Virtuell wird ganz konkret

von Helmut Angeli Die Simulation als Bindeglied zwischen der ,virtuellen’ CAD/CAM-Welt und der realen auf der Werkzeugmaschine ist Stand der Technik. Einzige Schwachstelle dabei sind letzte Unwägbarkeiten hinter dem Komma. Wirklich belastbare Voraussagen sind so nur bedingt möglich. Die Kombination von Siemens NX-CAM und DMG Virtual Machine bietet hier einen Ausweg.

Rudolf Hahn, Geschäftsführer der DMG Electronics GmbH, erläutert die Problemstellung so: „Die Effizienz einer virtuellen Prozesskette hängt im Wesentlichen ab von der Qualität der Datenversorgung zu Werkstück, Werkzeug oder Spannmittel sowie von der sicheren Datenübernahme und von den Möglichkeiten der Prozesssimulation.“ Sein Lösungsansatz: „Vor diesem Hintergrund bieten wir unseren Kunden mit der DMG-Prozesskette nun eine bis ins Detail optimal abgestimmte Lösung angefangen beim NX CAM von Siemens PLM über die virtuelle CNC und PLC von Siemens in unserer DMG Virtual Machine bis hin zu den realen CNC-und PLC-Steuerungen von Siemens an unseren Bearbeitungsmaschinen.“

Dazu DMG-Vorstandsmitglied Dr. Thorsten Schmidt: „Wir bieten hier unserem Kunden die Möglichkeit, ein kundenspezifisch konfiguriertes und dennoch erprobtes System ohne jegliche Schnittstellenproblematik bei sich zu installieren. Er braucht keine wie auch immer geartete Konfigurationsarbeiten zu leisten, das System ist ohne jegliche Anpassung sofort einsetzbar.“ Und: „Die virtuelle Maschine wird immer kundenspezifisch konfiguriert, letztendlich erhält der Kunde passend zu der ausgewählten Konfiguration das absolut genaue virtuelle Abbild seiner spezifischen Werkzeugmaschine.“

Simulation spiegelt das reale Maschinenverhalten 1:1

Georg Mayr, Siemens-Vertriebsleiter Industrial Süd, zu den Besonderheiten: „Wir haben zum einen durch die Zusammenarbeit mit der DMG die jeweiligen Maschinengeometrien und –kinematik naturgetreu hinterlegt und können durch die Integration des VNCK und die Einbindung des VPLC alle Zyklen und Funktionen exakt darstellen. Dadurch entspricht unter anderem die Handhabung der jeweiligen Maschine auch der an der realen Werkzeugmaschine.“

Das bestätigt auch Christian Gundelach, Product Manager DMG Powertools: „Die virtuelle Maschine bietet einen Höchstgrad an Simulation, wir können hier ein absolut authentisches Maschinenverhalten versprechen. Das gilt für alle aktuellen Maschinen aus dem Gildemeister-Konzern, die mit der Siemens Solution line ausgerüstet sind.“ Ein weiterer Vorteil für den Kunden: „Damit hat der Anwender schon im Vorfeld die Gewissheit, ob er das angefragte Teil auf seiner Maschine überhaupt wirtschaftlich fertigen kann.“

Durch die Integration von NX CAM lassen sich neben dem NC-Programm alle relevanten Daten erzeugen, das heißt, alle 3-D-Daten des Werkzeugs, des Spannmittels und des Rohteils können so in die virtuelle Maschine eingespielt werden. Durch die Implementierung eines CAD-Systems ist die virtuelle Maschine ein völlig autarkes System, so dass der Bediener bei Bedarf diese Daten auch ohne ein externes CAM-System erzeugen kann. Christian Gundelach: „Dadurch, dass NC und PLC komplett abgebildet sind und auch alle Peripherien wie Werkzeugmagazin und Aufspannung mit Originaldaten zur Verfügung stehen, haben wir ein Höchstmaß an Prozesssicherheit.

Alle relevanten Daten stehen im Original zur Verfügung

In diesem Zusammenhang nennt Christian Gundelach schon mal einen gravierenden Unterschied zu anderen Simulationssystemen oder -tools: „Die Maschinendaten kommen direkt vom Maschinenhersteller, das sind Originaldaten. Somit ist eine 1:1 Übernahme möglich. lm Gegensatz zu konventionellen Simulationstools agiert die DMG Virtual Machine dabei mit den tatsächlichen Maschinencharakteristiken – inklusive Geometrie, Kinematik, Dynamik sowie CNC-, Steuerungs-, NC-und PLC-Funktionalität.“

Dr. Thorsten Schmidt: „Tests in unserer Anwendungstechnik haben gezeigt, dass wir – einmal über NX und einmal bei der realen Bearbeitung – zu identischen Lösungen kommen. Damit kann unser Kunde zuverlässige Machbarkeitsstudien erstellen, ohne dass man Maschinenkapazitäten blockiert, und es sind gleichzeitig verlässliche Daten für eine aussagekräftige Kalkulation der eigenen Angebotserstellung vorhanden.“ Und weiter: „Zudem kann in aller Regel auf eine Prototypenherstellung verzichtet werden, vor allem aber ist eine Reduzierung der Rüstzeit bis zu 80 Prozent möglich.“

Vom CAM-System in die DMG Virtual Machine gelangen die Bearbeitungsdaten übrigens über die DMG-eigene VMDE-Schnittstelle. VMDE steht hier für Virtual Machine Data Exchange. Diese Schnittstelle gewährleistet, dass sämtliche Daten zu Programmen, Aufspannlagen, Werkzeuge oder auch Spannmitteln problemlos integriert und 1:1 in der DMG Virtual Machine verarbeitet werden können.

Vorteile auch bei Schulungen

Zu den Einsatzmöglichkeiten: Beispiel Schulung: Im Bereich der Anwenderschulung bietet sich die virtuelle Maschine an, um Maschinenbediener gefahrlos mit einem neuen Maschinensystem vertraut zu machen. Eine echte Maschine als Ressource ist so erst im letzten Schulungsschritt notwendig. Dies bietet nicht nur für Schulungen im Haus des Maschinenbauers, sondern auch für externe Bildungseinrichtungen völlig neue Möglichkeiten. Dort können sich Anfänger am PC gefahrlos mit der Programmierung einer Maschine vertraut machen. Ohne diese Möglichkeit wäre dies aufgrund der Verfügbarkeit der Maschine und des Risikos in der Realität nicht ohne Weiteres möglich. Zudem können die Mitarbeiter weitere Erfahrungen im Umgang mit anspruchsvollen Zyklen und Technologien sammeln.

Simulation läuft, während die Maschine produziert

Beispiel Arbeitsvorbereitung: Hier wird geprüft, ob Teilprogramme fehlerfrei ablaufen und welche Bearbeitungszeit sie benötigen. Mögliche Fehler im NC-Bearbeitungsprogramm müssen nicht mehr an der realen Maschine gesucht und beseitigt werden. Die Maschine produziert fehlerfrei, während produktionsparallel die nächsten NC-Bearbeitungsprogramme simuliert, korrigiert und verifiziert werden. Kollisionen von Werkzeughalter oder Werkzeug mit Spannvorrichtungen oder Maschinenteilen werden bei der Simulation mit der virtuellen Maschine erkannt und unmittelbar angezeigt. Das Risiko eines Maschinenschadens kann so schon bei der Simulation erkannt und in der Folge verhindert werden. Das verkürzt die Durchlaufzeiten und beschleunigt die Prozesse.

Beispiel Prozessoptimierung: Die Technologieexperten beim Anwender können die virtuelle Maschine nutzen, um eine Bearbeitung im Detail zu überprüfen und um Optimierungsmöglichkeiten hinsichtlich Bearbeitungszeit oder -qualität zu erschließen. Dies erfordert zwar in aller Regel mehr Zeit als in der Arbeitsvorbereitung für die Simulation aufgewendet wird, muss dafür aber nur einmalig durchgeführt werden.

Angesichts der aufgezeigten Vorteile ist es keine Überraschung, dass Dr. Thorsten Schmidt der DMG-Prozesskette aus Siemens NX und DMG Virtual Machine durchaus hohes Potenzial zutraut. „Unser Ziel muss es sein, mindestens 20 Prozent aller verkauften Maschinen mit der DMG Virtual Machine auszurüsten. Das sind dann immerhin um die 1.000 Einheiten.“ Ein durchaus anspruchsvolles Ziel, aber anhand der konkreten Vorteile sicherlich nicht unmöglich.W

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