Das rentiert sich schnell

von Karl Obermann UGS und sein CAD/CAM-System sind fast jedem Konstrukteur bekannt. Nur wenige Eingeweihte wissen aber, dass UGS ein Entwicklungszentrum in Berlin betreibt und hier unter anderem ein ganz spezielles Produkt entwickelt: „UGS Press Line Simulation“, eine Software mit der es möglich ist, ganze Pressenstrassen mit Werkzeugen und Umgebung zu simulieren und zu optimieren. Ein Verfahren, das sich lohnt, denn Kunden sprechen von einem ROI, der unter sechs Monaten liegt. Über Details sprach Special Tooling mit dem zuständigen Produktmanager, Dr. Ulrich Lorenz.

Herr Dr. Lorenz, warum unterhält UGS einen Entwicklungsbereich ausgerechnet in Berlin? Das hat historische Gründe. In Berlin gab es einmal ein kleines Technologie-Unternehmen, dCADE, mit rund zehn Mitarbeitern, das 1999 von UGS gekauft wurde. Da man insbesondere die Mitarbeiter nicht verlieren wollte, hat man den Standort Berlin beibehalten. Es werden hier zwei Produkte entwickelt. Zum einen eine CAM-Applikation, die Bestandteil unseres CAD/CAM-Systems, NX (Unigraphics), ist und zum anderen UGS Pressline-Simulation, über das wir heute sprechen. Wie ist diese Entwicklungsstelle innerhalb von UGS „aufgehängt“. Berichten Sie nach Köln an den deutschen Geschäftsführer oder an einen Entwicklungsmanager in den USA? Wir sind komplett an die USA angekoppelt. Der uns übergeordnete Bereich heißt Manufacturing Solutions Group und dort sind alle Dinge zusammengefasst, die unter anderem mit CAM und Simulation zu tun haben. Kommen wir näher zu Ihrer Software. Was kann man mit dem Tool Press Line Simulation tun? Mit unserer Software ist es möglich, den gesamten Prozess der Blechumformung in der Automobilindustrie digital abzubilden, diesen dann zu simulieren und zu optimieren und unter anderem kollisionsfrei zu machen. Das hat den großen Vorteil, dass später in der Werkstatt sehr viel Zeit beim Einrichten und Einfahren der Pressenlinien eingespart wird. Nehmen wir als Beispiel eine Pressenlinie für die Herstellung einer Autotür. Dafür benötigt man sechs bis sieben Pressstationen, die miteinander gekoppelt sind und vollautomatisch arbeiten. Bevor der Produktionsprozess beginnt, müssen die Pressen und alle Nebeneinrichtungen auch eingerichtet werden. Früher ist das so geschehen, dass man von Station zu Station ging und bei langsamer Hubzahl jede für sich und dann im Kontext mit den anderen eingefahren hat. Auftretende Fehler wurden registriert und beseitigt. Das hat gedauert und während dessen konnte die teure Pressenstrasse auch nicht genutzt werden. Durch den Einsatz unserer Software wird dieser Prozess stark verkürzt. Welche „Ingredenzien“ braucht man dazu? Wir bauen softwaremäßig ein genaues Abbild der Pressenstrasse. Dann kommen vom Kunden die CAD-Daten der Werkzeuge dazu, wie auch die CAD-Daten der Nebeneinrichtungen, die zum Beispiel für den Teiletransport benötigt werden. Zusammen mit den Randbedingungen der Produktion ergibt das ein komplettes Szenario, welches am Rechner simuliert werden kann. Der Kunde sieht dabei seine komplette Anlage am Bildschirm und er kann alle Parameter einstellen und durchtesten. Alle Fehler werden jetzt virtuell festgestellt und können auch virtuell beseitigt werden, zum Beispiel an den Werkzeugen. Das geht natürlich schneller und einfacher als in der realen Umgebung und man erreicht, dass die Teile fehlerfrei in den Guss gehen. Wie kommen die Werkzeugdaten in das System? In der Automobilindustrie werden im Wesentlichen zwei CAD/CAM-Systeme in der Karosserieentwicklung eingesetzt: Unser eigenes, Unigraphics NX, und Catia. Zu beiden haben wir Schnittstellen, über welche die Daten in das Simulationssystem gelangen. Auf ähnlichen Weg kommen auch alle anderen nötigen Daten dazu. Wie entstehen die Pressenmodelle? Es gibt ja kaum identische Anlagen. Es gab Simulationssysteme, die mit generischen Pressenmodellen gearbeitet haben, das heißt ein generelles Pressenmodell wurde durch Parametereingaben so eingestellt, dass es einer realen Presse so in etwa entsprach. Wir haben die Erfahrung gemacht, dass das nicht wirklich funktioniert. Die Ausprägung der Pressen ist so unterschiedlich, dass ein generalisiertes Modell niemals zu den gewünschten Simulationsgenauigkeiten führt. Daher bauen wir Simulationsmodelle, die den realen Modellen exakt entsprechen – ein etwas höherer Aufwand, der sich aber lohnt. Dieses exakte Modell bekommt der Kunde geliefert und „bestückt“ es dann mit seinen eigenen Daten. Dadurch kann er genau vorausberechnen, was später in der realen Fertigung passieren wird. Wie hoch ist denn die erzielbare Genauigkeit? Unsere Simulationsergebnisse stimmen zu mehr als 90 Prozent mit den späteren realen Ereignissen überein. Wenn die Simulationsgenauigkeit so hoch ist, werden dann die allermeisten Fehler gefunden? Nahezu alle. Eine Aussage eines deutschen Automobilherstellers ist zum Beispiel, dass mit unserem Tool 99 Prozent aller Werkzeugfehler gefunden werden. Damit kann man in der Praxis sehr gut leben. Wird bei der Simulation der eigentliche Ziehvorgang auch mitsimuliert oder geschieht das weiterhin mit Produkten wie Autoform? Unsere Simulation kümmert sich nicht um den Vorgang der Blechumformung und -bearbeitung im Augenblick des Pressens, dagegen werden natürlich alle kinematischen Abläufe, wie Schieberbewegungen, Teileausheber etc. abgebildet. Aber wir machen keine Tiefziehoptimierung, dafür gibt es andere Programme. Alle anderen Vorgänge werden von uns berücksichtigt, damit am Ende das Blechteil glatt durch alle Stationen läuft, in der gewünschten Geschwindigkeit und ohne Kollisionen. Geht der Komfort dann auch so weit, dass Blechdurchbiegungen beim Transport berücksichtigt werden? Ja, durchaus. Wir hatten schon immer ein einfaches FEM-Programm in unserem Simulator, mit Hilfe dessen die Durchbiegung unter gegebenen Randbedingungen, zum Beispiel Saugerposition, ermittelt werden kann. Der Kunde hat dann zumindest eine Idee, wie das Schwingungsvolumen beim Durchlauf durch die Anlage aussehen wird und kann entsprechend reagieren. Ein Teil unserer Entwicklung in 2007 wird sein, dies weiter zu präzisieren, gegebenenfalls durch neue Algorithmen und einiges mehr. Die Industrie wünscht das auch. Wenn Sie von Kollision sprechen, was ist da genau gemeint? Unter Kollision verstehen wir Berührung oder Durchdringen von infinitesimal kleinen Flächen. Wie klein diese Flächen sind, hängt von der Facettierung des Modells ab. Diese wiederum ist einstellbar, beeinflusst aber die Rechengeschwindigkeit. Eine hohe Anzahl an Facetten bringt eine höhere Genauigkeit, verlängert aber die Rechenzeit. Unser Algorithmus findet jede Kollision und markiert sie am Bildschirm. Noch eine praktische Frage. Die Firma Tecnomatix, die von UGS übernommen wurde, hatte ja auch einen Simulator für die Pressenstrassenoptimierung. Was ist damit passiert? Es war klar, dass wir nicht beide Systeme weiter entwickeln und pflegen wollten. Wir haben daher einen „Merger“ gemacht. Dabei wurden von Tecnomatix viele Elemente der Benutzeroberfläche übernommen und von unserer Software der eigentliche Simulationskern. So gibt es jetzt ein einheitliches Produkt unter dem Namen Press Line Simulation. Wie lange dauert die Schulung für Pressline-Simulation? Es gibt eine Basisschulung von drei bis vier Tagen. Damit kann man schon eine ganze Menge anfangen. Wenn das Pressenmodell stimmt, wenn die Werkzeugdaten korrekt sind, dann kann man schon mit recht wenigen Einstellungen Simulationen durchführen. Was ist zur Rentabilität zu sagen. Wie lange dauert es, bis sich so ein Simulator amortisiert hat? Wir können hier nur einige Aussagen von Kunden wiedergeben. Ein Hersteller hat zum Beispiel gesagt, dass sie beim neuesten PKW-Modell die Einrichtezeit an den Pressenlinien um rund 70 Prozent verkürzen konnten. Das ist doch sehr markant und führt dazu, dass die Produktion deutlich früher beginnen kann. Die dadurch erzielten Einsparungen sorgen dafür, dass sich die Simulation in weniger als sechs Monaten rentiert. Können Sie sich in Zukunft auch vorstellen, andere Märkte außerhalb der Automobilindustrie zu bedienen? Das können wir schon. Der Bereich „weiße Ware“ wäre so ein Segment, wo unsere Software auch noch gewinnbringend anzuwenden wäre. Darüber hinaus ist es auch vorstellbar, mit unserem Simulator ganz andere Probleme anzugehen: Überall da, wo es um Bewegungen geht und Kollisionen auftreten könnten. Um nur ein Beispiel zu nennen: Wir haben bereits schon einmal eine Rohrbiegemaschine simuliert. Auch dort kann man nach der vierten oder fünften Biegung rein intuitiv nicht mehr sagen, wie sich das „Gebilde“ in der Maschine bewegt und wo gegebenenfalls Kollisionen auftreten. Welche Entwicklungstrends gibt es aktuell? Trends, die ich sehe sind zum Beispiel die Ertüchtigung vorhandener Pressen und auch der weitere technologische Ausbau des Teiletransportes schlechthin. Gerade im asiatischen Raum gibt es Pressenstrassen, die noch lange keine Transferpressen sind. Den Teiletransfer zwischen den Stationen macht nach wie vor der Mensch. Nun gibt es Entwicklungen, genau dies zu automatisieren und zwar so flexibel und so schnell wie möglich. Daran arbeiten eine Reihe von Maschinenbauern. Auch wir treiben so etwas zusammen mit Schuler voran. Es nennt sich Crossbar-Feeder-System und ist ein Mehrachsensystem, welches zwischen den Stationen sitzt und den Teiletransport sowie komplexe Bewegungsabläufe ohne Zwischenstation ermöglicht. Ein weiterer Trend sind immer komplexere Pressensteuerungen, die auf eine Maximierung der Hubzahl (= Teileproduktion pro Minute) ausgelegt sind. Solche Steuerungen führen dann nur noch mit einer sauberen Simulation zum gewünschten Ergebnis, das heißt ein manuelles Optimieren des Pressenprozesses ist nicht realistisch. www.ugsplm.de