Still a lot of potential in toolmaking

 How consistently CAx process chains can work in toolmaking is shows a new study. Both in the design of the digital process chain, it identifies a further development potential as well as in the application of new functionalities of the systems.

Die Studie entstand in Zusammenarbeit des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie (IPT) und der Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH (WBA). Neben einem Best-Practice-Beispiel aus der additiven Fertigung stellt die Studie die einzelnen Stationen der computergestützten Prozesskette vor, leitet Handlungsfelder aus dem aktuellen Systemeinsatz der Werkzeugbaubetriebe ab und prognostiziert den zukünftigen Einsatz von CAx-Systemen. Nicht nur bei der Gestaltung der digitalen Prozesskette erkennen die Aachener Forscher Optimierungspotenzial in der Branche, sondern auch hinsichtlich der zurückhaltenden Anwendung neuer Funktionalitäten von CAx-Systemen.

Durch die Digitalisierung lässt sich die gesamte Auftragsabwicklung optimieren, so dass sich die Durchlaufzeiten verkürzen, darin sind sich die Umfrageteilnehmer einig. Die Studie benennt drei Handlungsfelder für die Werkzeugbaubetriebe: externe Schnittstellen der CAx-Prozesskette zu Kunden und Zulieferern, interne Schnittstellen innerhalb der Prozesskette zwischen den Abteilungen und ihren Systemen sowie die unternehmenseigene Systemlandschaft und ihre Nutzung. Dabei ist ein übergeordneter Blick auf alle Stationen der Prozesskette erforderlich, der die gesamte Systemlandschaft berücksichtigt und zugleich Kundenprozesse frühzeitig einbezieht.

In der Konstruktion liegt der Zeitanteil in der Nutzung des CAD-Systems „Catia“ von Dassault Systèmes unter den Befragten mit 47 % am höchsten. Zwar kommt das System „NX“ von Siemens PLM Software mit 58 % am häufigsten zum Einsatz, wird aber im Vergleich mit einem Zeitanteil von 14 % weniger intensiv genutzt.

Bessere Werkzeuge durch Simulation

Für eine hohe Kundenorientierung und zur Vernetzung der verschiedenen Abteilungen sind zudem geeignete und standardisierte Datenschnittstellen entscheidend. Jedoch existiert im internen Datenaustausch zwischen den Abteilungen kein einheitlicher Standard. Im externen Datenaustausch mit Kunden und Zulieferern hat sich hingegen das „Step“-Format bei mehr als 80 % der befragten Unternehmen durchgesetzt.

Simulationssysteme können helfen, frühzeitig Fehler in der Werkzeugkonstruktion aufzudecken. Die Studie zeigt hier ungenutztes Potenzial zur Werkzeugoptimierung und Prozessverbesserung auf. Von den Umfrageteilnehmern simulieren durchschnittlich 22 % die Werkzeugkinematik und 43 % machen von Prozesssimulationen Gebrauch.

Detaillierte Einblicke gibt die Studie außerdem in die CAM-Programmierung als Schnittstelle zwischen Design und Fertigung und in einzelne Systeme der NC-Simulation. An einem Best-Practice-Beispiel aus der additiven Fertigung wird das Potenzial der „Computational Fluid Dynamics“-Simulation veranschaulicht. Abschließend weist die Studie auf weitere Optimierungspotenziale hin und bietet einen Ausblick auf die Entwicklungen im zukünftigen Einsatz von CAx-Systemen.

Eine Umfrage unter zwölf führenden Werkzeugbaubetrieben sowie Auswertungen des Wettbewerbs „Excellence in Production“ zum „Werkzeugbau des Jahres“ mit 300 teilnehmenden Werkzeugbaubetrieben bilden die Datengrundlage der Studie. Unter den zwölf führenden Unternehmen beschäftigen 67 % der Befragten über 100 Mitarbeiter, wobei das Branchenspektrum von Spritzgießformen über Massivumformwerkzeuge bis zu den Blechverarbeitungs-Werkzeugen reicht. Die Studie „Erfolgreich CAx-Prozessketten Gestalten im Werkzeugbau“ kann von der IPT-Website heruntergeladen werden.

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT)

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 52074 Aachen

 Ansprechpartner ist Rainer Horstkotte

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