PASCAM WoodBlog

Wir alle kennen PDF-Dokumente als Dokumentation und werden oftmals aus Textverarbeitung oder Tabellen generiert. Manchmal auch aus dem CAD-System in Form von 2D-Zeichnungen. Selten auch als 3D-Zeichnungen (eigentlich 3D-Modelle in einer Dokumentendarstellung)

Beim Thema CNC kennen wir neben den eigentlich CNC-Programmen auch die Ausgabe von DXF-Daten für Fremdfertiger oder neutrale Maschinenansteuerung, wenn eine lose Kopplung von Systemen benötigt wird, was man bei Fremdfertigung ja meist hat.

Doch speziell bei der DXF-Ausgabe tut man sich extrem schwer, Zusatzinformationen bezüglich des Bauteils mit anzugeben, außer durch Text, der dann wieder nicht maschinell verarbeitbar ist. Geschweige denn, wenn beim Fremdfertiger Handarbeitsplätze zum Zuge kommen dort vernünftig auswertbar ist.

In solchen Fällen und zur Dokumentation kann es durchaus sinnvoll sein, aus den CNC-Daten eines Bauteils eine Darstellung in PDF-Format zu erstellen, die das fertige Bauteil repräsentiert und alle fertigungsrelevanten Daten enthält. Insbesondere das Erscheinungsbild einer technischen Zeichnung mit echter Vermaßung hilft hierbei enorm, die gewünschten Eigenschaften einer jeden Bearbeitung dokumentenbasierend zum Fertiger zu kommunizieren und erleichtert so eine gesicherte Fertigung nach den Wunschvorgaben. 

Gerade wenn extern dieser teilmechanische Aspekt in der Fertigung vorliegt, macht ein solches PDF-Dokument Sinn.

Und da es auf Fertigungsdaten basiert und aus diese4n wie ein CNC-Programm abgeleitet wird, erreicht man eine fertigungsgerechte Zeichnung auf Bauteilebene, aber mit Angabe von Anbauteilen und deren Darstellung. Hierzu muss nichts am Konstruktionsmodell getan werden. Das steigert die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit enorm. Das ist auch eine Möglichkeit, hausinterne Handarbeitsplätze mit visuellen Daten zu versorgen.

Durch das Multiposting moderner CAM-Systeme kann man ja auch mehrere Dateien erzeugen, wenn der Fertiger das benötigt. Also wieder ein klarer Pluspunkt für eine neutrale Datenerzeugung direkt aus der Konstruktion. Denn nur dort sind alle relevanten Daten vorhanden, um solch leistungsfähige Werkzeuge zu ermöglichen.

Der Begriff Nachhaltigkeit ist heutzutage nicht nur in jeder politischen Rede zu finden, auch die Wirtschaft hat diesen Begriff entdeckt. In das ist im Zuge des Klimawandels sicher auch nicht verkehrt. Zu beachten ist aber in jedem Fall, dass der Begriff immer ganzheitlich betrachtet wird. Daher sollen hier mal 2 Aspekte gegenübergestellt werden.

Viele Bearbeitungen an einem Holzteil sind meist sehr einfach, z.B. nur Bohrungen, evtl. mit eingeleimten Dübeln oder anderen einfachen Verbinder. Oftmals sind aber auch komplexere Fräsbearbeitungen, z.B. für Beschläge, Einbausituationen oder Formteile, notwendig. Daher hat man bis dato oftmals eine Ein-Maschinen-Lösung mittels einer leistungsfähigen CNC-Maschine angestrebt. Der Vorteil ist klar: Einmal drauf, alles fertig. Dies hat Fertigungsabläufe vereinfacht und die Gefahr von Beschädigung des Bauteils minimiert. Also alles gut. War die Maschine überlastet, hat man meist eine gleiche, 2. Maschine angeschafft, um die bestehenden Daten weiter zu verwenden.

Wenn man sich das nun aber genauer betrachtet, stellt man fest, dass eine aufwendige, meist auch schwere Maschine die meiste Zeit mit simplen Bohrungen beschäftigt ist. Und bei den Fräsungen immer der aufwendige, schwere Bohrkopf mitgeschleift wird. Würde man nun bei einer Überlastung der ersten Maschine einfach eine 2., einfach und nur auf Bohrungen spezialisierte einsetzen, könnte man die große Fräse entlasten und sich auf ihre Kernkompetenz reduzieren. Die Fräse wäre leicht, da der Bohrkopf in der 2. Maschine ausgelagert ist. Diese kann wesentlich einfacher ausgeführt wird, da sie keine große Werkzeugkräfte aufnehmen muss. Teile, die nur Bohrungen bekommen, können an der Fräse vorbeigeschleust werden, wodurch diese zusätzlich entlastet wird. Das ist dann ein klassischer Maschinenverbund. Ich denke jedem leuchtet ein, dass hierbei der Energieverbrauch pro Bauteil geringer sein wird. Leider kann ich das nicht in Zahlen fassen, ist ja auch Produktspezifisch, aber es wird was bringen.

Um nun den Maschinenverbund produktionssicher im Griff zu haben, sind im Vorfeld meist moderne, I4-taugliche Ansätze, notwendig. Die CNC-Aufbereitung muss dies nicht nur selbstständig optimieren, sondern auch den übergeordneten Systemen wie PPS oder FLS zur Verfügung stellen. Das geht heute auch Maschinenhersteller übergreifend, was die Flexibilität zusätzlich erhöht.

Neben der Energieersparnis ist sicherlich auch die Abnutzungsverringerung aufgrund geringerer Massenbewegung noch zu nennen, womit die Maschinen länger im Einsatz sein können.

Und damit sind wir bei einem anderen Aspekt. Denn das Erzeugen der Maschinen kostet natürlich auch Energie. Kann aber die Hauptmaschine einfacher ausgeführt werden oder muss eh eine 2. Maschine angeschafft werden, sind wir eher auf der Haben Seite, d.h. es ist Nachhaltiger einen Maschinenverbund aufzubauen. 

Interessanter wird das Ganze noch in vielen Spezialfällen, wodurch dann Spezialmaschinen aufgrund der Einbettung in viele Maschinenverbünde die Auslastung pro Maschinen gesteigert werden kann. Nachhaltiger geht's kaum noch.

Zu guter Schluss noch ein Gedankengang: Wenn man Teile teilweise Fremdfertigen lässt, kann man diesen externen Fertiger auch in den Maschinenverbund einbinden und ihm entsprechende Daten zur Verfügung stellen. Damit kann man Rückrufe sparen. Denn auch ein Telefonanruf kostet Strom 😊

Die Digitalisierung der Produktion verspricht Flexibilität, Sicherheit und dass alles besser wird. Nur stellt sich die Frage, wie soll meine starre Fertigungsstraße flexibel werden? Kurze Antwort: das geht nur durch physikalische Änderungen. Und hier greift der Maschinenverbund, auch manchmal als Matrix-Fertigung bezeichnet.

Was steckt nun hinter dem Wort:

Zuerst sieht man alle Maschinen als Einzelmaschinen an. Dann überlegt man, welche Maschinen physikalisch zusammengestellt werden können. d.h. nicht unbedingt, dass man Maschinen in der Werkhalle verschiebt, sondern auch dass Teile transportiert werden. Was bei Holzigen nicht immer einfach ist. Dabei kann es eben auch verschiedene Kombinationen geben, wobei manche Maschinen in vielen Kombinationen drin sind, manche nur in einer. Jede Kombination ist nun ein solcher Maschinenverbund. 

Nun müssen die maschinenspezifische Postprozessoren analysieren, was sie fertigen können. Das alles wird dann von einem nachgeschalteten Prozess zusammengetragen und die hinsichtlich Maschinenverbünde geprüft. Die Ergebnisse werden dann meist in Datenbanken der Fertigung zur Verfügung gestellt. Die CNC-Programme für jede Maschine kann dabei pro Maschinenverband spezifisch sein oder, soweit möglich, mittels konfigurationsspezifische Schalter generalistisch ausgebildet sein. 

Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise ist noch, dass man manuelle Arbeitsplätze mit einbaut, quasi einen Hand-Postprozessor mit einbindet. Dieser kann dann zusätzliche Informationen oder Dokumente für diesen erstellen und zur Verfügung stellen. Quasi ein CNC-Programm für Menschen.

Insbesondere bei der Flexibilisierung der Produkte und deren individuellen Fertigung mit Arbeitsteilung stellt ein Maschinenverbund mit allen für die Fertigung des Produktes relevanten Aktionen als Maschinenverbünde eine enorme Verbesserung der Maschinenauslastung, Flexibilisierung von Fertigungsabläufen und Verbesserung der Fertigungsqualität und verbesserten Arbeitsbedingungen ein enormes Potential dar.

Voraussetzung für das Gelingen eines solchen Vorhabens ist in jedem Fall, dass die Daten aus einer Quelle stammen und dadurch keine Mehrfachinterpretation stattfindet. In jedem anderen Fall kann nicht mehr gewährleistet werden, dass eine vollständige Bearbeitung des Produktes durchgeführt wird.

In einem weiteren Blog wollen wir uns mal den Aspekt der Nachhaltigkeit einen Maschinenverbundes anschauen.