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Ausgewählte Ausgabe: 11-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Vorausschauende virtuelle Fertigung

Die Fertigungsfabrik, ihre Produkte und Prozesse gibt es heutzutage nur noch im „Doppelpack“ – analog und auf dem Rechner. Beides zu betreiben, kann die Sache genau dann vereinfachen und profitabler gestalten, wenn das digitale Abbild die reale Welt präzise widerspiegelt. Immer öfter werden auch Investitionsentscheidungen bei Maschinen und Anlagen an das Zusammenspiel von Software, Hardware und Produktion gekoppelt. Im Gesamtbild entstehen bestenfalls durchgängige End-to-End-Prozesse von der Entwicklung bis zum fertigen Bauteil. Mit der NC-Simulationssoftware „Vericut“ setzt MAN Diesel & Turbo SE an einem „neuralgischen Punkt“ an – sowie auf die Vernetzung von digitaler und realer Fertigung.


Bild 1.  Das umfangreiche Motorenprogramm der MAN Diesel & Turbo SE umfasst Dieselmotoren von 450 kW bis 82,440 kW.

Bild 1.
Das umfangreiche Motorenprogramm der MAN Diesel & Turbo SE umfasst Dieselmotoren von 450 kW bis 82,440 kW.

MAN Diesel & Turbo SE ist ein weltweit führender Anbieter von Großdiesel-, Gasmotoren und Turbomaschinen. Der Programmier- und Zerspanungsaufwand beim „Global Player“ ist enorm. In den Abteilungen für NC-Programmierung in Augsburg sind mehrere Dutzend Mitarbeiter für die Motoren-, Turbolader- und Servicebauteilfertigung tätig. Die Kernprodukte des Fertigungsportfolios sind neben Nadeln (mit lediglich 10 g Masse) und Düsen auch Ventilkegel, Pleuel, Zylinderköpfe oder Zylinderkurbelgehäuse mit einer Masse bis zu 120 t, Bild 1.
Bereits aus quantitativen Erwägungen birgt eine zeichnungsbasierte 2D- und 2-1/2D-Programmierung ohne Simulation zu hohe Risiken: „Das kann zu Kollisionen, Maschinenausfall, Ausschuss oder Nacharbeit führen“, zeigen sich Dr.-Ing. Michael Krannich, Abteilungsleiter, und Dipl.-Ing. Mike Richter wenig überzeugt vom früher üblichen Anlaufmanagement. Dieses hatte von der Prozessplanung über die Arbeitsvorbereitung bis zur Fertigung viele Unsicherheiten. Im Gegenzug forcierte MAN Diesel & Turbo SE gerade in den letzten Jahren den Weg zur virtuellen und prädiktiven (vorausschauenden) Fertigung.

„Show-down“ in der Arbeitsvorbereitung

Ein neues 3D-CAD/CAM-System wurde eingeführt – zusätzlich mit Vericut, dem Industriestandard der NC-Simulation. Als Pilotprojekt diente die Fertigung eines 4-Takt-Motor-Zylinderkurbelgehäuses für einen neuen 10-MW-Motor auf einer modernen „FPT Spirit 450 HD“. Das horizontale Bohrwerk wurde einer konventionellen Portalfräsmaschine mit Gantry-Antrieb bewusst vorgezogen. Eine ebenso bewusste Entscheidung fiel in punkto NC-Simulation. „Infrage kamen auch die Simulation des NC-Programms im 3D-NC-Programmiersystem, die integrierte Crash-Überwachung durch virtuelle Maschinen in der Steuerung oder Überwachungssysteme mit Schnellabschaltung auf Basis integrierter Sensorik“, erinnert sich Dr.-Ing. Michael Krannich.
Allerdings setzte das strategische Planungsteam harte, schlüssige Auswahlkriterien an: Neben der direkten Absicherung auf Basis der NC-Codes sollte grundsätzlich jegliche Kollision im Vorfeld vermieden werden und keinesfalls eine Fehlerbehebung an der Maschine durch den Bediener nötig sein. „Wir brauchen ein einheitliches System für die beteiligten Anwender, Technologien und Maschinen“, erläutert Richter, „keine Individual-Lösungen mit Maschinenlieferanten, sondern einen standardisierten Prozess mit Durchgängigkeit der 3D-Programmierung inklusive Simulation und der Verlagerung des Aufwands in die Arbeitsvorbereitung.“ Genau das leistet die gewählte Softwarelösung.

Kollisionsvermeidung als primäres Ziel

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Bild 2.
Gemeinsam lassen sich selbst hohe Herausforderungen meistern.

Das Programm simuliert die NC-Fertigung unabhängig von Maschine, Steuerung und CAM-Systemen und überprüft das NC-Programm auf Kollisionen und Fehler vor dem echten Maschinenlauf. Vericut, das im D.A.CH.-Raum von der Kölner Firma CGTech vertrieben wird, kann darüber hinaus die Bearbeitungsvorschübe des NC-Programms optimieren, sodass die Fertigung effizienter und schonender abläuft.
Seit fast 30 Jahren gilt die Software als „State of the art“, wenn es um die Simulation, Verifikation und Optimierung von NC-Maschinen geht – denn nur die Fertigungssimulation der NC-Daten, also des Maschinencodes, bietet Unternehmen wie MAN hinreichende Sicherheit für ihre Bearbeitungsprozesse. Zudem geht es nicht nur um hohe Produktqualität, Investitionssicherheit bei Maschinen und Anlagen und unbedingte Liefertreue, sondern ebenso um kalkulierbaren Effizienzgewinn, Bild 2.
Und wie lässt sich die Zeit- und Kostenreduktion nun in der Praxis durch die NC-Simulationen konkret generieren? „Dadurch, dass wir Kollisionen durch Erkennen und Korrektur gefährlicher Situationen und Programmierfehler vermeiden“, erläutert Dr.-Ing. Krannich. „Und indem wir Ausschuss durch den virtuellen Vergleich von gefertigtem, also programmiertem und konstruiertem Bauteil eliminieren. Zugleich können wir die Bearbeitungsstrategien in Bezug auf die Zugänglichkeiten mit vorgesehener Maschine, Spannmitteln, Bauteil und Werkzeugen optimieren.“

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Autoren

 Phillip Block

Marketing-Leiter bei CGTech Deutschland in Köln.

Global Player aus Augsburg

Die MAN Diesel & Turbo SE mit Sitz in Augsburg beschäftigt rund 15 000 Mitarbeiter an mehr als 100 internationalen  Standorten,  insbesondere  in  Deutschland,  Dänemark, Frankreich, der Schweiz, der Tschechischen Republik, Indien und in China. Das Produktportfolio umfasst Zwei-  und  Viertaktmotoren  für  maritime  und  stationäre Anwendungen, Turbolader und Propeller sowie Gas- und Dampfturbinen,  Kompressoren  und  chemische  Reaktoren.  Komplettlösungen  wie  Schiffsantriebssysteme, Motorenkraftwerke  und  Turbomaschinensätze  für  die Öl- und  Gas-  sowie  die  Prozessindustrie  ergänzen  das Liefer- und Leistungsspektrum. Der Umsatz lag 2016 bei 3,1 Milliarden Euro.
dieselturbo.man.eu

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