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2017-07-17

Der perfekte digitale Zwilling

 

Die Digitalisierung der Werkzeugauswahl und Komplettwerkzeugerstellung steigert die Bearbeitungseffizienz nachhaltig.

Die Effizienz und Bearbeitungssicherheit kann während des Zerspanungsprozesses durch fortschrittliche Werkzeugtechnologien und Strategien gesteigert werden. Dank der Digitalisierung von manuellen Prozessen, beispielsweise der Werkzeugauswahl und Komplettwerkzeugerstellung, ist dies auch bereits in der Design- und Planungsphase möglich: So kann auf der Grundlage exakter Werkzeugdaten ein präziser digitaler Zwilling des realen Werkzeugs abgebildet werden – eine Funktionalität, die entscheidend dazu beitragen kann, Fehler während der Zerspanung zu vermeiden. Integriert in die CAM-Software kann das intelligente 3D-Modell als Teil eines benutzerfreundlichen Prozess mit nur wenigen Klicks erstellt werden.

Bei Zerspanungsanwendungen werden nicht Einzelwerkzeuge wie Werkzeughalter, Fräser und Wendeschneidplatten eingesetzt, sondern immer zusammengefügte Komplettwerkzeuge. Somit ist die CAM-Programmierung häufig sehr aufwändig und anfällig für Fehler – unter anderem bei der Auswahl der optimalen Werkzeuge. Weil zudem die Erstellung von vielen typischen Komplettwerkzeugen bis zu eine Stunde dauert, sind die Zeit- und Kostenaufwände für Komponenten, die den Einsatz von vielen Werkzeugbaugruppen verlangen, enorm.

Die eigentliche Herausforderung liegt jedoch nicht in der Werkzeugerstellung. Diese kann heute allein durch Eingabe einer Werkzeugbeschreibung und der relevanten Parameter (Durchmesser, Länge, etc.) in das CAM-System in nur wenigen Sekunden und ohne externe Hilfe umgesetzt werden. Deutlich herausfordernder ist die Entwicklung eines digitalen Zwillings für die Simulation der Komplettwerkzeuge. Der Anwender muss für eine möglichst genaue Werkzeugdarstellung zunächst die Kataloge verschiedener Hersteller durchsuchen, die 3-D-Modell-Dateien downloaden und anschließend in einem CAD-Programm zusammenführen. Erst dann kann das CAM-System die Werkzeugbaugruppe mit allen technischen Parametern erstellen.

Gestraffter Prozess

Durch die integrierte Werkzeugempfehlung und die Erstellung von Komplettwerkzeugen im CAM-System kann der Pre-Machining-Prozess gestrafft und agiler gestaltet werden. Das reduziert zugleich den Zeitaufwand und erhöht die Sicherheit bei Design- und Planungsprozessen.

Bei der Empfehlung und Auswahl von Einzelwerkzeugen erlaubt eine optimierte integrierte Lösung, dass der CAM-Programmierer beispielsweise Halter, Werkzeuge und Wendeschneidplatten zum Fräsen wählen kann. Hierzu kann eine bevorzugte Quelle ausgesucht werden, etwa ein gespeicherter Katalog oder ein Cloud-Sortiment, dessen Daten kontinuierlich und automatisch aktualisiert werden. Hat der Anwender die Daten zu Komponenten, Bearbeitungsart und Werkstoff eingegeben, erhält er auf Knopfdruck die für das jeweilige Werkzeug empfohlenen Geschwindigkeiten und Vorschübe.

Mit dem CoroPlus® ToolGuide bietet Sandvik Coromant eine solche Lösung, die für spezielle Aufgaben die passenden Empfehlungen liefert: eine Liste aller verfügbaren Werkzeuge (geordnet nach Wirtschaftlichkeit) sowie die Vorschläge zu Bearbeitungsprozessen und Schnittdaten. Die Verbindung zur CAM-Software erfolgt über eine offene Anwendungsprogrammierschnittstelle (API).

Die Liste wird mithilfe eines Algorithmus erstellt, der die jeweiligen Anforderungen mit Sandvik Coromant Werkzeugen abgleicht. Dafür nutzt der Algorithmus sowohl allgemeine Informationen zu Zerspanungsprozessen als auch die Werkzeugdaten hinsichtlich ihrer Prozesseignung. Entscheidend ist, dass alle Daten an die CoroPlus® ToolLibrary gesendet werden können, wo Standard-Werkzeuge zu Komplettwerkzeugen für den Export in die CAM- oder Simulationssoftware gefügt werden.

Einfacher Zugriff auf Werkzeugdaten

Voraussetzung für einen produktiven CAM-Prozess ist der Zugriff auf genormte Werkzeugdaten. Das Problem: Diese Daten, die gewöhnlich in sogenannten Werkzeugbibliotheken gespeichert sind, ließen sich in der Vergangenheit häufig nur schwer finden und pflegen, da es bis vor kurzem keine einheitliche Norm für die Datenübertragung gab.

Vor dem Hintergrund, dass alle CAM-Hersteller, Werkzeugmaschinenbauer und Werkzeuglieferanten die Werkzeuginformationen auf ihre eigene Art und Weise bezeichnen und strukturieren, entwickelten Sandvik Coromant, die Königlich Technische Hochschule Stockholm sowie weitere Unternehmen aus dem Zerspanungsbereich die ISO 13399: Die internationale Norm für die Beschreibung von Werkzeugdaten definiert Werkzeugattribute (Länge, Breite, Radius etc.) in einer standardisierten Form. Konnte beispielsweise der Durchmesser zuvor von drei verschiedenen Herstellern D3, D1 oder DC2 genannt werden, heißt er dank ISO 13399 immer und unabhängig vom Lieferanten DCX. Zudem vereinfacht ISO 13399 den Austausch von Werkzeugdaten. Durch Gleichstellung von Parametern und Definitionen sämtlicher Werkzeuge wird die Kommunikation von Werkzeuginformationen zwischen Softwaresystemen deutlich einfacher. Auch die CoroPlus® ToolLibrary basiert auf der ISO 13399-Struktur und steht allen Werkzeugherstellern offen. So müssen Daten nicht länger anhand von Printkatalogen interpretiert und manuell in das System eingegeben werden.

Ausfallsicheres System

Die CoroPlus® ToolLibrary ermöglicht es CAM-Programmierern mit jedem Werkzeugkatalog gemäß ISO 13399 zu arbeiten und Werkzeugbaugruppen zu erstellen und gibt die Gewissheit, dass alle Einzelwerkzeuge zusammenpassen. Die Ergebnisse können unmittelbar in 2-D und 3-D betrachtet werden. Zudem können alle Informationen über die Werkzeuge digital gespeichert werden. Die gespeicherten Werkzeugbaugruppen können ganz einfach in die jeweilige CAM- oder Simulationssoftware importiert werden. Alle Werkzeugdaten sind voreingestellt, ein 3-D-Modell ist ebenfalls vorhanden.

Anwender berichten, dass dieses effiziente und einfache Verfahren die Zeit von der digitalen Werkzeugmontage bis zur Simulation um mindestens 50 Prozent reduzieren kann. Darüber hinaus ist die Chance, bereits beim ersten Versuch das richtige Werkzeug zu finden, deutlich höher. Mithilfe der genauen Werkzeugdaten können Kollisionen bereits während der Simulation erkannt und vermieden werden – dank des Wissens um die reale Werkzeugform und des Vorhandenseins eines präzisen digitalen Zwillings.

Innerhalb des Pre-Machining-Prozesses ist die Bedeutung von zugänglichen und genauen Werkzeugdaten entscheidend für die Bewältigung der Herausforderungen, denen sich CAM-Programmierer täglich stellen müssen. Aktuelle digitale Lösungen wie CoroPlus® ToolGuide und CoroPlus® ToolLibrary zeigen, wie Aufgaben im Pre-Machining-Prozess einfacher und schneller ausgeführt werden können. Beide Tools sind Teil von Sandvik Coromants umfangreicher CoroPlus® Plattform für miteinander verbundene Lösungen – diese hilft Fertigungsunternehmen beim Einstieg in Industrie 4.0.



 

Präzise digitale Zwillinge erhöhen die Geschwindigkeit und Qualität der Design- und Planungsprozesse.

 

Die CoroPlus® ToolLibrary ermöglicht die Erstellung von Komplettwerkzeugen auf Basis von Standard-Werkzeugdaten. Diese Komplettwerkzeuge können direkt in die CAM- oder Simulationssoftware importiert werden.

 

Die Datennutzung in den Design- und Planungsprozessen ermöglicht eine agilere und optimierte Fertigung.

 
 
 
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