BIEGEN ODER FRÄSEN. HolzbauAmann hat sich einen Namen alsSpezialist für hochkomplexe Holz-bauten gemacht, vor allem beiBrücken und Hallen, aber auch fürSonderkonstruktionen wie das Ex-
poDach auf dem MessegeländeHannover. Auch die Messehallen inFriedrichshafen und eine Vielzahlanderer Bauten stammen vonAmann. In ganz Europa, aber auchbeispielsweise in Dubai, sind die
Montageteams des Ingenieur-holzbauspezialisten unter-wegs.
Holz ist ein faszinierenderWerkstoff, vor allem in derVerarbeitungsweise als Leim-binder. Hierfür werden meh-rere Lagen Holz zu einem
festen, leichten und nahezu beliebiglangen Balken zusammengeleimt.Die Formgebung erfolgt durch Bie-gen der Lagen beim Zusammenkle-ben oder durch Fräsen der ge-wünschten Kontur aus einem Roh-ling. Ersteres ist effizienter, weil we-niger Material abgetragen wird,Letzteres genauer, weil keine Rück-stellkräfte des gebogenen Holzesberücksichtigt werden müssen.
Interessanterweise sind Leim-binder maßgenauer als Stahlkon-struktionen, die sich beim Schwei-
Dicke Bretter bohrenC A M - S y s t e m P e p s i m H o l z b a u
Besucht man eine Werkhalle, riecht sie normaler weise nach Kühlschmiermittel, Schweißgasen
und heißem Stahl. Holzbau Amann bietet eine Abwechslung: Auf der 5-Achs-Fräse bei Amann
entstehen keine Metallteile, sondern dreidimensional gebogene Holzbalken für extrem kom-
plexe Dachkonstruktionen. Die Programme dafür entwickeln die Amann-Mitarbeiter mit der
ßen oft verziehen. Und auch imBrandschutz kann Holz gegenüberStahl, der in der Hitze weich wirdund schlagartig versagt, punkten.Holz brennt zwar, aber es bildetsich schnell eine Holzkohleschichtan der Außenfläche des Balkens, diedas Holz im Innern isoliert und dieGeschwindigkeit des Verbrennensstark verlangsamt. Wird der Balkendicker dimensioniert, als statischnötig wäre, ergibt sich eine Schutz-schicht, die den statisch notwendi-gen Querschnitt schützt und so we-sentlich länger den Einsturz desbrennenden Gebäudes verhindertals Stahlträger.
Zuletzt bauten die Amann-Montagetrupps ein Dach im fran-zösischen Metz auf, das von Starar-chitekt Shigeru Ban für eine Zweig-stelle des Kunst- und Kulturzen-trums Centre Pompidou entwor-fen wurde. Das Gebäude bestehtaus drei übereinandergestapelten,länglichen Betonquadern, die voneinem zeltartigen Dach über-spannt werden. Die filigraneUnterkonstruktion des Mem-brandachs wird durch eine ausDreiecksformen zusammengesetz-te Holzkonstruktion gebildet.
Die Spezialisten von Amannentwickelten mit dem SchweizerHolzexperten Hermann Blumereine Ausführung aus drei Dop-pellagen von Brettschichtholzträ-gern mit rechtwinkligen Quer-schnitten, die von sechseckigen so-genannten Dollen an den Kreu-zungspunkten fixiert werden. DieFreiformfläche des Dachs und dieHolzkonstruktion wurden in Rhi-no modelliert und im DXF-Formatan das Statik-Berechnungspro-gramm R-Stab übergeben. Dortwurde die Konstruktion für die Be-rechnung in über 45 000 Stäbe undmehr als 30 000 Knoten umgewan-delt. Ursprünglich hatte der Bau-herr die teils extrem gekrümmtenTräger durch Biegen fertigen lassenwollen, die Amann-Spezialistenkonnten ihn jedoch überzeugen,dass die Träger besser gefräst wer-den sollten, um die geforderte Ge-nauigkeit zu erreichen und keinezusätzlichen Spannungen durch
die Rückfederungstendenz derBalken zu erzeugen.
5-Achs-Fräse mit WerkzeugwechslerHolzbau Amann besitzt eine 5-Achs-Fräse mit automatischemWerkzeugwechsler, die bis zu 30 mlange Rohlinge bearbeiten kann.Aufdiesem Bearbeitungszentrum wur-den die mehr als 1 600 Balken auf al-len sechs Seiten bearbeitet. Über-
wiegend wurden gerade, aber auchin einer oder zwei Dimensionen ge-bogene Rohlinge verwendet. FürLetztere mussten dann zunächst in-dividuelle Auflagen gefertigt wer-den, mit denen sich die gebogenenRohlinge sicher auf dem Maschi-nentisch befestigen ließen. Undnicht zuletzt wurde für den Bau eineUnterkonstruktion benötigt, in dieAussparungen gefräst wurden, diebei der Montage jeden Balken in al-len drei Dimensionen genau po-sitionieren.
Für die Erstellung der NC-Pro-gramme nutzt Amann seit dem Jahr1998 das CAD/CAM-System Pepsvon Camtek. Peps deckt alle Anfor-derungen von der Modellierungüber Fräsen, Drahterodieren undDrehen bis hin zur Blechbearbei-tung ab. Mit dem Kauf der Fräsma-schine hatte Amann ein NC-Programmiersystem des Maschi-
nenherstellers mitbekommen. Die-ses erwies sich jedoch als sehr be-schränkt in seinen Möglichkeiten.Es konnten nur vordefinierte Fea-tures ausgewählt und durch Maß-eingabe angepasst werden, was denProgrammierern schnell zu wenigwar.Vor allem die Möglichkeit, Frei-formflächen zu fräsen und eineSchnittstelle zur Übernahme vonCAD-Daten aus den bei Amann ein-gesetzten CAD-Systemen Cadwork
und Rhino wurden vermisst. DieVerantwortlichen hatten die Idee,sich im Metallbau umzusehen, wodas Fräsen komplexer Formen keineungewöhnliche Anforderung ist,und fanden dort Peps, das die Funk-tionalität bereitstellte, die beiAmann gebraucht wurde.
Es dauerte fast ein Jahr, die un-zähligen NC-Programme zu erstel-len. Die ursprüngliche Maschinen-steuerung konnte die Vielzahl derNC-Datensätze nicht fassen, wes-halb die Maschine für das Fräsen derersten Balken bis zu zehn Stundenbenötigte. Deshalb mussten die Pro-gramme in mehrere Unterprogram-me aufgeteilt und nacheinander ab-gearbeitet werden. Schließlich wur-de eine neue Haidenhein-Steuerungeingebaut, mit der die Bearbei-tungszeit auf zwei Stunden bei gera-den und höchstens fünf Stunden beiden komplexesten Trägern sank.
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FRÄSPROGRAMMIERUNG PRAXIS
Peps zeigt das Rohteil durchsichtig und die Endgeometrie innerhalb des Rohteils.
Viele Einzelprogramme in einem Projekt bearbeiten Tobias Döbele, Projektleiter beiHolzbau Amann, erläutert: »DieProgrammverwaltung in Peps isthilfreich, wenn man so viele Einzel-programme in einem Projekt zu be-arbeiten hat. Pro Balken sind wegender beiden Aufspannungen zweiProgramme notwendig, hinzu kom-men unzählige Programme für die
Unterkonstruktion sowie die Auf-spannhalter für gebogene Träger –da kommen insgesamt mehrereTausend Programme zusammen, indenen man sich zurechtfindenmuss. Die Peps-Programmverwal-tung ermöglicht dies durch ausge-feilte Filterfunktionen, mit denenman die Vielzahl der Programmeschnell einschränken kann. Um dasgewünschte Programm zu finden,
ist die Voransicht hilfreich, die beimMarkieren eines Programms ange-zeigt wird.«
Sein Kollege Manfred Baumgart-ner ergänzt: »Die Solid-Darstellungin der neuen Peps-Version verein-facht die Arbeit, weil man den Roh-ling und das daraus entstehendeFertigteil gleichzeitig sehen kann;der Rohling wird transparent darge-stellt. Wir haben die Balkengeome-
trie über die .SAT-Schnittstelle aus Rhino importiert. An-schließend wurden in Peps der erforderliche Rohling sowiedie Aufspannungen festgelegt und schließlich der Fräsvor-gang definiert. Dabei half uns eine Reihe von Makros unddie ausgefeilte 5-Achsfrästechnik in Peps sehr.« In Pepsreicht es aus, die Freiformfläche sowie zwei Begrenzungs-kanten zu definieren, dann berechnet die Software die not-wendigen Fräsvorgänge selbst. Die Fräsmaschine berech-net den Offset des Portalbalkens aufgrund der Länge desMotorgehäuses und des Werkzeugs selbstständig, sodassdiese Berechnungen nicht in Peps erfolgen müssen.
Schließlich wurden sämtliche Programme in Peps simu-liert, um Fehler aufzudecken, bevor einer der Rohlinge zuAusschuss verarbeitet wurde. Baumgartner hebt die einfa-che Bedienung hervor: »Ich arbeite nicht ständig am Sys-tem, und da ist es wichtig, dass ich nicht jedes Mal langenachdenken muss, wie eine Funktion bedient wird. BeimProjekt ›Centre Pompidou‹ half uns darüber hinaus eineReihe von Makros, die Camtek für uns programmierte,und mit deren Hilfe auch ein 5-Achs-Fräsprogramm nahe-zu ohne Programmkenntnisse erstellt werden konnte.«
In der ersten Aufspannung wurden meist vier Seiten desBalkens bearbeitet, dieser anschließend umgedreht und dieanderen Seiten bearbeitet. Die erreichte Genauigkeit istverblüffend. Beim probeweisen Zusammenstecken eines50 m langen Trägers in der Werkhalle – die Träger bestehenaus mehreren bis zu 12 m langen Abschnitten, die durchPassbleche in den Stirnseiten zusammengefügt werden –trat eine Maßabweichung von gerade einmal 2 bis 3 mmauf.
15 000 Dollen verbinden die 18 km Träger zu einem ele-ganten, fast schwerelos wirkenden, 8 500 m2 großen Dach.Döbele ist mit seinem Softwarelieferanten zufrieden: »Wirsprechen einfach die selbe Sprache. Wir sind als Holzbear-beiter für einen CAM-Softwarehersteller eher ein Exot,fühlen uns aber trotzdem gut aufgehoben, unsere Anforde-rungen fließen in die Weiterentwicklung des Programmsein und werden umgesetzt. Der nächste Schritt mit Camtekwird die Umsetzung einer Maschinenraumsimulation sein,die es ermöglicht, Kollisionen mit dem Umfeld des Fräsersschon in der Simulation am Bildschirm zu erkennen.«
Tobias Döbele schließt: »Ohne ein System wie Peps, dasnicht nur einzelne NC-Programme effizient erstellen, son-dern auch komplexe Projekte verwalten kann, ist ein sol-cher Auftrag wie das Centre Pompidou, das im Gegensatzzu anderen Projekten wie dem Expo-Dach an jeder Stelleanders geformt ist, nicht zu stemmen.«
www.holzbau-amman.de / www.peps.deDiesen Artikel finden Sie auf unserer Homepagewww.cad-cam.de unter der Dokumenten-nummer CC110078.
