Auch der Arbeitsvorbereiter kann sich die 3D-Werkstückmodellierung zu Nutze machen, vor allem bei der Vorkalkulation. Dazu hat die R+B Entwicklungs- und Vertriebs GmbH das interaktive Kalkulationssystem TiCC entwickelt, das die Zeit- und Angebotskalkulation vereinfacht und beschleunigt.
Die großen Vorteile einer 3D-Ansicht zeigen sich in der Konstruktion und in der NC-Programmierung: Die plastischen 3D-Volumenmodelle machen selbst komplexe Zusammenhänge auf einen Blick klar. Auf ähnliche Weise helfen die 3D-Daten auch beim Vorbereiten und Durchkalkulieren von Schweißnähten. Die visuelle Darstellung macht die Zeitkalkulation nachvollziehbar, schaltet Fehlerquellen aus und steigert die Gesamteffizienz.
Das TiCC-Modul „Schweißen“ hat die R+B Entwicklungs- und Vertriebs GmbH, Dernbach, speziell auf die Belange der Schweißtechnik zugeschnitten (TiCC = Time and Cost Calculation). Mit einer intuitiven Benutzerführung ermöglicht das Modul, Schweißkalkulationen in sehr kurzer Zeit zu erstellen.
Es verfügt über eine automatische Längenerkennung der jeweiligen Schweißnaht. Jede kalkulierte Schweißnaht hebt sich farblich gekennzeichnet von den noch nicht kalkulierten Nähten ab. Auf diese Weise lässt sich der Status und später auch die Vollständigkeit der Kalkulation auf einen Blick erkennen. Das leicht zu bedienende, stets kundenspezifische Kalkulationswerkzeug kann als integriertes Programm aus einem PPS-System angesprochen werden, lässt sich aber auch im Stand-Alone-Modus betreiben, wenn der Arbeitsvorgang Schweißen innerhalb des Arbeitsplanes zu kalkulieren ist.
Die Besonderheit dieses Kalkulationsverfahrens liegt in der Nutzung von CAD/CAM-orientierten 3D-Darstellungen der zu kalkulierenden Werkstücke. TiCC kann daher die CAD-Daten als Input aus dem CAD-System der Konstruktionsabteilung übernehmen. Die Software ist in der Lage, die zum jeweiligen Werkstück zugehörigen CAD-Daten zu interpretieren und den Anwender bei der Kalkulation visuell in 3D zu unterstützen.
Durch Aktivieren der Schweißkalkulation wird stets ein neuer Kalkulationsvorgang angelegt, dem das zugehörige 3D-Solid der Schweißkonstruktion als Grundlage dient. Das Ergebnis für die anstehenden Schweißarbeiten fließt in eine Gesamtkalkulation ein, beispielsweise einer zu fertigenden Baugruppe. Diese Gesamtkalkulation setzt sich aus den ermittelten zeitlichen Aufwendungen für die Schweißarbeiten sowie auch für die anderen Arbeiten in der Fertigung, wie Zerspanen oder Montieren, zusammen.
Die grundlegende Voraussetzung für die Schweißkalkulation ist die Definition der Hauptparameter wie Schweißverfahren, Fugenform, Schweißposition (Wannenposition, horizontale Position) und Material (Stahl, Chrom-Nickel, Aluminium). Der Anwender wird dabei durch die intuitive Benutzerführung des TiCC-Kalkulationsmoduls unterstützt. Er kann das vorgesehene Schweißverfahren aus der Palette der im Unternehmen bevorzugten Schweißtechnik (E-, MAG- und WIG-Verfahren) auswählen.
Die nächsten Schritte gehen ins Detail. So wird für die definierte Fugenform, etwa eine Kehlnaht, die Nahtdicke festgelegt. Es werden die Blechdicke, der Stegabstand und die Steghöhe sowie der Durchmesser des Schweißdrahts berücksichtigt. Zur visuellen Kontrolle zeigt das System über Symbole, dass es sich beispielsweise um eine lichtbogengeschweißte Kehlnaht oder bei einer MAG-Schweißung um eine V-Naht handelt. Am Solid können daraufhin die in Frage kommenden Schweißkanten markiert werden. Dies erfolgt über den Modus der Einzelmarkierung oder durch die Aktivierung des Buttons ’alle Schweißkanten markieren’.
Der automatische Markierungsprozess beruht auf einem Algorithmus, der aus den Übergängen der einzelnen Körper sogenannte konkave Kanten ermittelt. Diese werden farbig kenntlich gemacht und dem Anwender als zu schweißende Nähte vorgeschlagen. Gleichermaßen erhalten auch die im Einzelmodus markierten Kanten diese farbige Kennzeichnung einer Schweißnaht. Allerdings können diese Markierungen, sowohl die vom System angebotenen als auch die selbst definierten, jederzeit durch einen Doppelklick aufgehoben werden. Soll eine Schweißnaht beispielsweise aus arbeitstechnischen Gründen zu Arretierungszwecken als nicht durchgehende Naht realisiert werden, so lassen sich auch die benötigten Heftpunkte festlegen.
Unterschiedliche Positionen der Nähte wie steigende oder horizontale Lagen lassen sich berücksichtigen. Steigende oder fallende Schweißnähte können mit einem Faktor 1,2 oder 1,4 bedacht werden, der sich durch einen zeitlichen Aufschlag in der aufzuwendenden Gesamtzeit für die Schweißarbeiten bemerkbar macht.
Eine bestehende Kalkulation kann jederzeit aufgerufen und aufgrund neuer Erkenntnisse geändert werden. Es lassen sich bereits fixierte Nähte löschen oder mit anderen Parametern versehen, neue Nähte mit Angabe des anzuwendenden Schweißverfahrens, der Fugenart usw. definieren. Nach Abschluss kann eine erneute Kalkulation durchgeführt werden. Damit bietet es sich an, auch bestehende Kalkulationen zu kopieren und als Basis für die Kalkulation von Varianten des jeweiligen Werkstücks heranzuziehen. Dieses Vorgehen verhilft zu schnelleren Kalkulationsergebnissen.
Zur Steigerung der Transparenz sowie zur Beschleunigung der Definitions- und Kalkulationsprozesse lassen sich außerdem Gruppen bilden, bestehend aus Nähten mit gleicher Schweißart oder beispielsweise aus allen Nähten eines anzuschweißenden Körpers.
Damit der Anwender die Übersicht bei komplexen Teilen mit vielen und insbesondere verdeckten Kanten sowie deklarierten Schweißnähten nicht verliert, kann er die Schweißkonstruktion auf dem Bildschirm beliebig drehen und gegebenfalls mit einem speziellen Klick in die ursprüngliche Ausgangsansicht zurückkehren. Die Bedienerführung und die möglichen anwenderspezifischen Anpassungen bieten prinzipiell einen hohen Komfort. Hinsichtlich individueller Belange (in Bezug auf spezielle technische Parameter, Auswertungen und Layouts) präsentiert sich TiCC als ein offenes System.
Sind alle Nähte zu einer bestimmten Parametereinstellung festgelegt, kann die eigentliche Schweißkalkulation erfolgen. Als Ergebnis liefert sie die Gesamtzahl der zugehörigen Schweißnähte eines bestimmten Typus, deren Gesamtlänge sowie die Gesamtzeit für die durchzuführenden Schweißarbeiten an diesen Nähten. Liegen noch weitere zu kalkulierende Schweißnähte mit anderen Parametern wie Fugenmaß oder Verfahren an dem Werkstück vor, werden speziell diese Nähte markiert und ebenso kalkuliert.
Letztendlich werden diese einzelnen Gesamtzeiten wiederum zu einer Gesamtzeit der Schweißarbeiten kumuliert. Dabei handelt es sich um die Hauptnutzungszeit, die noch mit Rüst- und Nebenzeiten ergänzt wird. Auch hier hat der Anwender die Möglichkeit, seine unternehmensspezifischen Daten in das Kalkulationssystem einzupflegen. Er kann zum einen differenzieren zwischen Grundrisszeit, Spannmittel- oder Messmittelrüsten und zum anderen den Nebenzeiten, wie dem Säubern der Nähte.
Mit der Summe aller aufzuwendenden Zeiten für die Schweißarbeiten liegt die Zeitvorgabe für diese Aktionen vor und fließt nun in den Arbeitsplan ein. Ebenso können diese zeitlichen Aufwendungen mit entsprechenden Stundensätzen und Aufschlägen versehen in eine Angebotskalkulation übernommen werden. Die Vorteile der großen Schnelligkeit, Transparenz und Kalkulationssicherheit sowie die hohe Flexibilität dieser Vorgehensweise erweisen sich als sehr nützlich bei komplizierten und komplexen Schweißkonstruktionen mit sehr vielen Schweißnähten.
Dipl.-Ing. Frank Höfer, R+B Entwicklungs- und Vertriebs GmbH, Dernbach
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