Innerhalb kurzer Zeit zur Sonderanfertigung

Dipl.-Ing. Olaf Meier ist Fachjournalist in Mönchengladbach

Zentrifugen der Sigma Laborzentrifugen GmbH in Osterode sind grundsätzlich Standardgeräte, Ausnahmen wie etwa spezielle Geräte für den Roboterbetrieb oder besondere Kühlarten werden relativ selten nachgefragt. Anders sieht es dagegen beim Innenleben der Zentrifuge aus, bei den Rotoren: „Es gibt eine unendliche Anzahl von Gefäßen, mit denen der Kunde zu uns kommt“, sagt Eckhard Tödteberg, Entwicklungsleiter bei Sigma. „Dazu müssen wir natürlich einen individuellen Rotor konstruieren, der in die Zentrifuge eingesetzt wird.“ Dabei kommt einer der Vorteile des Einsatzes von 2D/3D-CAD-Systemen zum Tragen: Aus den vorhandenen Zeichnungen lässt sich ein Rotor auswählen, in ein Standard-Gehäuse virtuell einsetzen und an die Kundengefäße anpassen. Gleichzeitig überprüft der Konstrukteur im CAD-System, ob der Rotor mit anderen Teilen kollidiert. Sigma setzt dazu die CAD-Lösung Caddy++ Maschinenbau der Datasolid GmbH aus Mönchengladbach ein.

Die CAD-Software Caddy++ ermöglicht das durchgängige Arbeiten an zweidimensionalen Zeichnungen genauso wie an dreidimensionalen Modellen. So lassen sich aus einem 3D-Modell beliebige 2D-Ansichten werkstattgerecht ableiten oder etwa aus einer 2D-Zeichnung ein 3D-Modell erzeugen. Die Software verfügt über 2D-Funktionalitäten, mit denen der Anwender assoziativ bemaßen oder Bauteile- und Baugruppen verwalten kann.

Sigma setzt bereits seit über zehn Jahren das Vorgänger-System Caddy Classic ein, ein reines 2D-Programm. Dadurch kannte Eckhard Tödteberg schon die Mitarbeiter von Datasolid. Den Sigma-Entwicklungsleiter überzeugten insbesondere Beratung und Support des CAD-Systemhauses: „Ich entwickle selbst und weiß daher, wie aufwendig Änderungen sein können. Datasolid setzte unsere Wünsche um, sagte aber auch offen, wo es Probleme gab.“

So fiel die Entscheidung für Caddy++ Maschinenbau nicht schwer und das System wurde Anfang 2002 eingeführt. Nach und nach übernehmen nun die Sigma-Mitarbeiter die alten Caddy-Classic-Daten. Sie projektieren dazu im neuen System und greifen bei Bedarf auf alte Classic-Projekte zu, wenn sich diese als Grundlage eignen. Simone Marx, die täglich mit dem System arbeitet, unterstreicht: „Die Übernahme der alten Daten ist grundsätzlich kein Problem. Will man aber die Vorteile von Caddy++ Maschinenbau richtig nutzen, ist noch etwas Arbeit zu investieren, um Baugruppen zu bilden.“ Damit ließe sich der Konstruktionsprozess vereinfachen, in dem auf Basis der Baugruppen eine Kollisionsprüfung durchgeführt werde.

Massenermittlung und Kollisionsprüfung sind Teil des Planungsprozesses bei Sonderaufträgen, also bei Zentrifugen, die an kundenspezifische Gefäße angepasst sind. Erster Schritt zur Abgabe eines entsprechenden Angebotes ist die Machbarkeitsprüfung. Nachdem zusammen mit dem Kunden die Größe des Gefäßes und das gewünschte Schwerefeld definiert sind, werden in Caddy++ Maschinenbau die Dimensionen aufgenommen. Auf Basis dieser Daten lässt sich eine Vorauswahl aus vorhandenen Standard-Zentrifugen und früher schon entworfenen Rotoren treffen. Im CAD-System setzen die Entwickler dann Zentrifuge und Rotor dreidimensional ineinander. Bei den so genannten Ausschwingrotoren, bei denen die Gefäße beim Zentrifugieren in die Waagerechte ausschwingen, kann so etwa die Bewegung des Rotors in der Zentrifuge virtuell im CAD-System nachempfunden werden – dadurch sehen die Konstrukteure schnell, ob Bauteile kollidieren und eventuell ein völlig neuer Rotor zu konstruieren ist.

Letzter Schritt beim Überprüfen der Machbarkeit ist das Berechnen des Massenmomentes – wichtig für die Sicherheit der Zentrifuge. „Falls ein Gefäß beim Zentrifugieren zerstört wird oder ein Rotor bricht, müssen alle Bruchteile im Sicherheits-Kessel der Zentrifuge verbleiben“, erklärt Entwicklungsleiter Tödteberg. Daher ist die kinetische Energie des Rotors mit den Gefäßen zu berechnen und zu prüfen, ob sie den für das jeweilige Zentrifugen-Modell vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet. Über das 3D-Volumenmodell lässt sich das im CAD-System schnell durchführen. Das Team um Entwicklungsleiter Tödteberg kann jetzt innerhalb einer Woche ein Angebot für eine Sonderanfertigung erstellen, meistens sogar innerhalb von zwei Tagen. „Der Umstieg auf das 2D/3D-System hat hier deutliche Zeitvorteile gebracht.“

Zeitvorteile, die das parallel eingeführte PDM-System noch weiter ausbaut. Für die Sigma-Konstrukteure ist es wichtig, auf einzelne Zeichnungsnummern zuzugreifen oder nach speziellen Zeichnungen innerhalb eines Projektes zu suchen. Datasolid bot dafür mit Caddy++ PDM eine speziell an das CAD-Programm angepasste Variante des PDM-Systems Smarteam der Smarteam Deutschland GmbH aus Herne an. Damit lassen sich neben Produkt- und Engineering-Daten auch andere Dokumente wie zum Beispiel Office-Dateien verwalten. Das Programm stellt typische PDM-Funktionen wie beispielsweise Suchen oder Revisionskontrolle direkt in Caddy++ Maschinenbau bereit. „Bisher haben wir Word-Listen geführt und darin festgehalten, welche Zeichnung wo liegt. Heute können wir mit dem PDM-System direkt nach bestimmten Zeichnungen suchen – auch innerhalb der Projekte und direkt aus dem CAD heraus“, beschreibt Eckhard Tödteberg die Vorteile der engen Verzahnung von PDM und CAD. So übernimmt die PDM-Applikation automatisch die Daten aus dem Schriftkopf der jeweiligen Zeichnungen. Dies vermeidet zusätzliche Eingaben und erleichtert die spätere Suche nach Entwürfen.

Vorteile bietet das PDM-System aber auch beim Entwickeln neuer Zentrifugen. Hierbei erstellt das Sigma-Entwicklungsteam zunächst einen ersten Zeichnungssatz, nach dem die Protoypen der Zulieferteile gefertigt werden. Diese prüft Sigma und korrigiert so eventuelle Fehler im CAD-System. Dabei ist es wichtig, den Überblick über die verschiedenen Zeichnungs-Stände zu behalten. Caddy++ PDM versieht jede Zeichnung mit einer Identifikations-Nummer sowie dem aktuellen Releasestand. So weiß das Team um Eckhard Tödteberg immer, wo sich welches Bauteil gerade befindet und ob es bereits auf eine Korrektur wartet.

Auch bei der endgültigen Freigabe von Zeichnungen bietet das System Vorteile. Als Entwicklungsleiter kontrolliert Eckhard Tödteberg die von Simone Marx und Anke Blume erstellten Zeichnungen und gibt sie für die Fertigung frei. Dazu haben die Experten von Datasolid eine individuelle Funktion programmiert, die speziell auf den Arbeitsablauf bei Sigma zugeschnitten ist. Den beiden Mitarbeiterinnen der Entwicklungsabteilung steht ein Schalter „Plotten“ zur Verfügung, über den eine fertige Zeichnung direkt in einen extra angelegten Pfad abgelegt wird. Der Entwicklungsleiter wiederum verfügt an seinem Arbeitsplatz über eine spezielle Suchfunktion, die ihm anzeigt, welche Dateien freigegeben werden müssen. Mit der Freigabe archiviert das PDM-System die Zeichnung automatisch.

Bei der Installation beider Systeme standen Mitarbeiter des Softwarehauses der Entwicklungsabteilung zur Seite. So haben die Datasolid-Experten zum Beispiel mit der Grundinstallation einen Scanner über alle Verzeichnisse laufen lassen und alle bestehenden Caddy-Classic-Dateien automatisch registriert. Dadurch lässt sich jetzt auch nach Dateinamen und Verzeichnissen des alten CAD-Systems suchen, ohne dass eine explizite Datenübernahme durchzuführen war. „Alles wurde von Datasolid optimal eingerichtet, das Zusammenspiel von CAD und PDM ist so-mit kein Problem“, ergänzt Eckhard Tödteberg. „Die gesamte Lösung ist jetzt sehr komfortabel.“

Die Datasolid GmbH, Mönchengladbach, entstand im Zuge eines Management-buy-outs aus dem ehemaligen Geschäftsbereich Maschinenbau der Ziegler-Informatics GmbH und hat alle Rechte an den Produkten Caddy und Caddy++ Maschinenbau übernommen. Das Unternehmen arbeitet mit einer Vielzahl zertifizierter Vertriebspartner national und international und bietet auch PDM/EDM- sowie CAM-Lösungen an.

Die Sigma Laborzentrifugen GmbH, Osterode, stellt High-Tech-Zentrifugen her. Heute produziert das Unternehmen rund 8000 Stück jährlich, vom kleinen Tischgerät für die Arztpraxis bis zum großen Standgerät mit 12 l Kapazität für Blutbanken. Die Geräte werden auch von anderen Anbietern vertrieben. Insgesamt erwirtschafteten 2002 die rund 70 Mitarbeiter von Sigma einen Umsatz von über 20 Mio. Euro.