Fehlerfrei Umformen dank Simulation

Erst seit kurzem setzt die Kurt Erxleben GmbH & Co. KG die Simulationssoftware Stampack Xpress für das Umformen ein und ist von den Vorteilen, die ihnen die Software bietet absolut überzeugt.  Mit aktuell 380 Mitarbeitern produziert das Unternehmen aus Wildeshausen Blechformteile, Schweißzusammenbauten sowie Zerspanungsteile. Abgedeckt werden im Dreischichtbetrieb neben Stanz- und Umformtechnik – bei der ein großer Maschinenpark an Exzenter- und Hydraulikpressen mit bis zu 12.000 kN Schließkraft zum Einsatz kommt – auch Technologien wie CNC-Abkanten, Roboterschweißen (MAG, MIG, WIG, Widerstand), 2D- und 3D-Laserschneiden, Roboterkleben oder CNC-Fräsen (3-achsig, 5-achsig). Die typischen Losgrößen beim Umformspezialisten bewegen sich zwischen 1.000 und 15.000. Aktuell gibt es rund 700 aktive Werkzeuge, mit denen chargenbezogen produziert und die im hauseigenen Werkzeugbau gewartet sowie repariert werden. Die Kunden kommen zu 99 Prozent aus der Automotivebranche: Direkt beliefert werden OEMs wie Daimler, Porsche oder Volkswagen, aber auch große Tier1-Zulieferer wie Magna CTS, Valeo, Voestalpine, Wagon Automotive oder ZF.  

Alle großen Werkzeuge, vor allem die großen Folgeverbundwerkzeuge, werden in Wildeshausen extern bezogen, dort auch konstruiert und im eigenen Haus dann eingefahren. Bei diesen Werkzeugen ist die Konstruktionsabteilung jedoch stark in den Prozess eingebunden. „Das betrifft sowohl die Bewertung der Herstellbarkeit des Artikels während der Kalkulationsphase als auch die Überprüfung von Methode und Wirkflächen oder die Tryout-Phase. Unserem Konstruktionsteam kommt dabei sowohl eine überwachende als auch eine beratende Funktion zu“, unterstreicht Konstrukteur Roman Kraus. „Denn wir verantworten den gesamten Optimierungsprozess, damit das Werkzeug anschließend die geforderte Qualität störungsfrei produziert. Und zwar über die gesamte Laufdauer hinweg.“

Gerade in der Automobilindustrie stellt die Forderung nach immer kürzeren Durchlaufzeiten eine zusätzliche Herausforderung dar. So bleibt für die Optimierung meistens nur noch ein bis zwei Wochen Zeit – ohne die 3D-Branchenlösung Visi wäre das kaum umzusetzen. Mit der aktuell insgesamt 22 Module umfassenden Produktfamilie für den Werkzeug- und Formenbau aus dem Hause Hexagon (früher Vero Software) bildet Erxleben seinen CAD- und CAM-Workflow ab. Der Start mit Visi erfolgte 2015 bei der Fräsprogrammierung, auch um Hypermill als Programmiersystem abzulösen. Damals wurde ausschließlich mit Catia V5 sowie NX konstruiert – die neben Visi heute noch als CAD-Systeme im Einsatz sind – und der Konstrukteur hatte gleich auch die NC-Programmierung mitübernommen. Dementsprechend unflexibel war der Umformspezialist beim Generieren der Fräsprogramme und suchte daher dringend nach einer Lösung, die CAD und CAM räumlich entkoppelt, die aber trotzdem durchgängig mit demselben Datenmodell arbeitet.

Zudem sollte das neue System so leicht und intuitiv zu bedienen sein, dass ein Werkzeugmacher auch ohne große CAD-Kenntnisse schnell und fehlerfrei zu überzeugenden Fräsergebnissen kommt. Und zwar einschließlich simultaner 5-Achs-Bearbeitung. So landete Erxleben recht schnell bei Visi, nicht zuletzt auch wegen des modularen Branchenkonzepts und den wirklich durchdachten CAD- und CAM-Funktionen, die sich speziell an den Belangen des Werkzeugbaus orientieren. „Mit Visi bilden wir heute alle wichtigen Stationen unserer CAD- und CAM-Prozesse ab, von der Angebotsphase, Methodenplanung und Konstruktion bis hin zu den NC-Programmen für die Fräs- und Drahterodiermaschinen“, betont Carsten Zejunc, der bei Erxleben den CAM-Bereich verantwortet. „Die 2,5D-Fräs-und Bohrprogramme erzeugen wir mit dem Modul Visi Compass per Featureerkennung sogar weitgehend automatisch. Das geht blitzschnell und spart uns viel Zeit.“

Noch relativ neu ist bei den Niedersachsen das Thema Umformsimulation. Obwohl dies erst seit einem halben Jahr aktuell ist, sind sie von den Möglichkeiten, die ihnen die Simulation bei der Blechumformung bietet, absolut beeindruckt. Gemeint ist die Flächen- und Volumensimulation von ein- oder mehrstufigen Metallumformprozessen mit dem Tool Stampack Xpress, das von der Stampack GmbH aus dem badischen Bietigheim entwickelt wurde.

Wie ist der Visi-Workflow nun im Konstruktionsbereich bei Erxleben organisiert und wo kommt Stampack Xpress zum Einsatz? Nach Umwandlung des angelieferten CAD-Modells in eine STEP-Datei – Teile werden von den Kunden häufig als native Catia- oder NX-Dateien geschickt – wird diese in Visi importiert und mit dem Modul Blank die Bauteilgeometrie sozusagen plattgedrückt und so der Platinenzuschnitt ermittelt. Wenn sich zum Beispiel mehrere Kanten überschneiden, weiß man, das Teil ist so nicht herstellbar und es wird entsprechend korrigiert. Aus dem Platinenzuschnitt folgt dann das Streifenlayout, aus dem sich die Anordnung und Anzahl der Umformstufen sowie die benötigte Presskraft ergeben, was wichtig für die Kalkulation der Produktionskosten ist. Ist das Teil in Ordnung, entwickelt der Konstrukteur im Vorfeld schon einmal eine vereinfachte Methode, was – in diesem Fall mit dem Visi Modul Progress – ebenfalls mit wenigen Mausklicks erledigt ist. „Auf Basis dieser Erkenntnisse wird das Werkzeug kalkuliert, die Produktionskosten von Kollegen ermittelt und das Angebot verschickt. Gibt der Kunde sein Okay, unterbreiten die externen Werkzeugmacher dann auf der Grundlage dieser Informationen ihre Angebote“, erläutert Roman Kraus. „In dieser Phase bekommen wir von dort zum Beispiel den Zuschnitt oder den Streifenvorschub zugeschickt, der bei uns wiederum mit Visi geprüft wird. Da kann es zum Beispiel vorkommen, dass das Teil falsch abgewickelt wurde, dann ist auf einmal das Teil zu klein.“ Ist der Auftrag an den Werkzeugbauer vergeben, schickt dieser zeitnah die Methode. Die schaut man sich bei Erxleben dann ganz genau an und überprüft mit Visi Progress sowie seit kurzem mit Hilfe von Stampack Xpress, ob sich mit dieser Methode das Teil auch wirklich herstellen lässt. Das läuft wie folgt ab: Nachdem die Wirkflächenmodelle der einzelnen Ziehstufen mit Visi erstellt wurden, was mit Progress sehr schnell geht, wird das jeweilige Modell über die Schnittstelle in Stampack exportiert. Dieser Vorgang erfordert nur wenige Mausklicks. Da Stampack Xpress extrem einfach zu bedienen ist, erhält man bereits nach wenigen Schritten und etwas Rechenzeit das Ergebnis.

Im Analysefenster werden dann alle Problemzonen sofort sichtbar. In diesem Zusammenhang ist im Alltag eine Funktion von großem Vorteil: „Das Ergebnis lässt sich als STL-Datei exportieren. Die kann ich zum Beispiel wieder in Visi einlesen und hier gegenwirken“, berichtet Roman Kraus. „Bei den Folgeverbundwerkzeugen werden alle Umformstufen durchgerechnet, was mit Stampack über die Schrittfolge ebenfalls sehr einfach geht. Oft hängt es von Nuancen ab, ob ein Umformprozess wie vorgesehen funktioniert oder nicht, die der Konstrukteur ohne Simulation nur schwer voraussehen kann.“ Während die Niedersachsen früher vieles über den Bauch entschieden haben, wird dies heute von Stampack durchgerechnet. Die Anregung, Stampack Xpress auszuprobieren, kam übrigens von Mecadat, wo man die neue Xpress-Version des Simulationstools kurz zuvor ins Vertriebsprogramm aufnahm. Die Mecadat-Niederlassung in Paderborn hatte schon Visi implementiert und betreut Erxleben im Rahmen eines Wartungsvertrags, einschließlich Schulungen. Nachdem Erxleben Stampack Xpress mit einer Testlizenz ein paar Wochen ausprobiert hat, waren die Umformspezialisten so begeistert, dass sie sich für eine Lizensierung entschieden haben. Die Kombination aus Visi und Stampack Xpress hat sich in Wildeshausen absolut bewährt.

Vor allem in Sachen Durchlaufzeit und Flexibilität habe Erxleben einen Riesenschritt gemacht, der sich durch Stampack Xpress und der damit verbundenen Sicherheit bei der Methodenprüfung nochmals vergrößert hat. Außerdem bietet Stampack Xpress nun die Möglichkeit, viele Sachen auszuprobieren, ohne damit auf die Presse gehen zu müssen. So entfällt auch das Umfräsen und Anpassen der Umformstufen. Zumal die Niedersachsen bisher die Erfahrung gemacht haben, dass es auch auf der Presse hundertprozentig geklappt hat, wenn Stampack mitteilt, es funktioniert. „Darüber hinaus sind wir mit Visi heute in der Lage, extrem schnell zu reagieren. Sofern der Datensatz verfügbar ist, können wir zudem unsere Reparaturen in kürzester Zeit abwickeln“, ergänzt Carsten Zejunc. „Denn gerade auch im Reparaturbereich bietet Visi nicht zuletzt aufgrund seines selbsterklärenden Bedienkonzepts über alle Module hinweg signifikante Vorteile.“