Die CAD-CAM-Prozesskette - Medienbrüche Reduzieren, schlank zum Ergebnis (Teil 2)

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Die CAD-CAM-Prozesskette - Medienbrüche Reduzieren, schlank zum Ergebnis (Teil 2)

Dieser Text schließt inhaltlich an den vorausgegangenen Beitrag „Die CAD-CAM-Prozesskette: Der Status Quo“ an.

Eine wichtige Voraussetzung zur Optimierung der CAD-CAM-Prozesskette ist die Vermeidung von Medienbrüchen und der damit einhergehende Informationsverlust. 

Medienbrüche treten dann auf, wenn verschiedene, nicht miteinander verbundene, häufig sogar inkompatible, Systeme für verschiedene Aufgaben im Produktentstehungsprozess verwendet werden. 

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Dies bedeutet nicht, dass nur Systeme „aus einem Guss“ für eine moderne Fertigung geeignet sind. Auch aufeinander abgestimmte Systeme und vor allem die zugrundeliegenden Prozesse bieten viele Möglichkeiten.

Zunächst betrachten wir die Problematik des Informationsverlustes und dessen Entstehung. 


Wieso gehen überhaupt Informationen auf dem Weg von einem ins andere System verloren? 


Dazu sei das Beispiel aus dem vorherigen Beitrag aufgegriffen, bei dem zwischen Konstruktion und Fertigung die klassische Fertigungszeichnung zwischengeschaltet ist. Der hier offensichtlichste Informationsverlust ist der Verlust der 3D-Repräsentation.

Das dreidimensional aufgebaute CAD-Modell eines Werkstückes wird auf einer zweidimensionalen Zeichnung dargestellt, um anschließend wieder als dreidimensionales Produkt erschaffen zu werden. 

Ein Wiederspruch, der fast schon zu offensichtlich ist um ihn zu erkennen. 

So wird in der Praxis häufig auf Basis einer Zeichnung an der Werkzeugmaschine ein NC-Programm online erstellt. Dieses wird von der Maschine jedoch im Rahmen der bestehenden Möglichkeiten wieder dreidimensional dargestellt, um dem Maschinenbediener die Orientierung am Werkstück zu vereinfachen. So gesehen wird das Werkstück also zweimal modelliert.

Bleibt man bei diesem Beispiel, so gehen häufig auch fertigungsrelevante Informationen auf dem Weg über die Zeichnung verloren. Natürlich sollte das nach vielen Jahrzehnten der Normung und Standardisierung von technischen Zeichnungen einschließlich Fertigungszeichnungen nicht mehr vorkommen.

Der Prozess der Zeichnungserstellung ist jedoch in der Regel noch teilweise manuell und daher potenziell fehlerbehaftet. 

Werden Oberflächeninformationen, Toleranzen o.Ä. nicht explizit in der Zeichnung angegeben, stehen Sie in der Fertigung defacto nicht mehr zur Verfügung, mit dem Resultat zunächst unbrauchbarer Teile. 

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Der Informationsverlust zwischen zwei Systemen an einem Beispiel


Doch auch ohne die Beteiligung der klassischen Papierzeichnung entstehen häufig Informationsverluste.

Am Beispiel von zwei beteiligten, unabhängigen Systemen kann man dies sehr schön erkennen: System A ist das CAD-System, System B das CAM-System. Der Austausch zwischen den beiden Systemen erfolgt über klassische generische Austauschformate. Dies können zum Beispiel step, Iges, 3dXML oder JT sein. 

Zwischen den Systemen findet dabei üblicherweise ein rein geometrischer Informationsaustausch statt. Dies bedeutet, dass Körper und Flächen des Werkstückes übertragbar sind. Darüber hinaus sind häufig noch allgemeine Attribute oder separat eingebrachte PMIs (Product Manufacturing Information) übertragbar. Diese sind üblicherweise jedoch vom Konstrukteur händisch einzupflegen. 

Doch was für Schwierigkeiten ergeben sich nun daraus? 


Neben einigen, hier zunächst vernachlässigten, mathematischen Ungenauigkeiten, die bei der Nutzung der genannten Formate auftreten, gehen dennoch viele Informationen verloren. Eine Bohrung wird durch diese Art der Informationsübertragung zu einem zylindrischen Bereich im Teil, an dem sich später mal kein Material befinden darf. 

Für den NC-Programmierer im CAM-System ergibt sich auf diese Weise zunächst nicht, ob es sich um eine Funktionsbohrung, eine Kreistasche oder eventuell sogar einen ausgebrannten Ausschnitt handeln soll.

Dies ist jedoch, im Sinne zum Beispiel der Fertigungstoleranzen, eine entscheidende Information.

Diese Probleme werden in der täglichen Praxis durch, in der Regel, individuelle Absprachen und Standards gelöst. So werden beispielsweise Farbcodierungen an Flächen, ergänzende Beschreibungen in beiliegenden Dokumenten oder zusätzliche Fertigungszeichnungen genutzt.

Ein weiterer Nachteil besteht darüber hinaus darin, dass Möglichkeiten wie z.B. featurebasiertes Programmieren auf der CAM-Seite in der Regel mit Neutraldatenformaten nicht möglich ist. Dies liegt an der, oben bereits genannten, fehlenden Information über die konkrete Ausgestaltung der Geometrie. Damit verbunden ist die Tatsache, dass man an Effizienz im CAM-Bereich verliert und dadurch natürlich auch der Gesamtprozess weniger effizient wird. Es ist somit klar, dass ein reiner Datenaustausch noch keinen vollen Informationsaustausch bedeutet.


Was sollte also der Schwerpunkt bei der Auslegung einer CAD-CAM-Prozesskette sein?


Wichtig bei der korrekten Planung und Umsetzung einer CAx-Landschaft, insbesondere im CAD-CAM-Bereich ist wie bereits angesprochen die Vermeidung von Informationsverlusten. Grob gesagt sollte jede Information, die einmal in ein Modell eingepflegt wurde, auch für den Rest des Prozesses zur Verfügung stehen und das ohne dabei erneut durch einen äußeren Eingriff umgewandelt, verschoben oder dupliziert zu werden. Diese Vorgänge bedeuten einerseits zusätzlichen Aufwand, andererseits erhöhen sie das Fehlerpotenzial und damit auch die notwendigen Nacharbeiten und Korrekturen.

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Dieser Idealzustand ist sicher nicht überall erreichbar, er sollte jedoch bei der Auslegung von CAx-Systemen, insbesondere bei Neubeschaffungen oder größeren Änderungen angestrebt werden.

Es ist somit zunächst zwingend erforderlich, die jeweils notwendige Informationstiefe der einzelnen Prozessschritte, wie beispielsweise Konstruktion, NC-Programmierung, Arbeitsvorbereitung oder Vorrichtungsbau zu erfassen und die an den Schnittstellen zu übertragenden Informationen zu definieren. Anschließend kann eine geeignete Systemlandschaft erzeugt werden. 

Soll diese Landschaft aus individuellen Gründen aus mehreren, nicht miteinander kompatiblen Einzelsystemen bestehen, so ist es eine der wichtigsten Aufgaben, geeignete Möglichkeiten für den Informationstransfer zu finden. Diese können, aus den bereits besprochenen Gründen, nicht aus den bekannten Möglichkeiten zum Austausch von CAx-Daten in Neutralformaten bestehen, sondern sollten in jedem Fall zusätzlich über eine automatisierte Übertragung von weiteren relevanten Informationen verfügen.

Große Hersteller von CAx-Systemen haben diese Notwendigkeit schon lange erkannt und setzten auf eine möglichst nahtlose Zusammenarbeit der Module in Ihren jeweiligen Systemen.

Hier kann häufig darauf vertraut werden, dass nahezu alle verfügbaren Informationen auch für alle Prozessschritte zur Verfügung stehen. Bei der Abwägung zwischen solchen gesamtheitlich aufgebauten Systemen – die sicher auch Ihre Schwächen haben – gegen eine Landschaft aus punktuell idealen Systemen für den jeweiligen Prozessschritt, sollte immer auch die Frage nach dem Informations-Austausch eine Rolle spielen.




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