Tebis ermöglicht beim P&M Werkzeugbau automatisches Programmieren auf Knopfdruck

Der im Jahr 1998 gegründete P&M Werkzeugbau in Marienfeld bei Harsewinkel fertigt in erster Linie für die Automotive-Branche und deren Zulieferunternehmen Serienwerkzeuge, Vorserien und Prototypenwerkzeuge für die Blechumformung. Darunter sind teils hochkomplexe Ziehwerkzeuge, Transferwerkzeuge und Folgeverbundwerkzeuge – sowohl für technische Teile als auch für Außenhautteile. Im Durchschnitt liegen diese bei 25 bis 30 t - in der Automotive-Industrie ist das der Bereich der mittelgroßen Werkzeuge.

Darüber hinaus gehören auch das Abpressen von Prototypen sowie von Null- und Kleinserien auf den ausgewachsenen Produktionspressen im Technikum des Unternehmens sowie Lohnfräsarbeiten zum Portfolio der Werkzeugbauexperten. So hat sich das Unternehmen trotz klarem Fokus sehr diversifiziert und zukunftssicher aufgestellt.

Die großen Komponenten eines Werkzeugs sind in der Regel nicht die Teile, die beim Programmieren oder in der Zerspanung den großen Aufwand verursachen. „Deren Anzahl und Umfang etwa in einem Transferwerkzeug ist schließlich überschaubar“ erklärt Martin Zetzloff, Leiter Konstruktion und Programmierung beim P&M Werkzeugbau. „Die Herausforderung liegt vielmehr bei den kleineren Werkstücken in der Größe bis 500 mm, bei den Backen, Schiebern und Messern, die ja in großer Zahl in einem Werkzeug enthalten sind.“

Mit der Erfahrung aus zahlreichen Automatisierungs- und Digitalisierungsprojekten gingen die Experten von Tebis gemeinsam mit dem Team um Zetzloff daran, die zukünftigen Abläufe und Strukturen zu skizzieren. „Dabei ergaben die Berechnungen, dass wir mit einem einzigen leistungsfähigen 5-Achs-Bearbeitungszentrum auskommen können“, erklärt der Konstruktionsleiter. „Das erfordert allerdings einen hohen Automatisierungsgrad – sowohl an der Maschine als auch beim Programmieren.“

In Sachen NC-Programmierung hat das Unternehmen eine umfassende Erfahrung, die bereits über mehrere Jahrzehnte zurückreicht. „Wir haben schon viele Systeme getestet und auch genutzt“, erinnert sich Zetzloff. „Aber wir hatten bei jedem System das Phänomen, dass wir zwar die großen Komponenten meist sehr gut im Griff hatten -, die Fülle der Kleinteile jedoch zur echten Herausforderung wurde.“

Grundsätzlich hatten die Werkzeugbauer bei jedem Programmiersystem das gleiche Problem. Wenn eines pfiffige 3D-Strategien anbot, konnte es kein Loch bohren. Auf der anderen Seite stehen „halbintelligente“ 2D Programmiersysteme, die sich jedoch beim 3D fräsen mehr als schwertun.  „Wir sind bei allen Systemen, mit denen wir uns befasst hatten, sehr schnell an Grenzen gestoßen“ erinnert sich Zetzloff. „Die Programmpakete beschränkten uns in den Anpassungsmöglichkeiten, sie waren sehr geschlossen – wir wollten oft andere Features oder auch andere Wege, als uns die Systeme bieten konnten.“

Tebis ist ein sehr offenes System. „Da können wir uns als Anwender wirklich ausleben“, versichert Zetzloff. „Um es vorwegzunehmen: Für uns ist Tebis als Gesamtpaket für die Blechumformung klar die beste Wahl.“ Die Schnittstellen etwa zu Soflex oder zu den CAD-Arbeitsplätzen.

Damit alles so funktioniert, wie es sich die Verantwortlichen beim P&M Werkzeugbau vorstellen, legten sie gemeinsam mit den Experten von Tebis zunächst detailliert die grundlegenden Strukturen und Strategien fest. „Wir haben Tebis erklärt, wie wir in der Kleinteilefertigung künftig arbeiten wollen“, erinnert sich Zetzloff. „Wir haben detailliert geklärt, wie wir künftig in der ersten und zweiten Aufspannung bearbeiten wollen und was für uns bedienerloses Arbeiten heißt. Wir haben Tebis gesagt, wie wir künftig fräsen wollen. Und die Experten von Tebis haben uns gezeigt, was wir dazu brauchen.“

Der Aufwand, den die Werkzeugbauer gemeinsam mit dem Softwarehaus am Anfang in diese exakte Definition der künftigen Bearbeitung investiert haben, zahlt sich aus. Das System leistet heute genau das, was die Werkzeugbauer sich davon erhofft haben.

Damit die Software alle Eigenschaften mitbringt, die die Werkzeugbauer von ihr erwarten, kamen Experten von Tebis nach Marienfeld und passten das System exakt auf die Bedürfnisse der Anwender und auf das zu bearbeitende Teilespektrum an. Dabei berücksichtigten sie sowohl die gewachsenen Gegebenheiten im Unternehmen sowie die bereits eingesetzten Tools als auch zukünftige Entwicklungsmöglichkeiten.

Allerdings: „Wenn die Tebis-Plattform aufgebaut ist, ist sie quasi leer. Sie muss erst vom Anwender mit Leben gefüllt werden“, betont Zetzloff. „Der wichtigste Schlüssel ist das Anwenderwissen, das in Form von Bibliotheken in das System einfließt. Und die sind der Schlüssel zur erfolgreichen NC-Automatisierung – sie enthalten die Werte, die Tebis für die Programmierung benötigt: Je detaillierter und umfassender diese Bibliotheken ausgefüllt sind, desto besser funktioniert das automatisierte Programmieren.“

Zwei Mitarbeiter haben beim P&M Werkzeugbau zwei Jahre daran gearbeitet, die umfangreichen Bibliotheken aufzubauen. Hier sind beispielsweise für jedes vorhandene Zerspanungswerkzeug die möglichen Einsatzarten, die exakten Geometriedaten und die optimalen Schnittdaten in hohem Detailierungsgrad hinterlegt.

Bibliotheken, auf die Zetzloff nicht von ungefähr stolz ist: „Umfassendere und qualitativ hochwertigere Bibliotheken gibt es wohl nur bei den Autoherstellern selbst“, ist er sich sicher. „Der Aufwand, den wir da hineingesteckt haben und den wir weiterhin in die kontinuierliche Pflege investieren, lohnt sich. Denn je mehr Wissen ein Programmiersystem beispielsweise über die Einsatzarten eines Zerspanungswerkzeugs hat, desto besser kann es automatisiert Programme erstellen, die auch optimal laufen.“

Dass auch die Gesamtgeometrie aus Werkzeug und Halter aus den Bibliotheken richtig generiert werden kann, gewährleisten die Werkzeugbauer damit, dass sie alle Aufnahmen noch einmal selbst gemessen und gezeichnet haben. Für die Spannmittel, die die Werkzeugbauer selbst fertigen (das sind rund 90 Prozent) sind die exakten Daten ebenso erfasst wie für die restlichen gekauften Spannelemente – die haben die Werkzeugbauer selbst exakt nachgemessen.

Die Geometriedaten für ihre beiden Hermle C42U haben die Werkzeugbauer selbstverständlich im Rahmen der vom Maschinenhersteller bereitgestellten „Virtuellen Maschine“ bekommen. „Zusätzlich ist jedoch auch noch ein Team aus Experten von Tebis bei uns vor Ort gewesen. Das Team hat die Maschine nochmals exakt gemessen und dann im Datenabgleich umgesetzt“, berichtet Zetzloff. „Nur so können wir sicher sein, dass wir mit den korrekten Werten und Einstellungen arbeiten. Und dass all das, was wir im Vorfeld simulieren, dann auch auf der Maschine exakt wie vorherberechnet ablaufen kann.“

Die virtuelle Welt bildet die Realität bei der Kleinteilefertigung im P&M Werkzeugbau in allen relevanten Parametern hundertprozentig exakt ab. „Nur so kann gewährleistet sein, dass alles, was wir programmieren, auch eins zu eins auf der Maschine umgesetzt bekommen“, betont Zetzloff. „Unsere Art, Programme zu erstellen, ist eher konservativ. Dafür aber sehr prozesssicher. Wenn in der virtuellen Welt alle Kollisionsprüfungen mit den echten Daten von Maschine, Werkzeug, Spannmitteln und Werkstück in Ordnung sind, dann fährt die Maschine auch sicher kollisionsfrei.“

Und zwar in allen Bereichen: Alle Werkstücke laufen vom ersten Span an über Schruppen, Schlichten und Feinschlichten grundsätzlich unbeaufsichtigt. Die Mitarbeiter rüsten die Werkstücke und schleusen sie in den Werkstückspeicher der Zelle ein. Das System entscheidet dann aufgrund der Priorisierung, wann und auf welcher Maschine die Teile bearbeitet werden. Die Mitarbeiter an der Maschine können sich so aufs Wesentliche konzentrieren, die Wahrscheinlichkeit von Fehlern ist deutlich gesunken.

Für die Maschinenbediener ist die Arbeit jetzt deutlich stressfreier geworden. Die kritischen Entscheidungen sind bereits im Vorfeld getroffen worden und aus den Regeln und den Bibliotheken in die Programme eingeflossen. Und das System hat alle wesentlichen Daten im Blick – etwa, wann ein Werkzeug gewechselt werden muss.