FFOORRMMGGEERREECCHHTT AAUUFFBBEERREEIITTEETT..Buhrstahlformenbau entwickeltund fertigt Spritzgussformen sowieFormen für den Zink- und Alumi-niumdruckguss, die hauptsächlichim Fahrzeugbau, aber auch in derMedizintechnik oder in der Sani-tärtechnik eingesetzt werden. AufWunsch unterstützt der Formen-bauer seine Kunden schon bei der
Artikelkonstruktion, damit die Tei-le von Anfang an formtechnischkorrekt ausgelegt werden. Außer-dem übernimmt er zusammen mitexternen Partnern die Erstbemus-terung der Werkzeuge und dieMess- und Prüfberichte.
Im letzten Geschäftsjahr hatBuhrstahlformenbau einen Umsatzvon 3,6 Mio. Euro erwirtschaftet.
Obwohl das Automobilgeschäft miteinem Umsatzanteil von 65 Prozentnach wie vor das stärkste Standbeinder Firma ist, hat sich ihr Kunden-stamm in den letzten Jahren erheb-lich vergrößert.
Zu den Referenzen gehören ne-ben Automobilherstellern und Zu-lieferern wie Friedrich Fingscheidt,der unter anderem die Mercedes-
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Auch der Formenbau ist automatisierbar»» WWii rr mm üü ss ss ee nn dd ii ee PPee rr ss oo nn aa ll kk oo ss tt ee nn dd uu rr cc hh ee ii nn ee nn hh öö hh ee rr ee nn AA uu tt oo mm aa tt ii ss ii ee rr uu nn gg ss gg rr aa dd ii nn dd ee nn GG rr ii ff ff bb ee --
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Sterne für Daimler herstellt, Na-men wie ABB, Philips oder BayerLeverkusen.
Firmenchef André Buhr arbeite-te 14 Jahre lang unter anderem alsKonstruktionsleiter, bevor er sich2003 mit einem Auftrag seines ehe-maligen Arbeitgebers in der Tascheund sieben Mitarbeitern, die denVertrag unterschrieben, obwohl inder angemieteten Halle in Heiligen-haus noch keine Maschine stand,selbstständig machte. Maschinen-park und Mitarbeiterzahl der jun-gen Firma wuchsen so schnell, dass
es dort bald zu eng wurde. Endeletzten Jahres zog sie in eine eigene,2 000 m2 große Produktionsstättein Velbert um. Derzeit arbeiten hier32 Mitarbeiter, davon acht in Kon-struktion und NC-Programmie-rung.
Die für einen Formenbauer un-gewöhnlich hohe Anzahl an Kon-strukteuren und NC-Programmie-rern erklärt sich durch den hohenAutomatisierungsgrad, den die Fir-ma insbesondere in der Elektro-denfertigung und Stahlbearbeitungerreicht hat: »Formen können auchandere bauen«, so Buhr. »Wir
zeichnen uns dadurchaus, dass wir den For-menbau digitalisiert ha-ben, das heißt die Datenaus der Konstruktionohne Umweg über dieZeichnungserstellungund die manuelle Neu-eingabe an der Maschine für eineautomatisierte Einzelteilfertigungnutzen. So erreichen wir nicht nurkürzere Durchlaufzeiten, sondernauch eine höhere Auslastung derMaschinen und entsprechend gün-stigere Maschinenstundensätze.«
Zusammen mit den PartnernMissler Software, Zwicker Systems,Erowa und Sescoi hat Buhrstahlfor-menbau eine Automatisierungslö-sung aufgebaut, die für einen For-menbauer dieser Größe beispiel-haft ist. Alle fertigungsrelevantenInformationen aus Konstruktionund Arbeitsvorbereitung werdenan das Fertigungsbetriebssystemvon Zwicker gemeldet. Von dortkönnen sie an den Maschinen auto-matisch abgerufen, in einen ma-schinenspezifischen Programm-code umgesetzt und ohne manuelleEingriffe abgearbeitet werden. Diekorrekte Zuordnung der NC-Pro-gramme zu den Werkstücken er-folgt über RFID(Radio FrequencyIdentification)-Chips, die an denRohteilen oder Spannmittelvor-richtungen angebracht sind. DieWerker rüsten die Maschinen ohneEingriffe in den Arbeitsraum, waseinen unterbrechungsfreien Be-trieb gewährleistet. »Unser Endzielist, die Bearbeitungszeit für dieNachkalkulation über den Trans-ponder zurückzumelden«, sagtBuhr.
Voraussetzung für die prozess-durchgängige Nutzung der Ferti-gungsinformationen war die Ein-
führung einer integrierten CAD/-CAM-Lösung, mit der man nichtnur die Formen und die Elektrodenfür das Senkerodieren konstruie-ren, sondern auch gleich die NC-Programme generieren konnte. DieAnwender bei Buhrstahlformen-bau arbeiteten anfangs noch mit ei-ner Systemkombination bestehendaus dem veralteten CAD-SystemEuclid, mit dem die Formen kon-struiert wurden, und der SoftwareCatia V5, die dazudiente, ausgehendvon der Euclid-Geo-metrie die NC-Pro-gramme zu erzeugen.Der Systembruchzwischen CAD undCAM führte immerwieder zu Problemenbei der Datenüber-nahme, weshalb mansich für die Schaffungeiner einheitlichenSystemumgebungentschied.
TopSolid vonMissler Software be-eindruckte die Kon-strukteure durch sei-ne leistungsfähigenFunktionen fürFormtrennung und -aufbau und durchdie Fähigkeit, impor-tierte Daten sehrschnell formgerechtaufzubereiten: »DieKunden konstruie-
ren ihre Bauteile nämlich oft ohneAuszugsschrägen und Toleranzen.Diese Informationen kann ich mitTopSolid binnen weniger Minutenin das Modell einpflegen. Mit Eu-clid haben wir dafür Tage ge-braucht«, erzählt Buhr. Ein weitererVorteil des Systems war das günsti-ge Preis-Leistungs-Verhältnis, gera-de im Vergleich zu Catia V5, das alsLösung ebenfalls infrage kam, weilviele Kunden im Automobilumfelddamit arbeiten.
2004 wurden in der Konstruk-tion die ersten TopSolid-Arbeits-plätze eingeführt. Der Umstieg aufdas neue System bedeutete für dieAnwender einen Quantensprung inpuncto Bedienkomfort und Funk-tionalität. Entsprechend zufriedenwaren sie mit dem Systemwechsel,zumal sich der Aufwand für dieUmschulung in Grenzen hielt.Nach einer Woche Grundschulung,
zwei Wochen Einarbeitung und ei-ner einwöchigen Aufbauschulungwaren sie in der Lage, mit TopSo-lid’Mold selbstständig ihre Formenzu konstruieren.
Derzeit läuft die Missler-Soft-ware in Konstruktion und Arbeits-vorbereitung auf insgesamt siebenArbeitsplätzen. Bei den Rechnernhandelt es sich um Celsius-Worksta-tions von Fujitsu Siemens unter demBetriebssystem Windows XP, die mit4 GB Hauptspeicher und Grafikkar-ten des Typs eNvidia Quadro vonPNY Technologies ausgestattet sind.
Zur Software-Konfiguration ge-hören neben dem FormenbaupaketTopSolid’Mold die Module TopSo-lid’Cam für die Erzeugung der 3D-Fräsprogramme und TopSolid’Elec-trode für die Elektroden-Konstruk-tion. Ein Produktdaten-Manage-ment ist derzeit noch nicht im Ein-satz, könnte aber in Zukunft interes-
sant werden, um die Projektarbeitim Team zu erleichtern.
Betreut werden die Anwendervon Missler-Partner ISK, mit des-sen Unterstützung Buhr sehr zu-frieden ist: »Wir sind immer aufdem aktuellen Stand, was die Funk-tionalität der Software anbelangt.ISK ist sehr häufig zu Gast und er-arbeitet mit uns Verbesserungsvor-schläge.« Das Systemhaus aus Wit-ten hat auch die Postprozessorenfür die beiden HSC-Fräszentrenvon Digma sowie die vier Fräsma-schinen von Deckel-Maho undHurco angepasst, die mit Heiden-hain- und Ultimax-Steuerungenausgestattet sind.
Grundlage für die Formenkon-struktion sind die Bauteildaten desKunden, die sich problemlos in Top-Solid importieren lassen. Schwierigwird es nur bei ungenauen Daten,weil sich die mit den besten Bereini-
gungsfunktionen nicht verbessernlassen. »Wenn man erst mal ein sau-beres Bauteilmodell hat, sind Form-konstruktion und Werkzeugaufbauschnell gemacht«, sagt FirmenchefBuhr, der selbst mit dem System ar-beitet. »Die Erzeugung der Form-trennung und der Kühlung oder diePositionierung der Auswerfer sindalles Dinge, die man mit TopSolid’-Mold sehr schön automatisierenkann. Wir haben für Sonderbauteilewie spezielle Schieber oder Verriege-lungen eigene Modelle erzeugt undin der Bibliothek hinterlegt, die wireinfach aufrufen und in die Formeinbringen. Da nutzen wir die Stär-ken der parametrischen Konstruk-tionstechnik in TopSolid voll aus.«
Ausgehend von der Geometrieder Formnester lassen sich mitTopSolid’Electrode einfach undschnell die Elektroden für das Sen-kerodieren konstruieren, wie Buhrausführt. Allerdings gehen ihm dieMöglichkeiten des Software-Mo-duls noch nicht weit genug: »Ich
möchte bei der Elektroden-Kon-struktion schon alle für das Senk-erodieren erforderlichen Informa-tionen eingeben können. Anzahlund Breite der Funkenspalte, Pro-jektionsfläche oder Grafitsorte – al-le diese Angaben könnten schon ander Elektrode hängen. Derzeit ge-ben die Anwender diese Informa-tionen bei der Übergabe der Datenan das Zwicker-System oder sogarerst an der Maschine ein, was dieAutomatisierung erschwert.«
Erklärtes Ziel von Buhr ist es,das Senkerodieren künftig vollstän-dig am CAM-System zu program-mieren, um die Beschickung derMaschinen mit NC-Programmen,Elektroden und Werkstücken zuautomatisieren. Die Maschinensind bereits an die Zwicker-Daten-bank angebunden und holen sichvon dort über RFID die Informa-tionen zu den aufgespanntenElektroden und Werkstücken, dieder Werker an der Maschine derzeitaber noch manuell ergänzen muss.
»Zu 85 Prozent funktioniert dasheute schon durchgängig«, sagtBuhr. »Aber es gibt Sonderfälle wiedas Tunnelerodieren, die an derMaschine programmiert werdenmüssen. Wenn auch das fertig ist,wollen wir die Maschinen mit Ro-botern bestücken lassen.«
Buhr hat Missler seine Vorschlä-ge für die Weiterentwicklung desElektroden-Moduls unterbreitetund dem Softwarehersteller seineUnterstützung bei der Schaffungeiner durchgängigen Prozesskettefür das Senkerodieren angeboten.Beide Firmen arbeiten bereits imRahmen eines EU-Projektes engzusammen. In diesem Projekt gehtes darum, ein Expertensystem zuentwickeln, das den NC-Program-mierer bei der Entscheidung unter-stützen soll, ob er eine Form oderbestimmte Bereiche davon besserund kostengünstiger fräsen odersenkerodieren kann. Außerdem solldie Software gleich schon Vorschlä-ge für die Elektroden unterbreiten,
die der Anwender dann noch inter-aktiv modifizieren kann.
Die Anwender in der Arbeitsvor-bereitung arbeiten erst seit knappeinem Jahr mit der CAM-Lösungvon Missler Software: »Wichtig waruns, ein Programm zu haben, dasdie Übernahme der Konstruktions-daten vereinfacht und dieselbeQualität wie Catia V5 bietet«, er-klärt Buhr. »Bei der NC-Program-mierung mit TopSolid’Cam entfal-len viele manuelle Nacharbeiten anden CAD-Daten.
Wenn ich zum Beispiel dieOberfläche von Einsätzen bearbei-ten möchte, die mit Bohrungen ver-sehen sind, kann ich diese über denKonstruktionsbaum ganz einfachentfernen. Bei der Arbeit mit impor-tierten Daten in V5 muss ich die Lö-cher von Hand schließen, was relativaufwendig ist.« Dennoch wird derCatia-Arbeitsplatz weiterhin ge-nutzt, unter anderem um die Kun-dendaten für das Einlesen in TopSo-lid aufzubereiten.
Die Datendurchgängigkeit derMissler-Produktfamilie erlaubt es,späte Änderungen an Bauteilenschnell durch den gesamten Prozessvon der Formenkonstruktion überdie Konstruktion der Elektrodenbis zur Erzeugung der NC-Pro-gramme zu schleusen.
VVeerreeiinnffaacchhtteess ÄÄnnddeerrnn ddaannkk DDaatteenndduurrcchhggäännggiiggkkeeiittTopSolid verfügt über Funktionenfür den Geometrievergleich, mitdenen die Konstrukteure auf einenBlick feststellen können, wo sich dieBauteilgeometrie geändert hat, da-mit sie nicht die komplette Formneu konstruieren müssen. Je nachArt der Änderungen lassen sich be-reits erstellte Elektroden und NC-Programme auf Knopfdruck aktu-alisieren. »Bei komplexen Ände-rungen gehen wir jedoch lieber aufNummer Sicher und konstruierendie Elektroden schnell neu, weil dieparametrischen Abhängigkeitennicht so einfach zu kontrollierensind«, räumt Buhr ein.
Die CAM-Lösung von Misslerunterstützt die NC-Programmiererbei der Auswahl der Frässtrategiedurch praxiserprobte Vorschläge,wobei sich die NC-Programmiererhier meist lieber auf ihre eigene Er-fahrung verlassen und die Bearbei-tungswege interaktiv optimieren.Derzeit erzeugen sie mit TopSolid’-Cam vor allem die NC-Programmefür das 3D-Fräsen von Elektrodenund Formeinsätzen und die Pro-gramme für das Vorschruppen derBereiche, die nachher senkerodiertwerden; die 2,5-Achsen-Bearbei-tung wird direkt an der Maschine
programmiert. Das soll sich abernoch in diesem Jahr ändern, dennBuhr verspricht sich erheblicheZeiteinsparungen von der Mög-lichkeit, zu den in TopSolid’Molddefinierten Bohrungen oder Ta-schen einheitliche Bearbeitungszy-klen zu hinterlegen.
NNiicchhtt mmeehhrr zzwwööllff,, ssoonnddeerrnn nnuurr aacchhtt WWoocchheennIn Verbindung mit der Automati-sierungslösung hat der Einsatz derCAD/CAM-Lösung die Durchlauf-zeiten bei Buhrstahlformenbaudrastisch verkürzt: »Wenn wir vor-her zwölf Wochen Bauzeit für einkomplexes Formwerkzeug benötig-ten, schaffen wir es heute in acht bisneun Wochen«, versichert Buhr.»Daran haben TopSolid und dieMöglichkeit, die Konstruktion derElektroden und die Erzeugung derNC-Programme parallel zu erledi-gen, einen maßgeblichen Anteil.Außerdem sparen wir Rüstzeitendurch die automatisierte Fertigungund senken unsere Kosten durch ei-ne bessere Maschinenauslastung.«
Buhr schätzt, dass sich allein dieKonstruktion gegenüber Euclid um25 Prozent beschleunigt hat.Gleichzeitig ist die Qualität der Do-kumentation um ein Vielfachesbesser geworden.
