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Industrie 4.0 für den Werkzeug- und Formenbau

Dassault Systèmes präsentiert 3DExperience Plattform
Industrie 4.0 für den Werkzeug- und Formenbau

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Der Begriff „Industrie 4.0“ beherrscht die aktuelle Diskussion in der Industrie. Die 3DExperience Plattform, die Dassault Systèmes auf der Euromold vorstellt, bringt in diesem Sinne alle Tätigkeiten, Daten, Werkzeuge und die Menschen über Unternehmens- und Ländergrenzen hinweg unter ein Dach.

Die Integration aller relevanten Daten von der Idee über die Serienfertigung bis hin zum umwelt- und ressourcenschonenden Recycling von Produkten wird von Industrie und Politik mit Nachdruck forciert. Reale und virtuelle Welten wachsen zusammen. Das Beherrschen untereinander vernetzter IKT-Systeme wird damit immer wichtiger, um im Wettbewerb bestehen zu können. Auch auf den Werkzeug- und Formenbau als Bestandteil jeder Produktentstehungskette kommen damit neue Anforderungen, aber auch Chancen zu. So können Produkte immer kundenindividueller produziert werden, was einhergeht mit durchschnittlich immer kürzeren Produktzyklen. Auf der anderen Seite sehen sich Unternehmen mit verschärften Kostensenkungsforderungen ihrer Kunden konfrontiert.

Die Notwendigkeit, sämtliche Daten auf einer zentralen Plattform zu bündeln, hat Dassault Systèmes, ein führender Anbieter im 3D-Engineering, bereits vor Jahren erkannt. Mit Catia 6 hat das Unternehmen den ersten Schritt in Richtung „Experience Economy“ gemacht und damit Industrie 4.0 auch für den Endanwender Realität werden lassen.
Andreas Barth, Geschäftsführer der Dassault Systèmes Deutschland GmbH, erklärt: „Im Rahmen der 3DExperience Plattform steht den Anwendern der komplette Backbone zur Verfügung. Wir sehen also beispielsweise nicht mehr nur den reinen Werkzeugbau, sondern den kompletten Prozess dahinter.“ Das bietet jede Menge Potenzial zur Kosteneinsparung.
Er nennt konkrete Beispiele: „Wenn beispielsweise Normalien für eine Form gebraucht werden oder Werkzeuge im NC-Pfad, stellt sich die Frage, ob der Konstrukteur diese einfach kaufen und neu anlegen darf.“ Eigentlich solle er in der Regel erst einmal solche Teile verwenden, die am Lager sind. „Aus Untersuchungen wissen wir, dass jedes neue Teil am Lager durchschnittlich Kosten von 500 bis 1000 Euro pro Jahr verursacht. Durch das Publizieren fallen solche Elemente und damit das Kostenproblem auf, da lässt sich also eine Menge Geld einsparen.“
Ein Highlight des Euromold-Messauftritts ist die Abbildung der gesamten Prozesskette im Werkzeug- und Formenbau, die Dassault Systèmes zusammen mit den Partnern CCE und Cenit realisiert. Anhand eines durchgängigen Demo-Szenarios wird das nahtlose Zusammenspiel der Anwendungen Catia, Delmia, Simpoe, Exalead, Enovia und 3DVIA gezeigt. Das Szenario bildet dabei die komplette Entwicklung eines Teils eines Visitenkartenhalters vom Entwurf über die Konstruktion und Simulation bis hin zur Konzeption des Spritzguss-Werkzeugs ab. Die organisatorische Klammer bildet Enovia 6, das die einzelnen Gewerke strukturiert und verteilt. Zu jedem Zeitpunkt – vom Auftragseingang bis zur Auslieferung – ist sowohl der Status als auch der Reifegrad des Produkts ersichtlich. Im letzten Schritt der Demo wird das Teil über einen 3D-Drucker live am Stand erzeugt.
Der Auftrag beginnt mit dem Anlegen des Projektplans und dem Einpflegen der Anforderungen. Absehbare Projektrisiken werden dabei frühzeitig sichtbar gemacht. Nachdem diese erste Abschätzung erfolgt ist, wird der Auftrag angenommen und die Entwurfsarbeit des Designers kann beginnen. CCE Systems Engineering zeigt hierzu am Arbeitsplatz „Natural Sketch“ einen Bildschirm, der wie ein Zeichentablett funktioniert, und auf dem Designer mit einem Stift fast wie auf Papier zeichnen können. Die damit erfassten „Zeichnungen“ werden in eine 3D-Geometrie überführt und geben dem Kunden einen realistischen Eindruck des Bauteils, das er qualifizieren und für die weitere Produktion freigeben kann.
An einem weiteren Arbeitsplatz zeigt Dassault Systèmes einen Catia Konstruktionsarbeitsplatz der Zukunft. Mit „Interactive Virtuality“ erhält der Betrachter über einen zSpace-Bildschirm, der die Bewegungen des Kopfes sofort in den jeweiligen Betrachtungspunkt umsetzt, ein interaktives Bild in stereoskopischer Darstellung. Dies steigert die räumliche Wahrnehmung und reduziert manuelle Manipulationen des Teils. Die Bauteilgeometrie wird anschließend mithilfe funktionaler Elemente (Functional Modeling) aufgebaut. Dies eröffnet der Konstruktion dünnwandiger Bauteile, so genannter Schalenbauteile, enorme Möglichkeiten, da mit weniger Modellierschritten ein robusteres Verhalten bei Änderungen erreicht wird.
Danach erfolgt eine Spritzguss-Simulation des Bauteils, bei der Parameter wie Fließverhalten, Anspritzpunkt, Kühlung, Verzug, Fließfront und Schließnähte vorausgesagt werden können. Diese Informationen unterstützen den Ingenieur und Konstrukteur, das Bauteil zu optimieren. Im Anschluss geht es um das Thema „Formtrennung“. Hierbei können Hinterschnitte gefunden, die Zahl der Schieber ermittelt und die Kavität/Formnest festgelegt werden. Danach wird das Werkzeug aufgebaut. Das neu überarbeitete Modul „Mold Tool Design“ zeigt dabei seine volle Leistungsfähigkeit. Zuerst werden die Formnester und der Werkzeugaufbau festgelegt und dann die Schieber und Auswerfer eingesetzt. Anschließend werden die Heizbereiche, Kühlkanäle, Injektoren und Runner festgelegt und eingebaut. Die Form kann dann erneut simuliert werden.
Im nächsten Schritt geht es an die NC-Fertigung. Hier wird die Bearbeitung der Werkzeugplatten gezeigt, vorwiegend mit automatischer Feature-Erkennung, so dass derartige Bau-teile rationell programmiert werden können. Als Freiformflächenteil dient eine Elektrode, die zuvor abgeleitet wurde, um bestimmte Formbereiche nachzuarbeiten. Da das Interesse an Drehteilen auf der Euromold erfahrungsgemäß sehr groß ist, wird als Beispiel auch ein Drehteil mit Mehrschlitten-Bearbeitung programmiert. Die Fertigungsplanung zeigt, wie die Form montiert werden kann. Die Beschickung bzw. Entsorgung einer Spritzgießmaschine per Roboter wird ebenfalls beispielhaft gezeigt.
Die Erstellung der Dokumentation wird mit 3DVIA Composer realisiert und parallel zur Herstellung der Form angestoßen. Sie deckt Anleitungen zum Transport, Einbau und Einfahren ebenso ab wie Ersatzteillisten und wird als Composer-Datei versendet. So kann jeder Benutzer interaktiv die Dokumentation abspielen. Alle Prozessschritte werden in Enovia festgehalten und fortgeschrieben. Projektabschluss ist die Auslieferung des Werkzeugs.
Auf dem Dassault-Systèmes-Stand werden zudem acht SolidWorks-Vertriebspartner auf mehreren Demo-Punkten ausstellen. Sie zeigen neben den Konstruktions-, Simulations-, Kommunikations- und Produktdatenmanagementlösungen auch die für den Werkzeug- und Formenbau wichtigen Füll-Simulationen sowie die damit verbundenen Optimierungsmöglichkeiten. Ein weiteres Thema, das die gesamte Industrie adressiert, ist das Arbeiten mit SolidWorks Electrical. Die Pakete bieten eine Reihe von Funktionen für die Erstellung von Stromlaufplänen sowie ein leistungsstarkes Add-In für die SolidWorks 3D-CAD-Software, mit dem der Stromlaufplan und das 3D mechatronische Layout über eine gemeinsame Datenbasis assoziativ sind. Dank der Integration beider Technologien können Änderungen in sämtlichen Konstruktionsbereichen in Echtzeit übertragen und dementsprechend auch in der technischen Dokumentation angepasst werden. ah
Dassault Systèmes auf der Euromold: Halle 11, Stand E06
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