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AnwenderberichtNC-Programme sind stets up to date

Strangpress-Werkzeuge für Aluminiumprofile herzustellen, ist eine Wissenschaft für sich. Um die Qualität der Profile zu optimieren, sind an den Werkzeugen nach dem Probepressen eventuell noch kleinere Korrekturen erforderlich. Die 3D-CAD/CAM-Lösung TopSolid erlaubt es dem Werkzeughersteller Exco Extrusion Presswerkzeuge, diese Änderungen schneller in den Konstruktionsmodellen nachzuziehen. Dadurch kann er Kunden bei der Fertigung von Folgewerkzeugen eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit garantieren.
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Anwenderbericht: NC-Programme  sind stets up to date

Beim Strangpressen von Aluminiumprofilen werden Aluminiumblöcke mittels eines Pressstempels und einer Pressscheibe durch ein auf etwa 480 °C erwärmtes Werkzeug aus Warmarbeitstahl gedrückt, das den Profilen ihre Kavität und äußere Form gibt. Die Herausforderung bei der Konstruktion und Fertigung dieser Strangpress-Werkzeuge besteht darin, bei komplex geformten Querschnitten mit mehreren Durchbrüchen und unterschiedlichen Wandstärken einen gleichmäßigen Materialdurchfluss und eine nahtlose Verschmelzung des Materials sicherzustellen, damit sich die bis zu 50 m langen Profile nach dem Austritt aus dem Werkzeug nicht verformen und auch keine sichtbaren Nahtstellen aufweisen. Je nach Aluminiumlegierung und Pressgeschwindigkeit werden dazu Schwundmaße berücksichtigt.

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Strangpresswerkzeuge zu konstruieren und zu fertigen, erfordert deswegen viel Erfahrung. „Der Durchfluss lässt sich noch nicht am Rechner simulieren, weil beim Strangpressen einfach zu viele Einflussfaktoren berücksichtigt werden müssen“, sagt Marc Brian Schuhmacher, Geschäftsführer der Exco Extrusion Presswerkzeuge GmbH in Obertshausen. „Neben dem Werkzeug spielen die Zusammensetzung des Aluminiums, die Temperatur des Blocks, die Pressenausrichtung und der optimale Prozess an der Presse eine wichtige Rolle.“ Um ein optimales Ergebnis zu erzielen, sind deshalb manchmal an den Werkzeugen nach dem Probepressen noch Korrekturen erforderlich – je nach Art und Umfang entweder durch die Korrekturabteilung des Strangpresswerks oder durch den Werkzeughersteller. Das erfordert eine enge Abstimmung zwischen beiden Partnern, insbesondere wenn die Ergebnisse dieses Optimierungsprozesses bei der Konstruktion von Folgewerkzeugen berücksichtigt werden sollen. Denn Strangpress-Werkzeuge unterliegen einem Verschleiß durch die beim Pressen entstehende Reibung. Bei hoher Tonnage werden deshalb Folgewerkzeuge notwendig.

Obwohl 60 bis 70 Prozent der in Obertshausen entwickelten und gefertigten Werkzeuge eigentlich Unikate sind, werden sie also bedingt durch den Verschleiß vielleicht ein paar Jahre später und in eventuell optimierter Form nochmals gebaut. Der Anteil von Folgeaufträgen liegt zwischen 30 und 40 Prozent. „Unsere Kunden schätzen deshalb unsere durchgängigen Informationsprozesse“, betont Schuhmacher. „Diese erlauben es uns, auf das bei früheren Projekten gewonnene und in der Datenbank gespeicherte Know-how zurückzugreifen, um auf diese Weise direkt ein optimiertes Werkzeug anbieten zu können.“

Flexibler bei Änderungen

Die Möglichkeit, bestimmte Werkzeuge beziehungsweise Werkzeugteile einfacher ändern und die davon abgeleiteten NC-Programme schneller aktualisieren zu können, war der ausschlaggebende Grund für die Anschaffung der durchgängigen 3D-CAD/CAM-Lösung TopSolid von Missler Software. Denn die zuvor eingesetzte 2D-Software hatte den Nachteil, dass sich nachträgliche Änderungen an den Werkzeugen nur mit einem gewissen Aufwand einpflegen ließen, da es sich nicht um ein vollparametrisches System handelte. Abgesehen von der guten Unterstützung der bei Exco Extrusion eingesetzten Fertigungsverfahren sprach für TopSolid auch der Umstand, dass einer der Anwender die Vorzüge der Software bei der Konstruktion von Strangpresswerkzeugen kennen und schätzen gelernt hatte. „Ich habe schon mit verschiedenen CAD-Systemen gearbeitet, aber keines bietet bei Modelländerungen so viel Flexibilität, ohne dass die Assoziativität zur CAM-Geometrie verloren geht“, berichtet Projektleiter Erwan Godard. „Dadurch kann man die NC-Programme sehr schnell aktualisieren.“ CAD- und CAM-Funktionen seien optimal integriert und man sehe, dass die Funktionalität mit Blick auf die Anforderungen der Mitarbeiter in der Werkstatt entwickelt worden sei.

Exco Extrusion beschaffte vor drei Jahren die ersten TopSolid-Lizenzen, die auf drei Konstruktions- und Programmier-Arbeitsplätzen parallel zu der proprietären 2D-Lösung genutzt werden. Derzeit sind vier Anwender in Konstruktion und CAM-Programmierung auf TopSolid geschult und arbeiten regelmäßig mit der Software, die von Missler-Vertriebspartner West installiert wurde, der auch die Postprozessoren für die Anbindung an die Fräszentren und die Drahterodiermaschine programmierte beziehungsweise an die Anforderungen des Unternehmens anpasste. „Wir haben ein sehr partnerschaftliches Verhältnis zu unserem Ansprechpartner bei West, der sehr schnell auf unsere Fragen reagiert und uns oft über Netviewer online die Lösung zeigt“, lobt Godard.

Makros nehmen 70 Prozent der Programmierarbeit ab

Die Anwender nutzen TopSolid unter anderem, um die Graphit-Elektroden für das Senkerodieren komplex geformter Einlaufkanäle zu konstruieren und zu fräsen. Diese Elektroden müssen nämlich absolut identisch sein, was bei dem früheren Prozess mit mehreren, zum Teil manuellen Operationen relativ schwierig war und vor allem viel Zeit kostete. Um die Kanallängen variabel erodieren zu können, hat West zudem eine Zusatzfunktion programmiert. Sie ermöglicht es den Konstrukteuren, die Länge des Kanals beziehungsweise die Höhe der Elektrode über eine frei gezeichnete 3D-Kurve zu definieren. „Die Kurve ist voll assoziativ zum CAM-Modell – will heißen: Ziehe ich sie an einer bestimmten Stelle ein paar Millimeter höher oder tiefer, passen sich die Fräsbahnen für die Erzeugung der Elektrode automatisch an“, erläutert West-Geschäftsführer Ulrich Alt.

Der Missler-Vertriebspartner unterstützte die Anwender aber vor allem bei der Programmierung von verschiedenen Makros, mit denen sie Bearbeitungsfolgen – wie zum Beispiel das Taschenfräsen – schneller programmieren können. Statt die einzelnen Bearbeitungsschritte interaktiv auswählen zu müssen, leitet das System den Programmierer durch einen Dialog und schlägt ihm bestimmte Operationen vor, die er akzeptieren oder ablehnen und durch eigene Operationen ersetzen kann. „Selbst bei speziellen Werkzeugen nimmt mir das Makro 70 Prozent der Programmierarbeit ab, was für uns sehr wichtig ist“, sagt Projektleiter Godard. „Wir fertigen ja keine Serienteile, sondern viele unterschiedliche Komponenten, und müssen deshalb in der CAM-Programmierung unbedingt schnell und zuverlässig sein.“ Mit TopSolid könne man zu 99 Prozent sicher sein, dass die Bearbeitung korrekt berechnet werde. „Außerdem haben wir die Möglichkeit, die NC-Programme gleich auf Kollisionen zu prüfen, da wir direkt in der Maschinenumgebung programmieren.“

Die Optimierung der NC-Programme unter dem Gesichtspunkt der Maschinenlaufzeit spielt zwar für Exco Extrusion keine extrem wichtige Rolle, eben weil die Firma keine Serienteile fertigt. Dessen ungeachtet trägt TopSolid bei der Fertigung von bestimmten Komponenten aber ganz maßgeblich zu einer schnelleren Bearbeitung bei. „Wir gewinnen Zeit, weil wir für die Bearbeitung bestimmter Konturen nicht mehr drei oder vier unterschiedliche Operationen benötigen – Fräsen, Erodieren, noch mal Fräsen und vielleicht auch noch Polieren“, fährt Godard fort. „Wir können sie gleich auf einer CNC-Fräse schruppen und mit hoher Oberflächenqualität schlichten.“

Der Anteil der mit TopSolid modellierten und programmierten Komponenten wird nach Einschätzung Godards kontinuierlich zunehmen, zumal die Begeisterung für das neue 3D-System inzwischen auch viele seiner Kollegen erfasst hat. Im Konstruktionsprozess findet ein Umdenken statt. Die Konstrukteure sehen die Zeitvorteile in der Fertigung und legen ihre Bauteile nach Möglichkeit gleich für die Fräsbearbeitung aus, statt für das Senkerodieren mit komplex geformten Elektroden. Exco-Chef Marc Brian Schuhmacher geht davon aus, dass das Unternehmen in zwei Jahren etwa 40 bis 50 Prozent der Aufträge mit TopSolid bearbeiten wird. „Die Software ist sehr gut, aber sie muss noch weiter auf unsere Betriebsabläufe abgestimmt werden“, so Schuhmacher weiter. „Das betrifft insbesondere die Anbindung an unsere Datenbank, in der wir seit 15 Jahren alle auftragsrelevanten Informationen einschließlich der NC-Programme ablegen.“

Für den Geschäftsführer ist die Anschaffung von TopSolid zugleich auch eine Zukunftsinvestition, um leichter neue Mitarbeiter zu finden, die vielleicht gar nicht mehr gelernt haben, in 2D zu konstruieren. Außerdem macht die Software das Unternehmen wettbewerbsfähiger. „Wir machen natürlich auch Werkzeuge für Standardprofile, aber unsere Spezialität sind Sonderkonstruktionen nach Kundenanforderungen“, erläutert Schuhmacher. Viel Zeit hätten die zwölf Mitarbeiter in Konstruktion und CAM-Programmierung aber nicht, um diese umzusetzen. Zwischen dem Eingang des Lastenhefts und der Ablieferung des fertigen Werkzeugs liegen im Schnitt nur zehn bis fünfzehn Tage. Darüber hinaus kann Exco durch den 3D-Einsatz seinen Kunden einen Zusatznutzen bieten – die Abstimmung mit den Korrekturabteilungen direkt am Bildschirm. -co-

Michael Wendenburg ist Fachjournalist in Sevilla.

Exco Extrusion Presswerkzeuge GmbH, Obertshausen Tel. 06104/9849-0, www.exconet.de

West GmbH, Sulzbach Tel. 06897/92484-0, www.west-gmbh.de

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