LESER Update Dezember 2021
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Mit dem digitalen Zwilling aufs nächste Level

Computer Aided Design und Computer Aided Manufacturing: Bei LESER verschmelzen Konstruktions- und Produktionsprozesse.

Seit etwa einem Jahrzehnt gilt Industrie 4.0 in Politik und Wirtschaft als gängiger Begriff für die digitale Revolution der industriellen Produktion. Auch bei LESER stehen die Fertigungsprozesse im Mittelpunkt der Digitalisierung. Allerdings gehen die Veränderungen durch die digitale Transformation weit über die Organisation der reinen Herstellung hinaus: Entscheidend für den Erfolg sind vernetzte Systeme in der Konstruktion, Produktion und Planung.
LESER hat innerhalb des strategischen Programms „LESER is digital“ deshalb eine computergestützte Programmierung des komplexen und automatisierten CNC-gesteuerten Maschinenparks gestartet. Dazu gehört auch eine 3D-Abbildung des zu fertigenden Bauteils oder Produktes als „Digital Twin“. „Computer Aided Design“ (CAD) und „Computer Aided Manufacturing“ (CAM) sind hier die Schlagworte.

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Digitale Fertigung mit CAM 

Die CAM-Programmierung auf Basis einer wirklichkeitsgetreuen 3D-Simulation des Fertigungsprozesses inklusive Maschinen- und Produktmodell sowie Werkzeug- und Vorrichtungsabbildung löst die herkömmliche Arbeitsvorbereitung mit manueller Programmierung ab. Die digitale Abbildung der Maschine und deren Verfahrwege, dem Spannmittel, der individuellen Werkzeugsituation und der Nutzung der 3D-Bauteildaten aus der Konstruktion ermöglicht künftig auch Kollisionsbetrachtungen. So lässt sich bereits vorab ermitteln, wo der Fertigungsprozess optimiert werden muss.

Das Planen und Optimieren von Fertigungsprozessen in einer digitalen Welt bedeutet für alle Mitarbeitenden, dass sie neu denken müssen: Über Jahrzehnte etablierte Routinen und Arbeitsweisen werden aufgebrochen – ein großer Veränderungsprozess. Gleichzeitig eröffnet die Digitalisierung neue Perspektiven und Möglichkeiten. Die Technologen von LESER stellen sich dieser Herausforderung. 

Kundenvorteile einer digitalisierten Fertigung

  • Schnellere Produktentwicklung
  • Verbesserte Planung von neuen Fertigungstechnologien
  • Verkürzte Lieferzeit durch standardisierte, automatisierte Maschinenprogrammierung
  • Schnellere Umsetzung von individuellen Kundenwünschen

Digitales Design mit CAD

3D-Modelle von Sicherheitsventilen gehören bei LESER schon länger zum Standard: Bereits 1998 hat LESER für ein Gussgehäuse der Type 526 das erste 3D-Modell erstellt. Dabei wurden die Merkmale, die für die vielen Varianten erforderlich sind, per Tabelle auf der 2D-Zeichnung mitgeliefert – also zum Beispiel kundenspezifische Flanschanschlüsse, Dichtleisten oder Wasserablaufbohrungen.
Künftig wird für jede einzelne Bauteilvariante ein CAD-Modell erzeugt, damit die Software für die digitale Fertigung loslegen kann. Nur wenn die in CAD erzeugten Geometrieinformationen von der CAM-Software erkannt werden, kann sie Werkzeugwege für Werkzeugmaschinen generieren und so digitale Modelle in physische Bauteile verwandeln.
Das erklärt, warum das Projekt „CAD for CAM“ im Technischen Büro ein echter Langläufer ist. Das Projekt wurde im Januar 2020 gestartet und soll im nächsten Geschäftsjahr abgeschlossen sein. Ziel ist es, Prinzipien für jede herstellbare Komponente bei LESER zu erarbeiten, um sie in ein eindeutiges CAD-Modell zu überführen. Auf der neuen Fertigungsinsel (Seite 24) für große Ventile DN 250-400 / 10-16 Zoll wird das Verfahren erstmals angewendet.
Für den Produktionsprozess der Sicherheitsventile im XXL-Format erstellt das Technische Büro derzeit etwa 700 neue CAD-Modelle für Ventilgehäuse, Flanschbögen und Wechselventilgehäuse. Diese werden als Erste in der neuen Fertigungsinsel für die digitale Fertigung zum Einsatz kommen. In Zukunft lassen sich dann im System über Variantentabellen automatisiert alle erforderlichen 3D-Varianten als CAD-Modell separat erzeugen und in SAP verwalten. Ein Team aus Ingenieuren testet aktuell die dafür erforderlichen Softwarepakete, das SAP-Modul „Engineering Control Center“ und den „Model Processor“, der Varianten erzeugt. Bis zur für Frühjahr 2022 geplanten Einführung des „Model Prozessors“ für das CAD-Programm „Creo“ werden die CAD-Modelle für alle Bauteile manuell erstellt. 
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3D-Modelle für viele Anwendungen

Wenn man den kompletten Fertigungsprozess virtuell abbildet, gibt es weitere Nutzer, die von den 3D-Daten profitieren können. Daher wurde das Projekt von LESER umfangreicher angelegt. Sobald das „CAD for CAM“-Projekt erfolgreich abgeschlossen ist, stehen weitere Anwendungen auf der Agenda: So lassen sich ganze Anlagen digital planen. Für „Augmented Reality“-Anwendungen möchte
LESER künftig 3D-Modelle als „Einbau-Attrappen“ liefern. Dabei handelt es sich um die äußere Form des Armaturengehäuses, die Anlagenbauer für ihre Planung benötigen. Hier kommt es auf die exakten Außenmaße an, Ventil-Innenteile sind nicht erforderlich.
Auch 2D- oder 3D-Modelle für Webanwendungen lassen sich erzeugen. Solche Modelle von Produkten inklusive der Innenansichten illustrieren den Aufbau und die Funktion von Sicherheitsventilen und können im Produktmanagement oder Marketing genutzt werden.

Industrie 4.0

Die umfassende Digitalisierung der industriellen Produktion ist mit dem Schlagwort „Industrie 4.0“ verknüpft. Die Vernetzung von Maschinen soll gleich die ganze Wertschöpfungskette optimieren – und nicht nur den einzelnen Produktionsschritt. Die digitale Transformation setzt die großen industriellen Revolutionen fort, zu denen die Mechanisierung mit Dampfmaschinen, die Massenfertigung mit Fließbändern und der Einsatz von Mikroelektronik gehören. 
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