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Von der papierintensiven Fertigung zum digitalen Formenbau

Die Herstellung von präzisen Spritz- und Druckgießformen von 0,5 bis 15 Tonnen umfasst das Formenspektrum der BOSCH Formenbau GmbH in Mühlhausen. So werden Formen für Spritzgussteile in 1K- und 2K-Technik für die Sicherheitstechnik, Elektrogeräte- und Automobilindustrie gefertigt. Bei Druckgießformen für Aluminium und Zink ist der Bosch Formenbau gefragter Partner der OEM’s und deren Zulieferern. Um einerseits den Kundenanforderungen nach immer kürzeren Durchlaufzeiten gerecht zu werden und gleichzeitig den Kunden das breitmöglichste Änderungsfenster für Datenoptimierungen zu bieten, wurde mit Tebis der digitale Formenbau realisiert. Mit dem neuen Tebis Messmodul für das Messen von Elektroden ist nun die letzte Schnittstelle geschlossen.

Seit über 12 Jahren setzt die Bosch Formenbau GmbH in Mühlhausen auf die CAD/CAM-Produkte aus dem Hause Tebis. Damals wurde die Form noch am Zeichenbrett oder in einem 2D-CAD-System konstruiert. Anschließend hatte die CAM-Abteilung die Form mit Tebis als 3D-Datensatz nachkonstruiert, nur um die Fräsprogramme zu rechnen. Das heißt, die 3D-Konstruktion war damals nur das Mittel zum Zweck der Fräsprogramme. Da die CAD/CAM-Systeme sehr schnell leistungsfähiger wurden, stellte Bosch schon früh auf die 3D-Konstruktion um. Seit etwa 5 Jahren wird der gesamte Fertigungsprozess auf der Basis einer 3D-Komplettkonstruktion der Form organisiert. Dabei steht die Tebis Viewer-Technologie im Mittelpunkt. Diese ermöglicht allen Mitarbeitern stets auf die aktuellen Daten zuzugreifen, und wird von der Akquise über die NC-Bearbeitung bis hin zur Montage genutzt. Der 3D-Datensatz der Werkzeugkonstruktion bleibt immer das zentrale Informationsmedium.

Tebis-Viewer als Informationsterminal in der NC-Bearbeitung, HSC Elektrodenfertigung, Draht- und Senkerosion bis hin zur Endmontage

  • Vom Auftrag zur Konstruktion

    Dank der zahlreichen Schnittstellen des Tebis Viewers kann schon bei der Angebotserstellung auf den vom Kunden zur Verfügung gestellten Datensatz zugegriffen werden. Die umfangreichen Schnitt- und Analysefunktionen ermöglichen dem Vertrieb in kürzest möglicher Zeit, ein verlässliches Angebot zu erstellen. Anschließend wird in UG oder Catia die Form vollständig in 3D konstruiert. Jetzt entsteht ein virtuelles Abbild des zu fertigenden realen Werkzeugs, mit allen Schiebern, Einsätzen, Normteilen usw.

    Doch, wenn für die Formtrennung komplexere 3D-Flächen aufgebaut werden müssen, greifen die Konstrukteure von Bosch gerne auf die Flächenfunktionen von Tebis zurück, vor allem auch, weil sie wissen, dass sich das Ergebnis in UG oder Catia jederzeit für Solid-Operationen verwenden lässt. Nachdem die Konstruktion des Werkzeugs abgeschlossen ist, wird der Datensatz mittels der tebis-eigenen Schnittstellen in das Tebis Format übertragen. Alle geringfügigen Änderungen, die jetzt noch in das Projekt einfließen, werden ausschließlich in den Tebis Datensatz eingebracht.

    Formeinsatz mit einigen der dafür benötigten Elektroden mit Wirkflächen, Antastrahmen, Sockel und Halter als komplettes 3D-Datenmodell. Dieses kann auf Kollision mit dem Formeinsatz geprüft werden.

  • Vom Werkzeug zur Elektrode

    Ein erster Schritt in der Fertigungsvorbereitung ist der Tebis Feature-Scanner. Dabei werden vollautomatisch alle für die Bohrbearbeitung geeigneten Geometrien erkannt. Die fertigungsrelevanten Parameter, wie Durchmesser, Tiefe, Gewinde- oder Passungsart werden in einem Feature gespeichert. Der nachfolgende NC-Fertigungsprozess greift wiederum auf diese Informationen zu und erzeugt damit automatisch die benötigten NC-Programme. Jetzt beginnt die Fertigung des Werkzeugs. Auf den insgesamt 6 Tebis CAD/CAM-Stationen werden Fräsprogramme für die Stahlteile berechnet, Elektroden konstruiert, verwaltet und NC-programmiert. Bei der Elektrodenkonstruktion wurde 2005 das aktuelle Tebis Elektrodenmodul eingeführt, mit dem sich Brennflächen schnell extrahieren, modifizieren und ergänzen lassen. Anschließend schlägt das System automatisch einen passenden Rohling vor und bietet über eine Bibliothek die verfügbaren Elektrodenhalter an. Der Clou dieser Software ist die integrierte Elektrodenverwaltung, die alle Informationen zu einer Elektrode bereithält, wie Bezeichnung, Position, Typ, Funkenspalt, Material, Bearbeiter usw. „Wir haben damit momentan in der Elektrodenkonstruktion eine Ersparnis von mindestens 25 % je Elektrode erzielt, was bei mehr als 5500 Elektroden pro Jahr doch ein wichtiges Potential ergibt", so Andreas Schwab, technischer Geschäftsführer bei Bosch.

  • Vorbildliche Qualitätssicherung

    Und ein weiterer Schritt zur Optimierung wird im Augenblick etabliert: ein neues Tebis-Modul zum Messen von Elektroden. Diese Erweiterung der bestehenden Tebis Software für die Koordinaten-Messung ermöglicht direkt aus dem Tebis-Datensatz heraus die neu beschaffte Messmaschine Zeiss Accura 7 anzusprechen. Diese vermisst an den vorgegebenen Punkten die Wirkflächen der Elektrode und ermittelt daraus die erforderlichen Versatzwerte sowie den tatsächlichen Funkenspalt fürs Erodieren. Diese Werte werden in die Elektrodenverwaltung eingetragen und lassen sich so mit dem 3D-Datensatz bis an die Erodiermaschine übermitteln. „Nachdem wir bereits Entwicklungspartner für das Modul zur Elektrodenkonstruktion waren, "erklärt uns Andreas Schwab, „konnte auch hier wieder durch die Verbindung unseres Formenbau-Know-hows mit den Fähigkeiten der Tebis Software-Ingenieure eine effektive Lösung geschaffen werden." Das Produkt von Tebis ermöglicht sehr einfach gegen den 3D-Datensatz zu messen. „Die Elektrodenverwaltung kennt natürlich den Funkenspalt, den Nullpunkt und die Ausrichtung der Elektrode, sodass ich mich darum nicht kümmern muss", so Andreas Schwab. Auch hier rechtfertigt wieder die Masse den scheinbaren Aufwand: bei Projekten mit durchschnittlich 100 Elektroden hätte man bei einem Wechsel in ein externes Messsystem einen sehr hohen Schnittstellenaufwand. Und durch die regelmäßigen Änderungen, die bis kurz vor Schluss in eine Form einfließen, würde dieser noch vervielfacht.

    Die NC-Programmierung mit Komplettwerkzeugen ermöglicht kollisionsfreie Werkzeugwege mit optimal kurz eingespannten Schneiden.

  • NC-Programm

    Aber bevor es eine Elektrode zu vermessen gibt, muss diese ja bekanntlich gefräst werden. Und das 3D-Fräsen ist ja, wie eingangs erwähnt, der Ursprung der Tebis Installation bei Bosch. Aber auch bei der 2,5D-Bohr- und Fräsbearbeitung setzt man mehr und mehr auf NC-Programmierung im CAM-System. Da dies im Gegenzug bedeutet, dass die Maschinenbediener weniger an der NC-Steuerung programmieren, wurde ein neues Arbeits-Modell aufgebaut, bei dem 3 Mitarbeiter ein Team bilden. In diesem Team werden dann die Aufgaben rotiert, d.h. jeder ist in zeitlich definierten Abständen an der Maschine und in der NC-Programmierung. „Das führt dazu, dass die Erfahrungen sich ergänzen und die Mitarbeiter flexibler eingesetzt werden", erläutert Andreas Schwab, „übrigens ein Wunsch, der von der Belegschaft an uns herangetragen wurde."

  • Viewer-Systeme als Bindeglied

    Ein Haupteinsatzgebiet der Tebis-Viewer-Systeme ist die NC-Fertigung. Dort holen sich die Mitarbeiter alle Informationen zum aktuellen Fertigungsauftrag ab. So bekommt die Fertigung sehr schnell einen räumlichen Überblick der Form. „Unsere insgesamt 12 Viewer setzen wir außer in der NC-Fertigung auch beim Drahterodieren, beim Senkerodieren, bei der Elektrodenherstellung, beim Drehen, und in der Endmontage ein", verdeutlicht Andreas Schwab. Dies zeigt die Bedeutung die diese Technologie im Hause Bosch eingenommen hat. Mehr als 40 der 75 Mitarbeiter sind auf dem Viewer geschult. Da die Bedienung des CAD/CAM-Systems und der Viewer sehr ähnlich sind, können die NC-Programmierer auch weiterhelfen, falls ein Mitarbeiter Probleme hat, weil er nicht täglich mit Tebis arbeitet. Beide Software-Pakete nutzen das gleiche Datenformat, somit werden hier keine Schnittstellen mehr benötigt.

    Komplexe 1 und 2K-Formen für die Elektrogeräteindustrie sowie Druckgiessformen für die Automobilindustrie – die Standbeine von Bosch

  • Real und virtuell im Einklang

    Alle Tebis Software-Produkte bei Bosch Formenbau werden von einem zentralen Lizenzserver verwaltet. Damit kann man jederzeit an jedem Arbeitsplatz das gerade benötigte Paket starten. So ermöglicht der permanente Abgleich mit den virtuellen Datenmodellen den Mitarbeitern von Bosch die bestmöglichen Werkzeuge zu realisieren.

    Das auf der Maschine aufgespannte Bauteil.

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Zitat

Wir haben momentan in der Elektrodenkonstruktion eine Ersparnis von mindestens 25 % je Elektrode erzielt, was bei mehr als 5500 Elektroden pro Jahr doch ein wichtiges Potential ergibt.

Steckbrief

Schwerpunkt:

Durchgängiger Fertigungsprozess auf Basis von 3D-Datensatz

Vorteile:

  • Integriertes CAD/CAM-System
  • Elektroden schnell konstruieren, fertigen, verwalten und messen
  • Papierlose Informationen in der Werkstatt

Branche:

Formenbau

Firma:

BOSCH Formenbau GmbH

Standort:

Mühlhausen, Deutschland

Interviewpartner:

Andreas Schwab

Position:

Technischer Geschäftsführer

Erschienen:

2005

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