Automation 26.09.2008, 19:37 Uhr

Maschinensteuerungen übernehmen mehr Kontrolle  

VDI nachrichten, Stuttgart, 26. 9. 09, ciu – Weltweit steigende Anforderungen an Produkte sorgen für einen Boom bei Maschinensteuerungen. Besucher der Messe AMB konnten sich Anfang September selbst ein Bild davon machen, wie Steuerungs- und Maschinenspezialisten ihre Produkte weiterentwickeln.

Handarbeit ist an heutigen Bearbeitungszentren kaum noch angesagt, weil das Streben nach kontinuierlicher Fertigungsqualität die Serienprozesse prägt. Entsprechend wächst auch der Bedarf an Maschinensteuerungen, den Computer Numerical Controls (CNC), von rund 4 Mrd. € im Jahr 2007 auf über 5 Mrd. € in 2012. „Der weltweite CNC-Markt ist seit dem Jahr 2005 mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 17 % förmlich explodiert“, fasste ARC-Analyst Sal Spada die Ergebnisse einer im August von seinem Unternehmen veröffentlichten Marktstudie zusammen. Dazu hätten besonders die europäischen und asiatischen Märkte beigetragen.

Spada: „Wir erwarten mindestens bis zum Ende des laufenden Jahres weiteres starkes Wachstum, danach könnten die Einflüsse der global steigenden Energiekosten und instabiler Finanzmärkte die Investitionen negativ beeinflussen.“ Seitens der Anbieter hat sich die Industrie laut ARC in den letzten Jahren konsolidiert, mehr als zwei Drittel des weltweiten Marktes kontrollieren die Firmen GE Fanuc und Siemens. „Der Wettbewerb in der Spitzengruppe ist aggressiv, besonders in den stark wachsenden asiatischen Märkten. Hier steht auch das Training von Maschinenbedienern sowie die Portierung von Applikationen von einer Maschine auf die andere im Vordergrund“, erklärte Spada.

Die japanische Fanuc sieht sich weltweit mit über zwei Millionen installierten CNC an vorderer Position, in Europa lieferte allein das Gemeinschaftsunternehmen GE Fanuc im vergangenen Jahr über 10 000 CNC aus. Die Fünf-Achsen-Bearbeitung in Maschinenkonfigurationen mit Werkzeugschwenkkopf, mit Rundtisch oder beidem, zählen dabei zu den Spezialgebieten der CNC-Steuerungen der Typen 30i und 31i-A5.

Die Steuerungen übernehmen dabei zunehmend Aufgaben, die bisher eher CAD/CAM-Systemen vorbehalten waren. Beispiel dafür ist der „3-D-Interference Check“ zur Vermeidung von Kollisionen an der Maschine. Damit lässt sich schneller eine Kontrolle bei einem Werkzeugwechsel oder Änderungen an der Maschine bzw. den Spannmitteln durchführen.

Ein weiteres Beispiel ist die Werkzeugschnittpunkt-Kompensation, die Berechnung des Punktes, an dem das Werkzeug in das Material eingreift. Bei Werkzeugen wie Trapez- oder Rundkantenfräsern sind besondere Korrekturwerte erforderlich. Mit der Kompensation lassen sich diese Werte nach der Messung des Werkzeugs nun dauerhaft in der Maschinensteuerung hinterlegen und auf Knopfdruck abrufen. Das vereinfacht nicht nur die Programmierung, sondern erlaubt auch kurzfristigen Wechsel der Werkzeuge ohne Änderung des NC-Programms.

Auch für die „geneigte Arbeitsebene“ stehen neue Funktionen bereit. Sie lässt sich nicht nur über Euler-Winkel bestimmen, sondern auch über den „Roll, Pitch and Yaw“-Befehl, durch drei Punkte im Raum, zwei Vektoren, Winkelprojektion oder die Richtung der Werkzeugachsen. Die Benutzerführung am Bildschirm fragt den Bediener nach den benötigten Daten.

Während für den Maschinenbau die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung sowie die Komplett- und Trockenbearbeitung im Vordergrund stehen, sind dies für den Steuerungslieferanten neben der Simulation von Maschinen und Prozessen die Dezentralisierung von Intelligenz, horizontale und vertikale Vernetzung, neue Formen der Mensch-Maschine-Kommunikation sowie Direktantriebstechnik.

Uwe Häberer, Leiter Werkzeugmaschinen im Siemensbereich Motion Control Systems, machte dazu deutlich: „Unser Ziel ist die Optimierung des gesamten Lifecycle einer Maschine, von der Idee über den Produktiveinsatz bis hin zum Retrofit sowie der Verfahrenskette in der Produktion.“ Fortschrittliche CNC steuerten aber nicht nur die Werkzeugmaschine, sondern seien auch für das virtuelle Prototyping kompletter Maschinen einzusetzen.

Mechanische Verformungen, die Regelgüte der Antriebe und die Kopplung der Regelalgorithmen mit der virtuellen Maschine werden im „Sinumerik Machine Simulator“ vorausberechnet. Sie erlauben bereits vor dem Bau der Maschine eine Prognose über die Güte der Oberflächenbearbeitung im Fräsprozess. „Oftmals konnten dadurch die geforderte Produktivität bei der ersten realen Maschine übertroffen und nachweislich eine oder mehrere Prototypenschleifen eingespart werden“, erklärte Häberer. Der Schritt zur Zustands- und Qualitätsüberwachung an der ausgelieferten Maschine sei dann sehr kurz.

Damit die Maschinen hohen Genauigkeitsanforderungen gerecht werden, setzt CNC-Spezialist Heidenhain aus Traunreut auf die enge Kombination aus seinen Steuerungen und seinen Messsystemen. Damit können z. B. Veränderungen durch Wärmeausdehnung zuverlässig kompensiert werden.

Als Branchenprimus im Bereich der Werkzeugmaschinen betrachtet auch Gildemeister, Bielefeld, die Steuerungstechnik inzwischen als Kernkompetenz. Auf der Messe AMB in Stuttgart präsentierte sich der Konzern als Anbieter “ innovativer Automatisierungs- und Servicelösungen“. A. SCHARF

Von A. Scharf
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