April 2017 | Tebis ist Partner der Initiative „Digital Factory 4.0“, die auf der internationalen Messe für Spezialmechanik Mecspe 2017 (Parma, Italien) mit einem eigenen Pavillon vertreten war. Ein thematischer Schwerpunkt der Initiative lag auf der Herstellung hochwertiger Komponenten für den Motorsport. Tebis war Teil der Fertigungskette zur Bearbeitung einer Nabenhalterung für Formel 4-Fahrzeuge.
Um präzise und hochwertige Komponenten für die Formel 4 herzustellen, müssen viele Voraussetzungen erfüllt sein: Werkzeug und Werkzeugmaschine müssen passen und die numerische Steuerung muss exakt sein. Leistungsstarke Strategien, um die Werkzeugwege zu berechnen, gehören ebenso dazu wie die richtigen Kriterien für die Punkteverteilung und die Analyse der Bearbeitungsdaten.
Soll der Produktionsprozess optimiert werden, muss die CAD/CAM-Software einen einwandfreien Werkzeugweg ermitteln, um die neuesten Maschinen bestmöglich zu nutzen. Im Rahmen der Motorsport-Fertigungskette hat Tebis die komplette 3- und 5-Achsbearbeitung übernommen, um eine vordere Nabenhalterung aus Ergal für Formel 4-Fahrzeuge zu fertigen. Dabei erprobten die Spezialisten ein breites Spektrum an CAD-/CAM-Funktionen der Versionb 4.0 Release 3 Version. Die Fertigungskette wurde in Zusammenarbeit mit Heidenhain, Sigma, Sorma und Schunk realisiert.
Originalflächen automatisch reparieren
Zunächst gilt es, ein präzises und sicheres CAD-Modell für die Nabenhalterung zu erstellen, um eine hohe Verarbeitungsqualität bei minimaler manueller Nacharbeit zu erzielen. Dazu berechnet die Tebis Software die Werkzeugwege direkt aus den exakten mathematischen Flächen und nicht anhand eines approximativen Ersatzmodells (Polyeder). Auf diese Weise wird die Qualität der CAD-Flächen direkt auf die CNC-Programme übertragen.
Um das CAD-Modell zu überprüfen und zu optimieren, setzte Tebis Funktionen zur automatischen Reparatur der Originalflächen ein. Die Funktionen suchen nach topologischen Defekten, Segmentierungen und Ablösungen und korrigieren sie bei Bedarf. Das mathematische Modell hat erheblichen Einfluss auf die Struktur des Werkzeugwegs: Bei stark segmentierten Oberflächen wird bei der NC-Programmierung eine wesentlich höhere Punktezahl gneriert, um die Werkzeugbahn zu definieren. Dementsprechend verlängern sich die Rechen- und Maschinenlaufzeiten. Mit spezifischen Funktionen, die die neue Technologie der strukturierten Leitkurven nutzen, konnte das Layout der Werkzeugwege hinsichtlich der Komponentenform optimiert werden. Dabei blieb die seitliche Zustellung der Bahnen unverändert (3D-Zustellung).
Tebis arbeitete mit optimierter Punkteverteilung, um die gewünschte hohe Verarbeitungsqualität zu erzielen. Die Punkteverteilung ist beim Fräsen einer der Faktoren, die die Qualität des Werkzeugwegs am stärksten beeinflussen. In Zusammenarbeit mit dem weltmarktführenden Hersteller von NC-Steuerungen Heidenhain führte Tebis dazu eine spezifische Studie durch. Diese zeigte, dass sich trotz unveränderter Sehnenfehlerwerte mit ein und derselben Maschine sehr unterschiedliche Verarbeitungsergebnisse erzielen lassen. Hierzu werden ausschließlich die Algorithmen angepasst, welche die Punkteverteilung während der Erstellung des Werkzeugwegs steuern. Tebis V4.0 R3 hat sechs unterschiedliche Kriterien der Punkteverteilung entwickelt, die je nach verfügbaren Instrumenten und dem gewünschten Verarbeitungsgrad ausgewählt werden können. Die Leistungsfähigkeit der neuesten NC-Steuerungen zeigt sich außerdem darin, Tausendstelwerte für die Sehnenfehler zu verwenden ohne die Rechenzeiten zu beeinflussen und NC-Programmdateien mit vier oder fünf Dezimalstellen zu generieren.
Kollisionen im Voraus erkennen und bestätigen
Weiterhin gewährleisteten standardisierte und kalibrierte Spannsysteme bei der Positionierung des Rohteils maximale Präzision sowie beste Zugänglichkeit auf allen fünf Seiten. Das optimierte die Arbeitsabläufe und die Reihenfolge der Vorgänge, während die Werkzeugwechsel auf ein Mindestmaß reduziert werden konnten.
Aufgrund der beträchtlichen Größe der Spannhalterungen spielte auch die Kinematik-Simulation in Tebis eine grundlegende Rolle. Da sie die reale Produktionsumgebung virtuell abbildet, konnte der gesamte Bearbeitungszyklus bereits im Vorfeld überprüft werden. Dadurch ließen sich Platzierung und Umrüstung der Maschine optimieren, während eventuelle Sicherheitsbedenken hinsichtlich Kollisionen und Endanschlag im Voraus erkannt wurden. Dank der optimalen Lösung steigerte sich die Gesamteffizienz des Produktionsprozesses und es reduzierten sich Stillstandzeiten. Gleichzeitig sank das Fehlerrisiko, welches durch manuelle Eingriffe der Maschinenbediener entstehen kann.
Diese Tebis Technologien führen in der Fertigungskette zu einem zuverlässigen und sicheren Produktionszyklus. Gleichzeitig entstehen Komponenten, die dem CAD-Bezugsmodell einwandfrei entsprechen und die hohen Qualitätsanforderungen erfüllen, die im Motorsport verlangt werden.
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