Werkzeugbau: Prozesse (fast) ohne Schnittstellen

Etwa 2009 hat die Paul Kauth GmbH & Co. KG, Denkingen Solidworks und Solidcam eingeführt, um für ihre Blechumformteile ein durchgehendes System vom Prototypenbau bis zur Werkzeugkonstruktion und -fertigung zu haben. Betreut wird der Automobilzulieferer von der DPS Software GmbH aus Leinfelden-Echterdingen.

Auf der schwäbischen Alb werden viele Produkte gefertigt, die Weltspitze sind. Nur die Unternehmen selbst sind oft wenig bekannt. Man spricht nicht umsonst von den "hidden champions".

Einer der außergewöhnlichen Champs ist die Paul Kauth GmbH & Co. KG mit rund 550 Mitarbeitern und sechs Standorten. Das Unternehmen befindet sich nach wie vor in der Hand der Gründerfamilie und wird aktuell von Johannes Kauth, Christian Kauth und Steffen May geführt. Kauth entwickelt und baut Teile für die Automobilindustrie und produziert ausschließlich in Deutschland. Verbaut werden die Teile über die automobilen OEMs allerdings in der ganzen Welt, wie beispielsweise die Achsbefestigungen, Tür- und Heckscharniere, Gewindeplatten oder Motor- und Getriebebefestigungen.

Letztere werden in der Form von Tuben produziert, in einem Stück, in Folgeverbundwerkzeugen tiefgezogen. Ein spezielles Verfahren, von Kauth selbst entwickelt, das für stabile, hochfeste Teile sorgt. Damit hat das Unternehmen bis heute ein Alleinstellungsmerkmal. Auch alle anderen Werkstücke werden aus Blech, durch Kaltumformung hergestellt. Entsprechend beeindruckend sind die Presshallen in Denkingen.

Neben der Zentrale in Denkingen gibt es Niederlassungen in Frittlingen, Deilingen (beide in der Nähe), Solingen und in Finnentrop, Nordrhein-Westfalen. Eine weitere Niederlassung in Kanada wird derzeit aufgebaut. Dass man für so ein Unternehmen ein leistungsfähiges CAD/CAM-System braucht, steht außer Frage. Seit 2009 ist Solidworks installiert, welches von DPS Software, Leinfelden-Echterdingen geliefert wird. Mittlerweile sind insgesamt über 20 Solidworks-Lizenzen, davon fünf mit Solidcam im Einsatz.

Im Grunde beginnt der Prozess bei Kauth quasi schon in der Entwicklungszeit des Kunden. "Wir bekommen erste Vorschläge unserer Kunden und beginnen mit der Feststellung der Machbarkeit, sowie auch schon der Gestaltung des Bauteils", erläutert Alonso Martinez, Leiter Prototypen bei Kauth. Dann ist der Kunde wieder dran, dies zu prüfen, sein "ok" zu geben oder Änderungswünsche einzubringen. Eine Phase intensiven Informationsaustausches - auch und gerade auf der Datenebene. Die zeigt sich in der Praxis nun so, dass bei Kauth Solidworks installiert ist und bei den Automobilherstellern hat man es mit Catia und NX zu tun.

Intern beim Teilehersteller wird also schon in der sehr frühen Phase Solidworks eingesetzt, die Arbeitsergebnisse werden dann umgewandelt, entweder in ein neutrales Format oder in das Format eines der genannten CAD-Systeme. Daher das "fast" in der Überschrift.

Rückwärts, vom Automobilhersteller nach Kauth, "werden die Daten meist über IGES bzw. STEP übertragen", erklärt Siegmar Reiner, Konstrukteur bei Kauth. "Das sind zwar dumme Daten, die uns aber intern nicht vor Probleme stellen, weil wir die Flächen zumeist neu in Solidworks aufbauen", so Reiner.

Dabei war er am Anfang selbst überrascht, wie gut die Freiformflächen in Solidworks funktionieren: "Alle unsere Projekte konnten mit Solidworks gemacht werden, ohne dabei an Grenzen zu stoßen!"

Ist dieser Prozess-Schritt zu Ende, werden die Teile komplett in 3D aufgebaut. Hierbei hilft seit rund eineinhalb Jahren auch "Logopress", ein in Solidworks integriertes System für die Werkzeugkonstruktion, das Streifenlayout, die Abwicklung und die Freiformabwicklung umfasst. Es wird ebenfalls über den Solidworks-Händlerkanal verkauft und betreut, in dem Fall also DPS.

Logopress hilft u. a. die Tuben zu beherrschen, die in bis zu 8 m langen Verbundwerkzeugen umgeformt werden. Schon in der Konstruktion werden die notwendigen Einzelstationen und somit die Schritte bis zum fertigen Produkt mitbedacht. Der Konstrukteur muss hier also das nötige Fertigungs- und Werkzeugwissen ebenfalls beherrschen.

Liegen der Artikel und die Folgen seiner Herstellung fest, geht es weiter mit dem Werkzeugbau. In diesem Fall befindet der sich in der eigenen Firmengruppe, nämlich die Kauth Werkzeugbau GmbH in Frittlingen.

Hier werden u. a. die Bereiche Werkzeugkonstruktion, NC-Programmierung und Produktion abgewickelt. Der Werkzeugbau arbeitet mit dem CAM-System Solidcam, welches auch Solidworks umfasst und vollkommen in dieses integriert ist. Also keine Schnittstellen zwischen Denkingen und Frittlingen.

"Bereits unser Vorläuferunternehmen, welches von Kauth übernommen wurde, hatte Solidcam im Betrieb; wir haben es dann erst einmal weitergeführt. Später als unser Werkzeugbau um eine eigene Fertigung erweitert wurde (2015), haben wir nochmals ernsthaft Überlegungen zu CAM angestellt. Fest stand allerdings, dass nur ein System mit Solidworks-Integration infrage käme. „Beide Seiten hier im Haus, Konstruktion und NC-Programmierung, haben für Solidcam votiert und waren überzeugt, auch in Zukunft gut damit arbeiten zu können", berichtet Alexander Schläfle, Betriebsleiter des Kauth Werkzeugbaus.

Solidcam ist eines der führenden CAM-Softwarepakte für CNC-Anwendungen in Solidworks. Die CAM-Software ist voll assoziativ mit der CAD-Software verbunden (Single Windows Integration) und es besteht eine volle Assoziation der Werkzeugbahnen zum CAD-Modell. Wenn sich dieses ändert, ändern sich auch die Werkzeugbahnen. Die wesentlichen Module sind:

• Drehen und Drehfräsen
• 2- bis 5-Achs-Fräsen
• Drahterodieren mit DCAMCUT
• Werkzeugdatenbank von TDM
• iMachining für Hochgeschwindigkeitsschruppen im Gleichlauf

Als wichtige Vorteile gelten eine einfache Bedienung und kurze Einarbeitungszeit, automatische Featureerkennung, Technologie zur Fräszeitoptimierung sowie Schnittstellen zur Werkzeugverwaltung. Das Modul "iMachining" verkürzt beim Fräsen die Bearbeitungszeit um bis zu 70% und sorgt für eine um den Faktor 2 - 3 mal höhere Standzeit bei den Werkzeugen, daher sind auch kleinere Werkzeuge sehr gut einsetzbar. Die Betreuung von Solidcam beim Kauth Werkzeugbau erfolgt ebenfalls durch DPS, wo man speziell ein Kompetenzcentrum CAM hierfür vorhält. Dort werden auch sämtliche nötigen Postprozessoren geschrieben.

Zurück zum Prozess. Der beginnt mit der Werkzeugentwicklung, der Ausarbeitung des Methodenplans und dem Aufbau des Streifenlayouts. "Aufgrund dessen machen wir eine Kalkulation und ein Angebot an Kauth in Denkingen", so Schläfle. Wird beides akzeptiert, erfolgt der Auftrag. Danach wird das Werkzeug fertig konstruiert und es erfolgt die Abnahme. Jede einzelne Station wird dabei genau geprüft. Alle diese Arbeiten erledigen die Werkzeugspezialisten mit Solidworks und haben dafür fünf Lizenzen zur Verfügung.

Ist der eigentliche Konstruktionsprozess und die Abnahme fertig, werden die Zeichnungen erstellt. Kauth Werkzeugbau setzt auch iMachining ein, allerdings nicht bei jedem Werkstück. "Wir arbeiten alternativ mit sogenannten 'Hochvorschubfräsern', die ebenfalls schnelles Schruppen erlauben. Was jeweils eingesetzt wird, entscheidet der Programmierer nach seiner Erfahrung", wie Schläfle ausführt.

Solidcam wird in Frittlingen in seiner ganzen Breite genutzt und "wir sind sehr zufrieden damit", wie Schläfle versichert. Ein ebenfalls gutes Zeugnis stellt man dem Software-Lieferanten aus: "Es ist ein großer Vorteil, dass DPS so servicestark ist. Nicht nur bei der Erstellung der "PP" läuft alles glatt, auch wenn wir mal Hilfe brauchen, erhalten wir die sehr schnell, meist in Stunden!“

Auch die Konstrukteure in Denkingen schließen sich dem positiven Urteil an. Martinez: "Ich bin froh, mit DPS ein starkes Softwarehouse an unserer Seite zu haben. Besonders gut fand ich die Schulung, wie sie durchgeführt wird, wie das Material aufgebaut ist, wie man unterstützt wird, da kann ich nur sagen hervorragend!"