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Vollautomatische Punzierung von Aluminiumformen

Die Offline-Programmierung von bis zu 200.000 einzelner Punzierungen pro Werkzeug ist ein erster Schritt zur Nutzung von FASTSUITE, um Wachstum durch Automatisierung zu generieren

Projekt Details
 

Der Werkzeugspezialist Meissner möchte neue Wege beim Einsatz von Robotersystemen erkunden. Diese Lösung soll dazu beitragen das Produktangebot zu erweitern. Neben den Anlagen für das Be- und Entladen der Werkzeuge, entwickelt Meissner individuelle Sondermaschinen und Vorrichtungen. Das Team unter der Leitung von Maximilian Kombächer geht in echter Startup-Manier auch darüber hinaus und startet völlig neue Initiativen. Dabei entstehen exzellente Fertigungslösungen wie das Projekt, bei dem ein Roboter im finalen Arbeitsschritt 160.000 Punzen aufbringt, die so individuell wirken, als wären sie in Handarbeit entstanden. Als Partner für die Programmierung des Roboters hat das Unternehmen mit dem FASTSUITE-Team von CENIT zusammengearbeitet.

Projektziele und Herausforderungen

 

Mit den Werkzeugen werden Bodenbeläge für Nutzfahrzeuge aus Kunststoffen hergestellt. Das fertige Produkt soll rutschfest sein und dabei hochwertig wirken. Um diesen Effekt zu erreichen, wird ein Punzierungsverfahren auf der gesamten Oberfläche angewendet. Es soll eine gleichmäßige und dennoch möglichst willkürlich erscheinende, das heißt unregelmäßige Oberflächenstruktur erzeugt werden.

In Handarbeit dauert eine solche Veredelung leicht zwei bis drei Monate, denn jede Form sollte nur von einem Metallfacharbeiter punziert werden, damit das Schlagbild nicht abweicht. Und kein Mitarbeiter kann diese Arbeit mehr als 3 bis 4 Stunden am Tag machen.

Die Automatisierungsspezialisten bei Meissner gingen der Frage nach, ob ein Roboter diesen manuellen Verfahrensschritt übernehmen kann. Unterstützt von Fraunhofer entstand ein Algorithmus für das CAD-Autorenprogramm. Der Algorithmus generiert auf der Oberfläche des 3D-Modells Punkte, die den Aufsatzstellen für das Punzierwerkzeug entsprechen. Jedem Punkt ist ein Punzbearbeitungsschritt mit entsprechenden Attributen zugeordnet wie Position auf der Oberfläche, Ausrichtung der Punze, etc.

Ein weiteres Zeitproblem ergibt sich aus der riesigen Datenmenge, die es zu verarbeiten gilt. „Um einmal die Dimensionen klar zu machen: Wenn wir ein komplettes Werkzeug punzen, dann sind das in etwa 160.000 einzelne Punzierungen“, sagt Duchhardt. „Also müssen bei der Erstellung des Programms auch für 160.000 Positionen Roboterbewegungen programmiert werden, denn unsere Daten beinhalten noch keine An- und Abfahrtsregeln. Wenn Sie jetzt davon ausgehen, dass wir pro Punze mit vier Roboterbewegungen rechnen, dann ist klar, dass deutlich mehr als 100 Punzen auf einmal programmiert werden sollten, damit der gesamte Vorgang nicht zu lange dauert.“

Bestätigte Ergebnisse

 

Vertrauen in das FASTSUITE Team für ein einzigartiges Konzept zur Offline-Programmierung.

„Die Resonanz war eher verhalten, als wir die Herausforderungen mehreren Anbietern von Offline-Programmiersoftware vorgestellt haben. Es gab nicht viele, die sich das zugetraut haben“, erzählt Marvin Duchhardt, Anwendungstechniker. „Beim FASTSUITE-Team war das von Anfang an anders, die waren gleich Feuer und Flamme. Dieses Engagement hat seitdem nicht nachgelassen und macht unsere Partnerschaft mit CENIT bis heute aus.“

Das CENIT Software-Service-Team war es auch, das den notwendigen Downloader (Translator) aufgebaut hat. Die Prozesspunkte werden in einem Datensatz in FASTSUITE Edition 2 eingelesen und abschnittsweise programmiert. Beim Pilotprojekt waren die 160.000 Prozessunkte, die Lösung lässt aber weit mehr zu.

Durch die realitätsnahe Simulation mit FASTSUITE E2 kann Meissner Kollisionen oder Probleme durch Singularitäten beheben, bevor der Roboter die Form tatsächlich punziert. Limitierender Faktor beim Fertigen ist die Robotersteuerung, die aktuell bis zu 6.000 Punzen auf einmal erfassen kann.

„Wir können ein flächig punziertes Werkzeug jetzt je nach Größe in sieben bis zehn Tagen herstellen! Die Automatisierung hat die Durchlaufzeit also ganz wesentlich zu verringern. Weil wir durch die Simulation den Prozess absichern, läuft der Roboter zudem bis zu 24 Stunden mannlos“, fasst Duchhardt zusammen.

Meissner AG 

Die Meissner AG, gegründet 1922, hat seinen Sitz in der ländliche Region zwischen Siegen und Marburg. Das Traditionsunternehmen steht seit rund 100 Jahren für Kompetenz, Zuverlässigkeit und Innovation bei der Entwicklung, Konstruktion und Herstellung von Protoyp- und Serienwerkzeugen.

HERAUSFORDERUNGEN

Gesamtprozess

  • Keine Verzögerungen: Die Punzierung erfolgt kurz vor dem geplanten Versand

Offline-Programmierung

  • Programmiermethodik für die Punzierung als eine in der Industrie unübliche Produktionstechnologie
  • Programmierung einer großen Anzahl von Vorgängen auf einmal
  • Störungsfreier Uploader (Postprozessor)
  • Vermeidung von Kollisionen zwischen Roboter und Werkstück oder von Problemen, die durch Singularitäten verursacht werden

Punzierung

  • Die Abstände zwischen den einzelnen Stempeln müssen innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen
  • Beibehaltung des handgefertigten Aussehens: große Vielfalt bei den Stempelabständen und -richtungen; keine Wiederholung von vordefinierten Stempelwolken

ERFOLGSFAKTOREN

  • FASTSUITE erweist sich als leistungsfähige Software-Suite für alltägliche Automatisierungsaufgaben und spezielle Innovationsprojekte
  • Das FASTSUITE Team entwickelte in enger Abstimmung mit dem Kunden eine geeignete Programmiermethodik.

ERGEBNISSE

  • Offline-Programmierung von bis zu 200 000 einzelnen Roboteroperationen pro Werkzeug
  • CENIT Software Service Team entwickelte geeignete Programmiermethodik auf Basis des FASTSUITE Technologiepakets und des notwendigen Downloaders (Postprozessor)
  • Simulation sichert den Prozess ab: Roboter kann bis zu 24 Stunden ohne manuellen Eingriff laufen
  • Drastische Verkürzung der gesamten Zeit durch Automatisierung des hochkomplexen manuellen Prozesses - von 12 Wochen auf 10 Tage
KATEGORIEN & TAGS
Success StoriesOffline-ProgrammierungBlechteilefertigung und Blechbaugruppen
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