Schnell zum Serienwerkzeug

Pauli Umformtechnik produziert am Standort Ense-Parsit Blechteile und komplexe Blechkomponenten für zahlreiche Branchen, die in ebenso unterschiedlichen Losgrößen wie Fertigungstiefen entstehen. Um auch sehr anspruchsvolle Kundenwünsche in noch kürzerer Zeit realisieren zu können, ist man bei dem innovativen Mittelständler vor eineinhalb Jahren bei CAD und CAM im Werkzeugbau auf die Branchenlösung Visi umgestiegen.

„Unsere große Stärke ist, den Kunden vom Projektbeginn bis zur Serie zu begleiten“, bringt Geschäftsführer Franz-Bernd Pauli die Stärke seines Unternehmens auf den Punkt, das mit seinen 135 Mitarbeitern rund 29 Millionen Euro Jahresumsatz erzielt. „Dazu gehört auch die Prototypenentwicklung und unser Know-how im Werkzeugbau.“ Deshalb sei es wichtig, dass vom Konstruktions- bis hin zum Fertigungsbereich eine durchgängige Softwarelösung zur Verfügung steht, mit der man auf die Kundenanfrage schnell reagieren kann, und sich auch ein sehr spezielles Projekt anschließend flexibel und reibungslos realisieren lässt – bis hin zum produktionsfertigen Werkzeug.

„Wir arbeiten in diesem Bereich seit eineinhalb Jahren fast ausschließlich mit Visi Software und sind von dieser speziell für den Werkzeugbau ausgelegten durchgängigen CAD- und CAM-Lösung inzwischen komplett überzeugt“, erklärt Oliver Fischer, der als technischer Leiter im Unternehmen auch für die CAD-Strategien verantwortlich ist. „Wir hatten uns zuvor für Solidworks entschieden, aber wegen der parametrischen Arbeitweise damit keine so guten Erfahrungen gemacht.“

Vollparametrisches CAD hatte Nachteile

Knapp die Hälfte der im Stanz- und Umformbereich von Pauli zum Einsatz kommenden Werkzeuge und Vorrichtungen werden von den 35 Mitarbeitern des hauseigenen Werkzeugbau hergestellt, die anderen bezieht man extern. Der Werkzeugbau findet sich in direkter Nachbarschaft zum nagelneuen Verwaltungsgebäude, in dem auch die Werkzeugkonstruktion untergebracht ist. Hier hat Stefan Schmitz seinen Arbeitsplatz, der zusammen mit einer Kollegin und einem Kollegen bei Franz Pauli für die Konstruktion der Werkzeuge, hauptsächlich Folgeverbundwerkzeuge und Vorrichtungen zuständig ist. Von ihm kam auch der Anstoß, sich die integrierte CAD-CAM-Branchenlösung Visi noch einmal näher anzusehen.

Schmitz hatte Visi bereits bei seinem früheren Arbeitgeber kennengelernt, bevor er vor rund zwei Jahren zu Franz Pauli gewechselt war. Mit Solidworks kam er zwar zurecht, und er hält das 3D-CAD-System für ein Produkt, das wegen seiner vollparametrischen Arbeitsweise zum Beispiel gut im Maschinen- und Anlagenbau einsetzbar sei, „aber in der Werkzeugkonstruktion ist Visi für mich das eindeutig bessere System, mit dem man wesentlich einfacher und schneller zum Ziel kommt.“

Als Beispiele nennt er die sehr plausible Benutzerführung und einfach gehaltene Menüstruktur sowie nicht zuletzt die exakt auf den Werkzeugbau abgestimmten Module, die wirklich alle Funktionen bieten, die man im Blechbereich benötigt. Diese konsequent branchenorientierte Ausrichtung gepaart mit den exzellenten Frässtrategien, und Erodierfunktionen im CAM-Bereich, sowie die gute Betreuung von Ansgar Claes vom Büro Paderborn des deutschen Visi-Anbieters Mecadat waren denn auch der Anlass, komplett auf Visi umzusteigen.

Aktuell sind bei Franz Pauli die Visi-Module Bauteilbibliothek, Progress Abwicklung, Progress Streifenlayout, Progress Werkzeugaufbau, Blank Professional sowie Blank Flange im Einsatz, mit denen die drei Arbeitsplätze Visi Modelling in der Konstruktion komplett oder zum Teil aufgerüstet sind. Eine weitere Lizenz von Visi Modelling dient bei Pauli in der Fertigung als Basis für die NC-Programmierung, bei der die Module 2,5D Base Machining, 2,5D Pro mit Featureerkennung, 3D Machining sowie AKS zum adaptiven Kernschruppen zum Einsatz kommen. Hinzu kommt Visi-Peps Wire als Standalone mit 3D-Featureeerkennung, das für die NC-Programme zum Drahterodieren zuständig ist.

Visi basiert auf dem Parasolid-Kernel, der sich heute weitgehend als Industriestandard durchgesetzt hat. Darüber hinaus unterstützt Visi als kombinierter Flächen- und Volumenmodellierer den Werkzeugkonstrukteur mit bis ins Detail abgestimmten Funktionen und automatisierten Algorithmen für den Konstruktionsprozess. „Im Vordergrund habe ich bei Visi immer das ganze Werkzeug. Der aufwendige parametrische Aufbau in verschiedene Dateien findet bei Visi nicht statt“, beschreibt Stefan Schmitz die Vorteile dieser Arbeitsweise. „Wenn ich an Details arbeiten will, kann ich das Werkzeug ja immer noch vereinzeln. Ich bin also wesentlich flexibler.“

Vorteil schon in der Angebotsphase

Bereits in der Angebotsphase kommen die Vorteile von Visi bei Franz Pauli zum Tragen. Denn zu diesem Zeitpunkt liegt fast immer schon das 3D-CAD-Modell des Kundenteils vor – meistens im Iges-Format oder als STEP-Datei. „Das lese ich dann in Visi ein und sehe, das Teil hat die und die Abmessungen. Ich stelle dann eine Platine her, lege den Streifen hinein und bestimme die Streifenbreite. So wird dann der Werkzeug- und der Teilepreis kalkuliert und angeboten“, erklärt Stefan Schmitz den Ablauf in der Angebotsphase. Das ist dann die Grundlage für die Vorkalkulation des Werkzeugs und man kann die Methodenplanung später gleich für die Werkzeugkonzeption nutzen.

Erteilt der Kunde den Auftrag, wird das Modell mit Visi Modelling entsprechend aufgearbeitet und mit der Blechapplikation Visi Progress das Streifenlayout erzeugt, die Biegestationen abgeleitet und auf Grundlage des Streifenbildes das Werkzeug aufgebaut. „Dabei bietet mir Visi die Möglichkeit, unterschiedliche Wege auszuprobieren, um so die optimale Abwicklung zu finden“, sagt Schmitz. Um nach der Entwicklung des Streifenbildes schnell zu seriennahen Teilen zu gelangen, werden nach der Konstruktion des Werkzeugs mit Visi Progress zunächst nur die Biege- und Ziehvorgänge umgesetzt – mit zuvor per Laser zugeschnittenen und gelochten Blechstreifen.

Da sich bei Progress der Umformprozess grafisch animieren lässt, kann man die Verformung, Ausdünnung besser beurteilen und eine eventuelle Rissgefahr bereits im Vorfeld erkennen. „Über den Laserstreifen lege ich dann die endgültigen Abmaße der Platine fest und optimiere mit Hilfe von Visi Progress die Loch- und Schneidevorgänge im Werkzeug.“ Die aus dem Werkzeug herauskommenden Teile werden gegen das 3D-CAD-Modell vermessen und – wenn alles stimmt – der endgültige Platinenschnitt per Drahterodieren ins Werkzeug eingebracht. Dann kommt das Werkzeug in die Presse, es wird noch mal gemessen und wenn die Toleranzen eingehalten sind, kann die Produktion beginnen.

NC-Programm kommt vom Bediener

Steht die Werkzeugkonstruktion, werden die entsprechenden Zeichnungen sowie die Stücklisten abgeleitet, damit das Material bestellt und die Werkzeugfertigung durchgeplant werden kann. Die CAD-Dateien holt sich der NC-Programmierer vom Server auf den Programmierplatz, der sich in einer Bürokabine direkt neben den Fräsmaschinen befindet. Das Maschinenequipment des Werkzeugbaus ist bei Franz Pauli exakt auf die Belange abgestimmt, die bei komplexen Werkzeugen für den Blechbereich wichtig und ausreichend sind. Im von Visi unterstützten CNC-Bereich heißt dies: Fräsen mit drei Achsen sowie hochpräzises Drahterodieren.

Die NC-Programme erstellt im Werkzeugbau jeder Maschinenbediener selbst und legt dabei mit Visi Machining auch fest, welche Komponenten sich in einem Arbeitsgang zusammenfassen lassen. Da beim Konstruieren und bei der NC-Programmierung mit dem selben CAD-Modell gearbeitet wird, ist sowohl die Durchgängigkeit als auch die Interoperabilität der Daten gewährleistet. Hieraus ergeben sich nicht nur Vorteile bei der eigentlichen Programmierung und dem damit verbundenen Zeitaufwand, sondern auch beim Umgang mit Änderungen, zwei im Werkzeugbau nicht unwichtige Themen.

Eine große Zeitersparnis wird auch durch die automatische Featureerkennung und die Compass-Technologie erreicht. Dabei erkennt Visi Machining beim 2,5D-Fräsen Regelgeometrien wie Kanten, Bohrungen oder Frästaschen selbstständig und erzeugt die dafür notwendigen NC-Daten automatisch. Dies funktioniert übrigens auch beim Drahterodieren mit Visi-Peps Wire, mit dem die Programmierung in den gleichen Schritten abläuft wie beim Fräsen. So sind die Erodierer mit ihrer speziellen Technik nicht außen vor, wie dies sonst im Werkzeugbau häufig der Fall ist, sondern gehören sozusagen zur gleichen Familie wie die Kollegen von den Fräsmaschinen.

Und auch bei diesen Arbeitsschritten profitiert man bei Franz Pauli von der Visi-Philosophie der leichten Bedienbarkeit. Oliver Fischer: „An der Fräsmaschine steht nun mal kein Konstrukteur. Deshalb muss der Maschinenbediener das System ebenso verstehen und damit umgehen können. Das ist in meinen Augen eine weitere große Stärke von Visi.“

Die Visi-Philosophie „alles aus einem Guss“, gepaart mit der leichten Bedienbarkeit und den exakt auf den Blechbereich abgestimmten Funktionen, die Visi mit seinen Modulen für die Werkzeugkonstruktion bietet, tragee stark dazu bei, dass man heute noch schneller und flexibler auf Kundenforderungen reagieren kann, so Franz-Bernd Pauli abschließend. Ebenso die sehr enge Verzahnung mit dem CAM-Bereich, mit der direkt vom Solid eine sehr schnelle und problemlose Ableitung der NC-Programme für den Fräs- und Drahterodierbereich möglich ist.

Diese Vorteile dürften sich auch positiv auf die Arbeit an zwei Forschungsprojekten auswirken, an denen Franz Pauli als Projektpartner zusammen mit dem PTW der TU Darmstadt und dem Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart beteiligt ist. Dabei geht es unter anderem um integrierte nachgelagerte Prozesse im Bereich Servopressen, wie zum Beispiel das Widerstandsschweißen im Werkzeug. Und auch Schmitz ist sehr zufrieden, was die Arbeit mit Visi betrifft: „Ich kann jetzt im CAD wieder alles machen, ohne dauernd auf irgendeine Beziehung Rücksicht zu nehmen. Das ist für mich ein Riesenvorteil, weil ich gedanklich nur beim Werkzeug bin.“

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