Die Fertigungsfabrik, ihre Produkte und Prozesse gibt es heutzutage nur noch im Doppelpack – analog und auf dem Rechner. Beides zu betreiben, kann die Sache genau dann vereinfachen und profitabler gestalten, wenn das digitale Abbild die reale Welt wie ein präzises Uhrwerk antreibt. Immer öfter werden auch Investitionsentscheidungen bei Maschinen und Anlagen an das perfekte Zusammenspiel von Software, Hardware und Produktion gekoppelt. Im Gesamtbild entstehen bestenfalls durchgängige End-to-End-Prozesse von der Entwicklung bis zum fertigen Bauteil. Der Großmotoren-Spezialist MAN Diesel & Turbo SE hat diese Verknüpfung von digitaler und realer Fertigung mit Hilfe der NC-Simulationssoftware Vericut realisiert.
Der Programmier- und Zerspanungsaufwand bei MAN ist enorm. In den Abteilungen für NC-Programmierung in Augsburg sind mehrere Dutzend Mitarbeiter für die Motoren-,Turbolader- und Servicebauteilfertigung tätig. Die Kernprodukte des Fertigungsportfolios sind neben fingergroßen Nadeln von 10 Gramm Gewicht und Düsen, Ventilkegel und Pleuel auch Zylinderköpfe oder Zylinderkurbelgehäuse mit einem Gewicht von bis zu 120 Tonnen.
Schon aus quantitativen Erwägungen birgt eine zeichnungsbasierte 2D- und 2½D-Programmierung ohne Simulation zu hohe Risiken: „Das kann zu Kollisionen, Maschinenausfall, Ausschuss oder Nacharbeit führen“, zeigen sich Dr.-Ing. Michael Krannich als Abteilungsleiter und Dipl.-Ing. Mike Richter wenig überzeugt vom früher üblichen Anlaufmanagement, das von Prozessplanung über Arbeitsvorbereitung bis Fertigung zu viele Unsicherheiten ausweist. Im Gegenzug forcierte MAN Diesel & Turbo SE gerade in den letzten Jahren den Weg zur virtuellen und prädiktiven (vorausschauenden) Fertigung.
Showdown in der Arbeitsvorbereitung
Ein neues 3D-CAD/CAM-System wurde eingeführt – zusätzlich mit der NC-Simulationssoftware Vericut. Pilotprojekt war die Fertigung eines 4 Takt-Motor-Zylinderkurbelgehäuses für einen neuen 10 MW-Motor auf einer neuen FPT Spirit 450 HD. Das Horizontale Bohrwerk wurde einer konventionellen Portalfräsmaschine mit Gantry-Antrieb bewusst vorgezogen.
Eine ebenso bewusste Entscheidung fiel in punkto NC-Simulation: „In Frage kamen auch die Simulation des NC-Programms im 3D-NC-Programmiersystem, die integrierte Crash-Überwachung durch virtuelle Maschinen in der Steuerung oder Überwachungssysteme mit Schnellabschaltung auf Basis integrierter Sensorik“, so Krannich.
Allerdings setzte das strategische Planungsteam harte, schlüssige Auswahlkriterien an: Neben der direkten Absicherung auf Basis der NC-Codes sollte grundsätzlich jegliche Kollision im Vorfeld vermieden werden und keinesfalls eine Fehlerbehebung an der Maschine durch den Bediener erfolgen. „Wir brauchen ein einheitliches System für die beteiligten Anwender, Technologien und Maschinen“, erläutert Richter, „keine Individual-Lösungen mit Maschinen-Lieferanten, sondern einen standardisierten Prozess mit Durchgängigkeit der 3D-Programmierung inklusive Simulation und der Verlagerung des Aufwands in die Arbeitsvorbereitung.“
Kollisionsvermeidung als primäres Ziel
Genau das leistet Vericut. Die Software simuliert die NC-Fertigung unabhängig von Maschine, Steuerung und CAM-Systemen und überprüft das NC-Programm auf Kollisionen und Fehler vor dem echten Maschinenlauf. Vericut, das im deutschsprachigen Raum von CG Tech vertrieben wird, kann darüber hinaus die Bearbeitungsvorschübe des NC-Programms optimieren, so dass die Fertigung effizienter und schonender abläuft.
Nur die Fertigungssimulation der NC-Daten, also des Maschinencodes, bietet Unternehmen wie MAN Diesel & Turbo SE hinreichende Sicherheit für ihre Bearbeitungsprozesse. Mehr noch: Es geht nicht nur um höchste Produktqualität, Investitionssicherheit bei Maschinen und Anlagen und unbedingte Liefertreue, sondern ebenso um kalkulierbaren Effizienzgewinn.
Wie lässt sich Zeit- und Kostenreduktion durch NC-Simulation mit Vericut generieren? „Indem wir Kollisionen durch Erkennen und Korrektur gefährlicher Situationen und Programmierfehler vermeiden“, erläutert Krannich, „indem wir Ausschuss durch den virtuellen Vergleich von gefertigtem, also programmiertem und konstruiertem Bauteil eliminieren und die Bearbeitungsstrategien in Bezug auf die Zugänglichkeiten mit vorgesehener Maschine, Spannmitteln, Bauteil und Werkzeugen optimieren.“
Einfahrzeit mehr als halbiert
Die Rechnung geht auf: Keine einzige Maschinen-Kollision verzeichnete das MAN-Team seit dem Einsatz der NC-Simulationssoftware. Und die Einfahrzeit wurde im Vergleich zum bekannten Prozess mehr als halbiert. „Zumal der Maschinenbediener dank der Simulation ohne die sonst üblichen Überprüfungen von zum Beispiel Positionen und Bohrungstiefen sowie übertriebene Vorsichtsmaßnahmen agieren kann“, so Richter. „Die Akzeptanz bei den Bedienern ist hoch – MAN vertraut den Programmen.“ Für die eingeforderte Durchgängigkeit der Prozesse sorgt die Schnittstelle vom CAM-System zu Vericut.
Heute sind die wichtigsten CNC-Maschinen am MAN Standort Augsburg – darunter mehr- und einkanalige Dreh- und Dreh-/Fräsmaschinen, 4- und 5-Achs- Bearbeitungszentren sowie Portalmaschinen und Bohrwerke mit Aggregaten – bereits in Vericut abgebildet, die Umsetzung weiterer Maschinen bereits in Planung. Ist ein 3D-Modell von vor allem älteren Maschinen nicht verfügbar, lässt MAN handfeste Raffinesse walten: Mit einem 3D-Scanner wird die Maschine bei einer theoretischen Genauigkeit von 0,03 mm aufgemessen – weit genauer als das manuelle Aufmaß – und schließlich in Vericut umgesetzt.
CG Tech Deutschland GmbHwww.cgtech.de
MAN Diesel & Turbo SE www.man-es.com
Spezialist für Großmotoren
Die MAN Diesel & Turbo SE mit Sitz in Augsburg beschäftigt rund 15 000 Mitarbeiter an mehr als 100 internationalen Standorten, insbesondere in Deutschland, Dänemark, Frankreich, der Schweiz, der Tschechischen Republik, Indien und in China. Das Produktportfolio umfasst Zwei- und Viertaktmotoren für maritime und stationäre Anwendungen, Turbolader und Propeller sowie Gas- und Dampfturbinen, Kompressoren und chemische Reaktoren. Komplettlösungen wie Schiffsantriebssysteme, Motorenkraftwerke und Turbomaschinensätze für die Öl- und Gas- sowie die Prozessindustrie ergänzen das Liefer- und Leistungsspektrum. Der Umsatz der MAN Diesel & Turbo SE betrug 2016 3,1 Milliarden Euro.
Die MAN Diesel & Turbo SE stellt ein breites Spektrum von Großdiesel-, Gasmotoren und Turbomaschinen her. Bild: CG Tech
