom Streifenlayout und dem 3D-Werkzeugaufbau verwendet wird. Inzwischen hat sich das Modul bereits in der Nachfragephase als unverzichtbares Tool etabliert, zum Beispiel als sichere Basis zur Vorkalkulation. „Hat uns der Kunde im Rahmen der Anfrage die Step-Datei des herzustellenden Teils mitgeliefert, bewerten wir im ersten Schritt die Zeichnung, zum Beispiel die Toleranzen und wonach wir uns richten müssen. Und wir überprüfen – bevor wir das Angebot erstellen – die Machbarkeit", beschreibt Feldmann die Vorgehensweise. Das ist dann der Punkt, an dem Visi ins Spiel kommt: „Wie sieht also das Teil aus, wenn wir es abwickeln? Hierzu richten wir das Teil erst mal aus und ziehen die Haut ab.“ Meistens die innere, was sich bewährt hat. „So erhalten wir mit wenigen Mausklicks das Platinenmodell.“ Über die Simulation erkennt Visi beispielsweise auch eventuelle Sicken oder Dickenabschwächungen, die dann automatisch eingefärbt werden. „So können wir sofort sehen, ob das Teil überhaupt herstellbar ist und ob nicht zum Beispiel die Sicken vergrößert werden müssen.“ Das ist eine Sache von ein bis zwei Minuten, allerhöchstens, meint der Konstruktionschef und man merkt, dass er auch nach eineinhalb Jahrzehnten Erfahrung von Visi immer noch begeistert ist.

Ist das Teil in Ordnung, wird bei Ebel bereits im Vorfeld eine vereinfachte Methode entwickelt, was mit Visi simpel umzusetzen ist. Konstrukteur Feldmann zeigt als Beispiel auf eine Blechplatte, die in einen Geldautomaten von Diebold Nixdorf eingebaut wird. „Darüber laufen die Geldscheine, weshalb die kleinen Fenster, die man hier sieht, zu den Außenkanten eine Toleranz von 5/100 mm haben. Das wurde mit Visi abgewickelt – und die Methode stand ohne weiteres Zutun.“ Dies macht man schon deswegen, um dem Kunden gegenüber sagen zu können, wie der Angebotspreis zusammengekommen ist. „Wir überlegen uns also bereits im Vorfeld, wie das Teil fertigfallend aus dem Werkzeug kommt, definieren die einzelnen Biegestufen und stellen in Visi schon mal einen kurzen Streifen her.“ Visi definiert in diesem Stadium beispielsweise bereits die benötigte Press-, Biege- und Stanzkraft. Man könnte also bei jeder einzelnen Kante schon die jeweilige Biegekraft hinterlegen. „Das würde aber für die reine Methodenplanung zu weit gehen. Doch wir wissen bereits jetzt, wie groß das Werkzeug sein muss und können dementsprechend die Kalkulation aufbauen.“

Stark ist Visi auch bei der Simulation von Tiefziehprozessen. Dabei wird sofort ersichtlich, wie man die Anbindung idealerweise auslegt, erklärt Sebastian Feldmann und zeigt auf ein Tiefziehteil. „In diesem Fall sind das Bögen, was man Spinnenanbindung nennt. Diese gewährleistet, dass ich das Material gleichmäßig aus allen Richtungen runterziehen kann. So wird das Teil step by step gezogen, bis die runde Form erreicht ist.“

Normteilebestellung direkt im 3D-CAD auslösen

Besonders der Aspekt Schnelligkeit ist wichtig, unterstreicht Firmenchef Frank Ebel. „Denn der immer stärkere Konkurrenzdruck – gerade aus Asien – zwingt uns, dass wir sehr viele Werkzeuge in kurzer Zeit fertigstellen müssen, und zwar ohne die kleinsten Abstriche an die Qualität.“ Bei eiligen Aufträgen beträgt die Durchlaufzeit heute nur noch sechs bis zehn Wochen – von der Konstruktion bis zum fertig abgemusterten Werkzeug, wie Frank Ebel nicht ohne Stolz betont. Rund 50 Werkzeugneubauten werden so pro Jahr im Schnitt gestemmt. Dies wäre ohne ein System wie Visi nicht zu schaffen.

Zur Schnelligkeit trägt auch bei, dass man die kompletten Werkzeugaufbauten – bis auf die Säulengestelle, die man selbst konstruiert und herstellt – von den einschlägigen Anbietern fertig bezieht. Das geht relativ einfach, weil die Normteilekataloge von Herstellern wie Meusburger, Strack, Hasco oder Fibro direkt hinterlegt sind. Solche Bibliotheken sind in der CAD-Welt natürlich seit langem Standard, das Auswählen und ‚Hineinbauen‘ geht aber mit Visi besonders schnell, da fast alle Arbeitsschritte automatisiert ablaufen. „Und es gibt so praktische Details wie dieses: Ich lade zum Beispiel eine Formplatte aus dem Katalog in mein Werkzeug und kann direkt aus Visi heraus den Bestellvorgang für dieses Teil auslösen.“

Für die Branche typisch ist, dass bei Folgeverbundwerkzeugen die Biegestempel immer noch mal nachgefräst werden müssen. Oft mehrere Male, bis alles exakt passt. „Dabei hilft uns das durchgängige und assoziative Datenmodell, womit wir auch im CAM-Bereich sehr flexibel sind", betont Frank Ebel. Grundsätzlich werden in Neheim alle NC-Programme vom 3D-Solid in der Fertigung abgeleitet. In der Fräsabteilung gibt es hierfür ein kleines Büro, in dem sich zwei CAM-Arbeitsplätze befinden. Hier programmieren die Mitarbeiter, die auch die Fräszentren bedienen, selbst. So haben diese ebenfalls die Möglichkeit, die eine oder andere kleinere Änderung am Bauteil zu machen, um zum Beispiel einen Eckenradius anzupassen, der sonst nur schwer zu fräsen gewesen wäre. Probleme, die größere Eingriffe erfordern, gehen natürlich an die Konstruktion zurück. Ähnlich verhält es sich beim Drahterodieren.

Neben der Schnelligkeit und seinem komplett durchgängigen Bedienkonzept beeindruckt Visi in Neheim auch damit, dass es sehr leicht erlernbar ist, wie Firmenchef Ebel unterstreicht. Das reduziert die Einarbeitungszeit von neuen Mitarbeitern auf ein Minimum und macht eine externe Schulung oft unnötig. Zumal beim Drahterodieren mit dem Modul Peps Wire mit der gleichen Bedienoberfläche gearbeitet wird. „Mich fasziniert zudem, welch hohen Reifegrad inzwischen die nahezu perfekt funktionierende Streifenerzeugung mit Progress erreicht hat“, ergänzt Sebastian Feldmann. „Visi ist jetzt schon so weit, dass sich nach allen Biegeoperationen – parallel dazu finden dabei ja unter anderem die Schnittermittlungen statt – nur noch ein Versatz von wenigen Zehntel Millimetern ergibt.“

Hexagon/Visi auf der Stanztec 2020: Halle GS, Stand A-23

Weitere Meldungen zur Stanztec finden Sie in unserem Special.

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