Getriebe schnell und intuitiv auslegen

Die Kisssoft AG ist mit ihren Softwarelösungen spezialisiert auf die Berechnung von Getrieben und Zahnrädern. Dr. Stefan Beermann, CEO des Schweizer Unternehmens, erläutert im Interview mit Hajo Stotz die Herausforderungen an das Unternehmen und die Lösung Kisssys.

28. Mai 2019
Getriebe schnell und intuitiv auslegen
Dr. Stefan Beermann, CEO der Kisssoft AG: „Wir haben den Anspruch, mit Kisssys die am intuitivsten zu bedienende und gleichzeitig schnellste Software für die Getriebeauslegung anzubieten.“ (Bild: Kisssoft)

Herr Dr. Beermann, Trends, mit denen sich die Industrie heute auseinandersetzen muss, sind die Alterspyramide, der Fachkräftemangel und die Erwartung des Nachwuchses, dass Digitale Systeme so einfach funktionieren wie ein Smartphone. Stellen Sie diese Anforderungen auch fest und wie reagieren Sie softwareseitig darauf?

Der Fachkräftemangel, bzw. für uns konkret der Mangel an geeigneten Ingenieuren, ist bei uns schon immer ein Problem gewesen. Da wir eine Kombination aus Programmier- und Maschinenbaukompetenz benötigen, sind die wenigen Ingenieure mit passendem Profil heiß umworben. Wir nutzen daher alle Möglichkeiten, nicht zuletzt persönliche Kontakte, um Mitarbeiter zu finden.

Auf Kundenseite gibt es zwei Trends, einen älteren und einen relativ neuen. Schon länger beobachten wir, dass die heute notwendige Breite der Ausbildung im Maschinenbau zu Mängeln in der Tiefe führt. In unserem Bereich bedeutet dies, dass immer weniger Universitäten vertieftes Wissen im Bereich Getriebebau vermitteln. Schon immer waren Ingenieure mit grundlegenden Kenntnissen im Zahnradbereich gesuchte Spezialisten. Die Situation verschärft sich aber seit ca. 20 Jahren zunehmend.

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Wie sich mit dem neuen, intuitiven Kisssoft-Prototypen, der von interessierten Firmen getestet werden kann, innerhalb einer Minute ein Getriebe aufbauen läßt, sehen Sie hier im Video.

Der neuere Trend sind die Digital Natives, die nun in den Arbeitsmarkt kommen. Hier ist die Einstellung gegenüber Software eine andere als bei den „Digitally Challenged“, d.h. bei dem gestandenen Ingenieur, der Auslegungen auf dem Computer an seine jüngeren Mitarbeiter abgibt, da er oder sie selbst schon mit dem Konzept einer Mausbedienung Mühe hat.

Die junge Generation hat keinerlei Berührungsängste, oft aber auch zu wenig gesunde Skepsis gegenüber Ergebnissen von Simulationen und Berechnungen. Die Kommunikation läuft in dieser Gruppe auch über andere Kanäle als die Älteren es klassisch gewohnt sind. Selbst E-Mail ist ein veraltetes Medium. Anleitungen werden lieber in Video-Form konsumiert als in Textform.

Auf der Seite der Softwareentwickler findet derselbe Wandel statt. Von dem her wird es eine natürliche, organische Entwicklung zu den neuen Techniken und Ansätzen geben. Bei Berechnungsprogrammen kann dies seriöserweise nicht Ein- und Ausgabedaten des Programms betreffen, wohl aber die Form dieser Ein- und Ausgabe. Parallel finden auf breiter Front Ansätze der künstlichen Intelligenz Einzug in die Industrie. Dies und der generelle Trend der Anbindung an die Cloud vor allem auf der Eingabeseite werden schon in den nächsten fünf Jahren neue Paradigmen generieren.

Weiterer Trend und umfassendes Thema auch auf der Hannover Messe ist ja Industrie 4.0 – inwieweit beeinflusst die Digitalisierung auch Ihre Software?

Als Teil des digital Twins ist die CAE Software zwar eher am Rande des „Industrie 4.0“-Ökosystems, liefert aber wichtige Daten in Form von Randbedingungen and die weiteren Fertigungsschritte. Letztlich läuft Industrie 4.0 auf ein Vernetzen aller Schritte vom Entwurf bis zur Fertigung und Auslieferung hinaus. Dies ist ein Traum, so alt wie Software. Es scheint aber, man könnte diesmal weiterkommen als bei den bisherigen Ansätzen, welche immer an der zu großen Komplexität gescheitert sind. Weniger, weil die Welt weniger komplex geworden ist ? vielmehr, weil die Bedeutung der Digitalisierung viel höher ist als früher und daher auch die Bereitschaft, hier zu investieren.

Wichtig ist das Schaffen von standardisierten Schnittstellen. Im Getriebebereich gibt es momentan vor allem zwei Initiativen in Deutschland, das GDE-Format zum Austausch von Zahnrad-Daten und das REXS-Format für komplette Wellensysteme. Hier muss eine Software wie Kisssoft oder Kisssys natürlich mitziehen und die entsprechenden Im- und Exporte anbieten.

Da wir in Kisssoft schon sehr lange Automatisierungsmöglichkeiten wie z.B. die COM-Schnittstelle vorgesehen haben, sind wir tatsächlich schon recht gut gerüstet für die unterschiedlichen Anforderungen der Digitalisierung, insbesondere was die Integration in die CAE-Kette angeht.

Auf der Hannover Messe wurde ja auch das neue Kisssys-Release schon gezeigt – was ist neu?

Die Benutzeroberfläche und das Bedienkonzept von Kisssys sind mittlerweile fast zwanzig Jahre alt. Zwar wurde ständig weiterentwickelt und auf Detailebene verbessert. Wir sind aber zur Erkenntnis gekommen, dass wir hier einen gewissen Neuanfang brauchen. Daher haben wir einen Prototypen für eine neue Benutzeroberfläche entwickelt. Dieser kann von interessierten Firmen getestet werden und wir hoffen auf reichlich Feedback. Beim ersten Erscheinen im Jahr 2000 war Kisssys das benutzerfreundlichste Programm seiner Art auf dem Markt. Dort wollen wir wieder hin, wir haben den Anspruch, mit Kisssys die am intuitivsten zu bedienende und gleichzeitig schnellste Software für die Getriebeauslegung anzubieten.

2017 wurde Kisssoft vom Verzahnungsmaschinenhersteller Gleason übernommen. Was hat sich damit für Kisssoft geändert?

Durch die Zugehörigkeit zum grössten Anbieter von Verzahnungstechnologie haben wir jetzt einen einfachen Zugang zu allen Themen im Bereich der Fertigung. Dies ist bei Zahnrädern ein sehr wichtiges Thema, auch schon in der Auslegungsphase. Erste Früchte dieser Synergien werden mit dem 2019er Release erscheinen: Schnittstellen zur Fertigungssoftware, Machbarkeitsstudien für bestimmte Herstellprozesse schon in der Auslegungsphase, Einfluss des Fertigungsverfahrens auf die Zahnform. Die anderen Punkte treffen natürlich auch zu: In Asien und den USA haben wir unser Vertriebsnetz neu organisiert, die Vertriebskollegen von den Maschinen liefern neue Kontakte zu Interessenten und auch im Bereich der Softwareentwicklung findet ein reger Austausch statt. Dies sind für uns wichtige Punkte, für den Kunden ist vor allem die erhöhte Fertigungsintelligenz in der Software sicher der entscheidende Vorteil.

Gleason bietet ja mit Gems eine eigene Auslegungssoftware an, die mit Kisssoft-Software bidirektional über Schnittstellen Verzahnungs- und Getriebedaten der beiden Softwarepakete auszutauschen kann. Bietet es sich nicht an, die Gems-Funktionalitäten in Kisssoft zu integrieren?

Hier zeigt sich ein wenig der „Clash of cultures“, den wir am Anfang erlebten: Der Begriff Auslegung ist im Bereich Fertigung ein ganz anderer als bei uns in Kisssoft. Während in Kisssoft die Aufgabenstellung lautet, ein gewissen Randbedingungen genügendes Zahnradpaar zu finden, ist bei GEMS die Aufgabe, die Einstellungen an der Maschine zu bestimmen, um diese Zahnräder herzustellen. Dabei muss die herstellende Maschine abgebildet werden und sehr viel sehr spezielles Know-how einfliessen. Diese Funktionalität in einer zweiten Software im gleichen Konzern zu reproduzieren, schien uns nicht sinnvoll. Daher ist die Entscheidung zugunsten einer bidirektionalen Schnittstelle gefallen. Da in vielen Fällen unterschiedliche Personen die festigkeitsmässige und die fertigungstechnische Auslegung durchführen, kann man so auch besser die jeweilige Sichtweise in der Software berücksichtigen.

Haben Kisssoft-Anwender mehr Features, wenn sie Gleason-Maschinen nutzen? Oder vice versa?

Bis jetzt nicht wirklich. Das wird sich in Zukunft aber vermutlich ändern, wenn eine tiefere Integration von Kisssoft möglich wird. Es wird keine Feature geben, die man nur bekommt, wenn man einen gewissen Umsatz im Maschinenbereich hat, so eine Art Bonus-Feature. Aber es wird Funktionalitäten geben, die nur für eine Fertigung mit Gleason Maschinen Sinn machen. Wie jetzt schon die Machbarkeitsprüfung für das „Power Skiving“, welches speziell das Gleason-Verfahren zugrunde legt. Also weniger eine marketingtechnische Überlegung, sondern technische Notwendigkeit. Ansonsten sind und bleiben wir offen für alle, es wird keinen Ausschluss von Konkurrenten geben. Das passt nicht zu unserer Firmenkultur.

Kisssoft hat 2016 eine Software zur webbasierten Nachrechnung von vordefinierten Getrieben vorgestellt – wer ist die Zielgruppe und was ist der Vorteil des webbasierten Tools? Und gibt es das Web-Kisssys auch als App?

KisssysWeb ist ein Baukasten, mit dem die beschriebene Applikation auf Webtechniken relativ leicht realisiert werden kann. Primäre Zielgruppe ist das Verkaufspersonal von Getriebeherstellern mit Seriengetrieben. Mit KisssysWeb lassen sich Getriebemodelle gezielt dem technischen Vertrieb für Berechnungen zur Verfügung stellen, wobei gesteuert werden kann, welche Ein- und Ausgaben möglich sind. Dadurch lässt sich eine sehr reduzierte und intuitive Oberfläche mit sehr komplexen Berechnungen verheiraten. Durch die Trennung von Datenbank und Anwendung ist auch der Know-how-Schutz gewährleistet.

Da es sich um ein Programmier-Framework handelt, sieht man nicht KisssysWeb selbst nach aussen, sondern in der Regel ein Web-Front-End im Browser. Prinzipiell kann man auch ein App als Front-End anbinden. Bei den bisherigen Projekten war das allerdings nie angefragt worden.

Immer häufiger werden von Konstrukteuren Kunststoffzahnrädern statt Metallzahnrädern in Betracht gezogen. Kisssoft bietet dazu entsprechende Funktionalitäten und stellt Materialkennwerte für Werkstoffe von verschiedenen Herstellern bereit. Bei spritzgegossenen Zahnrädern spielen aber auch Faktoren wie Einspritzgeschwindigkeit, Wärmeverteilung, Abkühlungsgeschwindigkeit etc. eine Rolle. Werden die bei der Berechnung auch berücksichtigt?

Die Werkstoffdaten für die Rechenmethoden werden immer für einen bestimmten Werkstoff inklusive der Herstellparameter ermittelt. Idealerweise mit einem Bauteil-Test, sprich an einem gespritzten Zahnrad. Für (stark) abweichende Herstellparameter müsste also ein neuer Test durchgeführt werden. Analoges gilt für den Unterschied zwischen trockenem und konditioniertem Kunststoff, Zuschlagstoffe wie Fasern oder Schmierstoffe, die Kombination mit einem Gegenrad aus einem bestimmten Werkstoff, usw. Die Möglichkeiten zur Variation sind beim Kunststoff gewaltig, das ist eine der grössten Herausforderungen in diesem Feld.

In der Praxis bedeutet das mit dem Mangel zu leben: Entweder hat man Vergleichswerte von ähnlichen Applikationen mit dem gleichen Werkstoff oder braucht einen Prototypen-Test. Je mehr Erfahrung vorliegt, umso besser. Dies ist einer der Gründe, warum wir überdurchschnittlich häufig die Auslegung von Kunststoffzahnrädern als Dienstleistung erbringen, verglichen mit Stahl-Applikationen.

Kisssoft arbeitet ja auch mit Lagerherstellern wie Schaeffler oder SKF eng zusammen. Welche Vorteile hat der Anwender davon?

Neben einer sehr umfangreichen Datenbank mit den Katalogen der wichtigen (und einiger kleinerer) Lagerhersteller gibt es neu auch eine Zusammenarbeit im Bereich der Software. So wurde in Kisssoft ein Zugang zur SKF-Cloud geschaffen, worüber Ergebnisse des Berechnungsservers von SKF in Kisssoft direkt einfliessen. Auch gibt es Kooperationen bei Schnittstellen, so ist beispielsweise Schaeffler eine der treibenden Kräfte beim REXS-Format.

Zahnradberechnungen und -auslegungen gibt es ja auch von etlichen CAD-Anbietern als Module- was hat ein Spezialist wie Kisssoft diesen Modulen voraus?

Die Berechnungen in den CADs sind eher einfacher Natur. Oft handelt es sich nur um einen Zahnradgenerator, welcher ein Bauteil definiert, das einem Zahnrad ähnlich sieht. Einige CADs liefern auch einen Festigkeitsnachweis nach ISO 6336. All dies ist gut, wenn mal ein Zahnrad braucht und es nicht so darauf ankommt. Von einer modernen Zahnradsoftware ist das aber weit entfernt.

Kisssoft ist ja seit über 20 Jahren im Markt und seither fast ausschliesslich auf Zahnräder spezialisiert – im Zuge der e-Mobiliät wird der Bedarf aber vielleicht abnehmen. Wollen Sie zukünftig auch in andere Bereiche hinein?

Kisssoft war von Anbeginn an (also seit 35 Jahren) eine Getriebesoftware, mit all den Bauteilen, die dazugehören. Aber die Zahnräder sind tatsächlich der wichtigste Teil, allein schon von der Komplexität des Themas her. Wo ich anderer Ansicht bin, ist die oft geäußerte Ansicht, dass die e-Mobilität in den nächsten Jahrzehnten einen grossen Einfluss auf die Anzahl Zahnradauslegungen haben wird. Zum einen ist die Automobilbranche wichtig, aber was das Fahrgetriebe angeht, ist dies prozentual von unseren (Kisssoft-)Kunden nur ein kleiner einstelliger Prozentsatz. Zahlreicher sind die vielen Hersteller von kleinen Aktuator-Getrieben, welche den Komfort im Auto liefern. Und diese wurden immer schon elektrisch angetrieben. Für unsere Kollegen von den Verzahnungsmaschinen ist dies anders, die großen Projekte sind hier normalerweise im klassischen Fahrgetriebe-Bereich. Wenn man sich aber die verschiedenen Schätzungen anschaut, wie sich die e-Mobilität durchsetzt, so ist in den nächsten 20 Jahren noch kein Rückgang der hergestellten Zahnräder zu verzeichnen. Vor allem, da zunächst Hybridantriebe als Brückentechnik mit noch komplizierteren Getrieben kommen, bevor dann das rein elektrische Fahrzeug ausreichend Reichweite bei akzeptablen Kosten hat. Und dann gibt es immer noch ein Getriebe, wenn auch oft nicht geschaltet. Die Anzahl Zahnräder wird bei typisch zwei oder vier liegen, statt der 17 Räder eines Acht-Gang-Getriebes. Dafür müssen diese Zahnräder besonders gut ausgelegt werden, da die Laufruhe sehr wichtig wird. Und dafür braucht man sehr gute Auslegungssoftware mit enger Anbindung an die besten Fertigungsmaschinen vom Marktführer. Im Moment sehe ich daher nicht, dass wir auf andere Bereiche ausweichen müssten…

Wie sich mit dem neuen, intuitiven Kisssoft-Prototypen, der von interessierten Firmen getestet werden kann, innerhalb einer Minute ein Getriebe aufbauen lässt, sehen Sie hier im Video:

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