Ausfall berechnen

<strong>3D-Realsimulation</strong> – 3D Vision Virtual Machine hilft, Maschinenstillstände zu vermeiden und ermöglicht bei Werkzeugbruch das exakte Wiederanfahren der Produktionsmaschine.

17. Oktober 2008

Der Ausfall einer computergesteuerten Fräsmaschine, aufgrund von Werkzeugbruch durch den ungewollten Zusammenstoß von Werkzeug und Spannmittel oder in Folge nicht exakt berechneter Prozessbedingungen, löst Maschinenstillstand, Produktionsverzögerungen und somit zusätzliche Kosten aus. Zudem kann der Bearbeitungsprozess des zu fertigenden Produkts nach einer ungewollten Unterbrechung in der Regel nicht wieder an derselben Stelle fortgesetzt werden, an der die Unterbrechung stattgefunden hat. Das Problem des gezielten Wiederanfahrens erforscht Dr. Andreas Nestler von der Technischen Universität in Dresden mit seiner Arbeitsgruppe Produktionsautomatisierung, Zerspan- und Abtragetechnik am Institut für Formgebende Fertigungstechnik unter Zuhilfenahme der Simulationssoftware 3D Vision Virtual Machine von Andron.

»Wir haben das Simulationsprogramm seit seiner Markteinführung vor drei Monaten in Gebrauch«, so Dr. Andreas Nestler. »Mithilfe der Simulation entwickeln wir Strategien, um nach einer ungewollten Unterbrechung des Fräsvorgangs die CNC-Maschine wieder anfahren zu lassen. Dazu muss allerdings die Position der Unterbrechung exakt erfasst werden, um eine sinnvolle Wiederanfahrbewegung berechnen zu können.« Die Zeit der Unterbrechung kann beispielsweise dazu genutzt werden, das defekte Fräswerkzeug auszutauschen. Die Realsimulation ermöglicht es den Forschern dann, genau zu erkennen, wo das eingewechselte neue Werkzeug beginnen muss und wie es im Verlauf weiterfräsen muss.

Nur Produktionsdaten

Alle Einflüsse, die auf den Bearbeitungsprozess einwirken, wie Beschleunigung oder Abbremsen der Maschine oder Toleranzen im programmierten Fräsweg, werden bei der Simulation berücksichtigt. Eine Besonderheit der Andron-Simulation: Es werden ausschließlich Produktionsdaten verwendet, also exakt genau das NC-Programm, wie es auch auf der Maschine verwendet wird. Dadurch lassen sich mehr Fehler vermeiden, als dies bei anderen Systemen der Fall ist. »Im vorgelagerten Postprozessorlauf beispielsweise, werden die programmierten Bewegungsabläufe meist ohne erneute Kontrolle automatisch verändert.

Dadurch entstehende Probleme können durch unsere Simulation erkannt werden.« So kennt der Anwender durch die Simulation genau den Bearbeitungsablauf, die Werkzeugfolge sowie das Fertigteil, noch bevor die Fräsmaschine den ersten Millimeter gefahren ist. Für Maschinenhersteller bietet die Virtual Machine zusätzlich noch den Vorteil, dass auch Maschinen mit älteren NC-Steuerungen in gleicher Qualität wie Maschinen der neuesten Generation simuliert werden können.

3D-Visualisierung

Die Virtual Machine sorgt an der TU in Dresden für einen guten Start des Forschungsprojekts FlexMill, das von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen gefördert wird. »Da einer unserer Studenten in seiner Masterarbeit kinematische Ketten zur Simulation von Werkzeugmaschinen untersucht hat, konnten wir schnell geeignete Ansätze beurteilen«, so Dr. Nestler. Dank der Visualisierung können theoretisch erarbeitete Wiederanfahrstrategien schnell praktisch überprüft werden. Das spart viel Zeit und Geld, die durch Tests mit echten Frässtücken verloren gehen würde. Nun kann per Knopfdruck eine Theorie getestet und schneller neue Lösungen gefunden werden.

In einem Fertigungsbetrieb bedeutet dies für Fertigungstechnologen, NC-Planer und Facharbeiter, dass sie durch den Einsatz der Simulation real Maschinenstunden und Werkzeugkosten einsparen sowie einen Ausschuss an Werkstücken vermeiden können. »Schon im Vorfeld lässt sich mit der Virtual Machine sicher vorhersagen, ob ein NC-Programm fehlerfrei abgearbeitet werden kann, oder nicht. Der Maschinenführer kann komplexe Abläufe überschauen und auch selbst programmieren«, so Ulf Carlsen von Andron. Neben einem Arbeitsplatz für Simulation und Kollisionskontrolle bietet die Virtual Machine auch einen vollständigen Programmierplatz. In einem virtuellen Testlauf sieht der Anwender, wo noch etwas verbessert werden muss, kann dies sofort vornehmen und erneut testen.

Fakten

Die 1975 gründete Andron GmbH präsentierte im Jahr 1982 die erste CNCMaschinensteuerung mit menügeführter Dateneingabe, Floppy-Laufwerk und Multitasking-Betriebssystem.

1987 verbaute Andron einen handelsüblichen IBM-kompatiblen PC in einer CNC-Werkzeugmaschinensteuerung.

Heute hat sich Andron vom Hardwarebasierten CNC-Produzenten zum Software- orientierten Dienstleistungsunternehmen entwickelt.

Erschienen in Ausgabe: 07/2008