Digitale Prozessoptimierung: Wie die Arbeitsvorbereitung profitiert

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Der Präzisionsteilefertiger Keuerleber hat seine CAM-Programmierung zentralisiert und seinen Fertigungsprozess von Grund auf optimiert.

Die Keuerleber GmbH aus Pforzheim hat sich seit ihrer Gründung 1987 zu einem breit aufgestellten Dienstleister in der Zerspanung entwickelt. Das Unternehmen nutzt dabei 13 Bearbeitungszentren und Drehmaschinen von DMG Mori. Seit 2019 optimiert der Fertigungsdienstleister die Prozesse in der Programmierung der Anlagen nach einer Strategie der Digital-Sparte dieses Maschinenherstellers. In der Arbeitsvorbereitung sieht diese das Partnerprodukt Siemens NX für die CAM-Programmierung vor. Zusätzlich konnten weitere Schritte zur Automatisierung der Programmierung umgesetzt werden und somit die digitale Prozessoptimierung weiter voran treiben.

Unterstützung ab der Prototypenentwicklung

Andreas Keuerleber möchte mit diesen Maßnahmen auf die gestiegenen Herausforderungen im Tagesgeschäft reagieren: „Als Zulieferer von wettbewerbsintensiven Branchen sind wir einem ganz ähnlichen wirtschaftlichen Druck ausgesetzt wie unsere Kunden.“ Gemeinsam mit seiner Schwester Martina Ziegler leitet er heute das vom Vater gegründete Unternehmen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, setzen die Geschwister neben modernen Werkzeugmaschinen auf kompetentes Personal: „Mit einer eigenen Ausbildung sichern wir uns frühzeitig junge Nachwuchskräfte“, kommentiert Martina Ziegler.

Gut ausgebildete Fachkräfte seien entscheidend für ein qualitätsorientiertes Leistungsspektrum. Diese müssen sich heute auch mit neuesten Entwicklungen der CAM Systeme, zur Automatisierung der Programmierung, auskennen. Andreas Keuerleber fügt hinzu: „Wir begleiten unsere Kunden auf Wunsch schon in der Prototypenentwicklung, um eine optimale und wirtschaftliche Fertigung zu garantieren.“

Neue Prozesse in der Arbeitsvorbereitung durch digitale Prozessoptimierung

Bis 2019 hat das Unternehmen die Fertigungsaufträge auf dem Shopfloor programmiert. Im Anschluss haben die Mitarbeiter die Maschinen gerüstet, was laut Andreas Keuerleber zu hohen Stillstandzeiten geführt hat: „Unsere Produktivität war dadurch irgendwann limitiert. Diesen Prozess haben wir komplett umgestellt. Nun verfügen wir über eine vorgelagerte und automatisierte Programmierung in der Arbeitsvorbereitung.“

Bei der strategischen Weiterentwicklung der Arbeitsvorbereitung setzte das Unternehmen auf die einem vierstufigen Vorgehen der Digitalsparte des Werkzeugmaschinenherstellers auf. Es soll helfen, das technische Potenzial der Werkzeugmaschinen voll zu nutzen. Stufe eins sieht Siemens NX für den CAD/CAM-Bereich vor, mit der Option maschinenspezifische Programmierfunktionen des Werkzeugmaschinenherstellers zu implementieren. Stufe 2 liefert Schlüsseltechnologien und exklusive Module zur Verbesserung der Standard CAM-Funktionalität. Mit Stufe 3 erhält der Anwender Zugriff auf die interne Entwicklung von Postprozessoren bei DMG Mori zur optimalen Anpassung an seine Maschinen. Stufe 4 sieht die Automatisierung von vor- und nachgelagerter Software wie eine Werkzeugverwaltung vor.

Der neue Prozess bei Keuerleber, der durch digitale Prozessoptimierung entstand, basiert auf zwei Arbeitsplätzen für die CAM-Programmierung. Von dort lassen sich die NC-Programme direkt an die Maschinen übertragen. Dabei hat das Zerspanungsunternehmen auch das Rüsten der Maschinen unter anderem durch eine zentrale Werkzeugausgabe optimiert. Andreas Keuerleber erklärt: „Erst wenn das Programm fertig ist und alle Werkzeuge sowie Arbeitsmittel bereitstehen, beginnen unsere Mitarbeiter mit dem Rüsten.“ Dadurch habe das Unternehmen die Laufzeiten der Maschinen signifikant erhöhen können.

Partnerschaftliche Entwicklung der Prozesse

Im ersten Schritt nutzte Keuerleber wie vorgesehen Siemens NX für die Programmierung der Frästeile. Sowohl für Siemens- als auch für Heidenhain-Steuerungen bietet der Werkzeugmaschinenhersteller die erforderlichen Postprozessoren, kundenspezifisch und mit vollwertiger Maschinenraumsimulation an. Heidenhain-Steuerungen sind beim Drehen jedoch eher selten anzutreffen, daher wurden für dieses Fertigungsverfahren zunächst nur die Siemens-Steuerungen unterstützt.

Da bei Keuerleber jedoch solche Steuerungen auch beim Drehen zum Einsatz kommen, galt es hierfür einen Postprozessor zu entwickeln. Das übernahm ein hauseigenes Entwicklungs-Team für Postprozessoren bei DMG Mori Digital. „Dank unserer engen Partnerschaft konnten wir uns aktiv bei der Entwicklung beteiligen und so schneller eine technische Lösung erreichen“, kommentiert Andreas Keuerleber.

Digitale Prozessoptimierung: Strategischer Mehrwert

Die Digital-Sparte des Werkzeugmaschinenherstellers begleitet bei Bedarf die Auswahl und die strategische Planung, welche Software-Lösungen zu welchem Zeitpunkt den meisten Sinn beim Anwenderunternehmen ergeben. Übergeordnetes Ziel ist die Maximierung der Maschinenlaufzeit.

Bei Keuerleber bedeutete dies zunächst die Umstellung auf die zentrale Programmierung sowie die Ergänzung durch die Schlüsseltechnologien für die Feature-basierte Programmierung und einem adaptiven Ansatz bei der Teilevermessung. Diese versprachen beim Teilespektrum und Maschinenpark des Fertigungsdienstleisters die höchste Effizienzsteigerung.

Schulungen

Die Umstellung der Arbeitsvorbereitung bedeuteten auch einen Lernprozess, weshalb Keuerleber auch Schulungen der Digitalsparte genutzt hat, wie Martina Ziegler erklärt: „Zwei Mitarbeiter wurden in unterschiedlichen Modulen mit Siemens NX vertraut gemacht.“ Danach waren sie in der Lage, den Funktionsumfang der CAM-Software in Kombination mit den Maschinen voll auszuschöpfen. „Wir sparen nicht nur Zeit durch eine zentrale Programmierung“, ergänzt Andreas Keuerleber. „Die CAM-Programme werden dank der automatische Erkennung und Programmierung von wiederkehrenden Features deutlich schneller erzeugt.“

Besondere Programmierfunktionen

Ein Beispiel für eine besondere Programmierfunktion im CAM ist das Adaptive Milling. Technische Basis dafür ist das trochidale Fräsen, bei dem das Werkzeug eine zirkulierende Vorschubbewegung vollzieht. Dadurch ist eine Bearbeitung über die gesamte Zustelltiefe möglich, ohne dass das Werkzeug – wie beim konventionellen Fräsen – schlagartig beansprucht wird.

„Auf diese Weise können wir deutlich produktiver Material aus großen Tiefen ausräumen“, kommentiert Andreas Keuerleber. „Mit Siemens NX lässt sich dieses Bewegungsmuster auf Knopfdruck umsetzen und ist, im Gegensatz zu anderen CAM Systemen, kostenlos in den Standard Programmierfunktionen enthalten.“

Weiteren Mehrwert bietet die Technologie Adaptive Machining. Andreas Keuerleber schildert das Verfahren: „Hierbei wird das Werkstück im Prozess vermessen. Eventuelle Abweichungen werden im Programm automatisch korrigiert, generell sind alle Mess- und Folge-Bearbeitungen möglich. Am Ende haben wir einen Intelligenten NC-Code.“ Hinzu kommt die Simulation von Programmen dank der Postprozessoren und einem kundenspezifischen Maschinenmodell, mit der das Unternehmen eine prozesssichere Fertigung realisiert: „Die interne CSE Simulation von Siemens NX gepaart mit unserem kundenspezifischen DMG-Mori-Maschinenmodell gibt uns die Möglichkeit, alle Programme im Vorfeld auf mögliche Kollisionen zu prüfen und bei Bedarf zu korrigieren.“ Dadurch spare man nicht nur Zeit, sondern im Ernstfall hohe Reparaturkosten.

Digitale Prozessoptimierung: Anwendertreffen 2022 bei Keuerleber

Die guten Erfahrungen mit dem strategischen Aufbau einer automatisierten Arbeitsvorbereitung möchte das Unternehmen nun teilen. „2022 ist ein DMG-Mori-Anwendertreffen bei uns im Haus geplant mit der Möglichkeit die CAM-Software praxisnah zu demonstrieren“, erklärt Andreas Keuerleber.

Der Autor Sascha Dietze ist freier Fachjournalist.

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