Die hohe Kunst der Form

Formenbau - Für Konstruktionsbüros sind Zeit- und Kostenvorgaben der Kunden Gesetz. Eingehalten werden sie nur, wenn Konstrukteur und Werkzeugmacher durchgehend auf 3D-Software setzen. Hilfreich sind auf den Werkzeug- und Formenbau spezialisierte Programme.

31. Januar 2006

Mit CAD-Software hat die 1980 gegründete Langer Konstruktion GmbH aus Bad Saulgau schon 1982 gearbeitet. Zehn Jahre später ist Langer mit dem ersten Catia-Arbeitsplatz in die 3D-Konstruktion eingestiegen. Das auf die Konstruktion von Kunststoff-Spritzgusswerkzeugen und Metall-Druckgussformen spezialisierte Unternehmen konnte so seinen Kunden nicht nur die Zeichnungen für die Werkzeugfertigung liefern, sondern auch gleich die CAD-Daten zur Maschinenprogrammierung. Das verkürzte die Herstellung und vermied Fehler durch die Übernahme der Daten aus der Zeichnung ins Maschinenprogramm.

Im Laufe der Zeit stellte es sich für den technischen Leiter und Geschäftsführer Arndt Langer jedoch heraus, dass Catia zwar über ein umfangreiches Funktionsangebot verfügt, jedoch durch das Fehlen spezifischer Funktionen für die Werkzeugkonstruktion in diesem Bereich für ihn nur befriedigende Leistungen abliefert. So gibt es keine Bibliotheken mit Normalien, die ein Werkzeugkonstrukteur für seine Arbeit benötigt. Zudem rechnete sich der Einsatz von Catia aufgrund des starken Konkurrenzdrucks vor allem in der Kleinwerkzeugkonstruktion nicht mehr. Den Ausschlag für VISI-Series gaben für Arndt Langer vor allem die guten Schnittstellen des Programms zum Import und Export von CAD-Daten sowie die Tatsache, dass VISI keine Parametrik verwendet. Dadurch werde das im Werkzeugbau besonders hohe Datenvolumen reduziert und die Daten ließen sich besser handhaben als bei Systemen mit Parametrik, ist Langer überzeugt. Das wirke sich jedoch nicht negativ auf nachträgliche Änderungen aus. Denn in VISI sind diese ohne eine dahinter liegende Baumstruktur sehr einfach möglich.

Ohne Parametrik vereinfache sich auch der Konstruktionsprozess, da der Konstrukteur nicht auf systembedingte Strukturen Rücksicht nehmen und zuerst Systemparameter definieren muss, bevor er mit der eigentlichen Konstruktion beginnen kann.

Fokus auf die Konstruktion

Dies zeige sich, so Arndt Langer, auch deutlich am geringen Schulungsaufwand: Da VISI recht einfach zu handhaben sei, lasse sich das Programm von Konstrukteuren mit 3D-Erfahrung in kurzer Zeit erlernen. In der Regel genüge für seine Mitarbeiter eine dreitägige Schulung, während man bei anderen Systemen mit mehreren Wochen kalkulieren müsse. Für Spezialmodule wie VISI-Mould sind noch kurze Aufbauschulungen notwendig. »Erfahrene Konstrukteure, die schon gut in andere 3D-Konstruktionsprogramme eingearbeitet sind, können mit VISI sogar ganz ohne Schulung zurechtkommen«, ist Langer überzeugt. Ein weiterer Vorteil von VISI sei die Integration aller Module in ein einheitliches System unter einer einheitlichen Oberfläche. Dadurch sei die Bedienung des Programms einfacher im Vergleich zu Lösungen mit nicht integrierten Modulen. Außerdem benötige das Programm keine Schnittstellen zur Datenweitergabe zwischen den Modulen, die potenziell eine Fehlerquelle darstellen. In der Testphase kam das eigentlich für die Kleinwerkzeugkonstruktion vorgesehene VISI sogar besser als Catia mit den Datenmengen von Großwerkzeugen zurecht, und die Ableitungen ließen sich problemlos und ohne die in Catia notwendigen Umwege erstellen. Alle diese Faktoren haben zur Entscheidung für VISI beigetragen, das bei Langer nun seit 1999 eingesetzt wird. Momentan verfügt Langer über vier VISI-Arbeitsplätze, die für die Kleinwerkzeugkonstruktion sowie für Großwerkzeuge eingesetzt werden, sofern der Kunde nicht unbedingt eine mit Catia erstellte Konstruktion benötigt.

80 bis 90 Prozent der Daten liefern die Auftraggeber als Catia-Daten, die über die op-tionale Catia-Schnittstelle importiert werden. Als erstes muss der Konstrukteur bei Langer feststellen, wie das Teil werkzeugtechnisch herzustellen ist und wie es sich am besten entformen lässt. Dafür setzt er das Modul VISI-Split ein. Diese erste Analyse erfolgt in der Angebotsphase und bildet die Basis für die Kostenkalkulation und das Angebot. Nach Auftragserteilung erfolgt eine weitere und mehr ins Detail gehende Entformungsuntersuchung. Dabei berechnet VISI-Split auch Trennkurven.

Der Konstrukteur untersucht außerdem, ob das Werkstück genügend Schrägen für die Entformung aufweist, ob nicht entformbare Durchbrüche vorhanden sind und wie viele Schieber für die Entformung in das Werkzeug eingebaut werden müssen. Außerdem analysiert er, wie gut sich die Oberflächenstruktur des Werkstücks für die Entformung eignet. Dabei sind Erodierstrukturen leichter zu handhaben als Ätzstrukturen, da diese mit acht bis zehn Grad relativ große Entformungsschrägen benötigen, die eventuell neu konstruiert werden müssen. Häufig muss auch das eine oder andere Detail umkonstruiert werden, was im Dialog mit dem jeweiligen Auftraggeber geschieht.

Konstruktionsschritte

Nach der Entformungsanalyse und eventuellen Konstruktionsänderungen baut der Konstrukteur mit dem Flächenmodul von VISI-Modelling die Trennungen an das Werkzeug an und trennt es anschließend in Formplatten- und Schieber-Einsätze auf. Mit VISI-Mould, das über eine integrierte Option zum Setzen von Auswerfern verfügt, erfolgt abschließend die Konstruktion der Auswerfer, Kühlungen und Verschraubungen. Dabei kann der Konstrukteur auf die in VISI integrierten Bibliotheken mit Normalien wichtiger Hersteller wie Hasco, Meusburger und Strack zurückgreifen. Dank der in VISI verfügbaren Schnittstelle lassen sich auch eigene Bibliotheken hinzufügen. So haben sich die Konstrukteure bei Langer eine zusätzliche Bibliothek für DIN-Bauteile angelegt. Die Konstruktionszeiten betragen bei Werkzeugen bis zu 1.000 x 1.000 Millimetern im Durchschnitt drei bis vier Wochen, bei Großwerkzeugen acht bis zwölf Wochen. Für den Fall, dass Auftraggeber Bearbeitungsprogramme übernehmen können, setzt Langer das Modul VISI-MFR ein, um aus dem CAD-Modell automatisch NC-Programme für das Bohren und Fräsen zu erzeugen. Sofern dies noch nicht der Fall ist, berät Arndt Langer seine Kunden und weist auf die Vorteile der automatischen NC-Programmierung hin. »Denn nur wenn der Kunde schnell und gut ist, bringt er für den Konstrukteur auch Arbeit«, betont er.

Erleichterte Produktion

Die Auftraggeber greifen direkt auf die von Langer online angelieferten 3D-Daten zu und übernehmen sie in ihre Produktionsstrecke. So können sie mit der Werkzeugherstellung beginnen, bevor die Zeichnungen fertig sind. Zeichnungen und Dokumentationen, wie Kühlpläne, Ablaufpläne, Hydraulikpläne, Werkzeugdatenblätter, Stücklisten und die 2D-Zeichnungen, lassen sich in VISI direkt aus den 3D-Daten ableiten und erstellen. Durch die direkte Übernahme der 3D-Daten benötigen die Werkzeugmacher Zeichnungen häufig nur noch in eingeschränktem Umfang. Sie dienen hauptsächlich zur Dokumentation für den Endkunden. Zeit und Kosten für die Zeichnungserstellung können so auf ein Minimum reduziert werden, was dazu beiträgt, ohne Qualitätsabstriche immer kürzere Produktionszeiten einzuhalten.

Theo Drechsel/ps

FAKTEN

- VISI-Series ist eine auf dem 3D-Parasolid-Kern aufbauende CAD/CAM-Lösung.

- Sie umfasst Module für die Konstruktion, den Formen- und den Werkzeugbau sowie zur NC-Programmierung.

- Die VISI-Module lassen sich je nach Bedarf zusammenstellen und können jederzeit durch weitere Elemente erweitert werden.

- Es gibt Kernmodule für 2D-Konstruk-tion, Flächen- und Volumenmodellierung, 3D-Konstruktion von Spritzgießwerkzeugen sowie für Entformungsanalyse und Simulation.

Erschienen in Ausgabe: 01/2006