Worst-Case-Szenario Maschinenschaden: Wenn Maschinenkopf und Werkstück, Werkzeug und Spannmittel oder Spindel und Maschinentisch zusammenstoßen, wird es teuer. Es gibt verschiedene Methoden, Kollisionen rechtzeitig zu erkennen und zu vermeiden. Mit der passenden Methode lassen sich ungewollte Ausfallzeiten nahezu vollständig vermeiden.
Bei eher einfachen Maschinen gelingt es dem aufmerksamen Maschinenbediener in der Regel, mögliche Kollisionen visuell zu erkennen und rechtzeitig den Notaus-Knopf zu drücken. Bei modernen Hochleistungsmaschinen wie Dreh-Fräs-Zentren oder simultanen 5-Achs-Maschinen aber machen es schnelle und komplexe Bewegungen unmöglich, die Bearbeitung manuell zu unterbrechen. Deshalb wird die Maschine bei Kollisionsgefahr durch integrierte Schutzmechanismen automatisch angehalten. Doch gleich, ob die Maschine manuell oder automatisiert gestoppt wird – das Ergebnis ist dasselbe: Die Maschine steht still. Um Maschinenstillstandszeiten und Crashes zu verhindern, sollten Kollisionen deshalb noch vor der realen Bearbeitung erkannt und vermieden werden. In diesem Zusammenhang konkurrieren bei Anbietern von CAD/CAM- und Simulationssoftware zwei unterschiedliche Lösungsansätze. Beide Methoden nutzen digitale Zwillinge der realen Fertigungsumgebung.
Methode 1: Maschinenunabhängige NC-Programmierung im CAM-System und Verifikation des
NC-Codes mit einer zusätzlichen Simulationssoftware.
Bei diesem Lösungsansatz wird das NC-Programm zunächst in der CAM-Umgebung erzeugt – unabhängig von exakten Maschinen-, Werkzeug- und Spannmittelmodellen (digitale Zwillinge) (1). Erst danach werden die Daten um die Maschinen-, Werkzeug- und Spannmittelinformationen ergänzt – abhängig vom System entweder vor oder nach der NC-Ausgabe (2). Anschließend verifizieren der CAM-Programmierer oder der Maschinenbediener den NC-Code mit einer eigenen Simulations-Software.
Wenn keine Kollisionen mehr festgestellt werden, wird das NC-Programm an die Fertigung übergeben (5).
Bei Kollisionen oder weiteren Problemen gibt es zwei Möglichkeiten: Der NC-Code wird manuell korrigiert und danach erneut simuliert (falls das NC-Programm später, zum Beispiel aufgrund von Bauteiländerungen, neu erstellt wird, muss es ein weiteres Mal korrigiert und simuliert werden) (4a). Bei größeren Korrekturen wird der Fehler in der CAM-Umgebung behoben (4b). Auch dieses NC-Programm muss nochmals zusätzlich mit der Simulations-Software verifiziert werden, um sicherzustellen, dass die Korrektur erfolgreich war (4c).
Kollisionen, die das CAM-Programm erkennt, lassen sich mit automatisierten und in NC-Schablonen integrierbaren Kollisionsvermeidungsstrategien vermeiden. Welche Strategie sich am besten eignet, hängt maßgeblich von der speziellen Bauteilgeometrie, der Bearbeitungsaufgabe und vor allem von der verfügbaren Maschine ab. Dieses Wissen sollte in NC-Schablonen hinterlegt sein: So muss der CAM-Programmierer nur Maschine und Bearbeitungselemente auswählen. Die passende Kollisionsvermeidungsstrategie – mit Bereichsverkleinerung, simultanem 5-achsigen Ausweisfräsen oder indexierter Bearbeitung – wird automatisch zugewiesen.