NX CMM INSPECTION PROGRAMMING (ERSTELLUNG VON PRÜFPROGRAMMEN/MESSPLANUNG) PRODUKTBESPRECHUNG

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1 Dr. Charles Clarke (ERSTELLUNG VON PRÜFPROGRAMMEN/MESSPLANUNG) PRODUKTBESPRECHUNG Trends und Anforderungen in der Branche... 3 Ein neuer Ansatz bei der Erstellung von CMM-Prüfprogrammen... 4 Die Anwendung im Einsatz... 5 Automatisierte Erstellung von Prüfprogrammen... 6 Programmausgabe und -prüfung... 6 Datenmanagement... 7 Die Positionierung von CMM innerhalb einer umfassenden Fertigungslösung... 8 Fazit... 9

2 Einführung Die Prüfung von Teilen ist nach wie vor ein wichtiger Bestandteil des Qualitätssicherungsprozesses. Die für diese Prüfungen zur Verfügung stehende Technologie hat sich in den letzten Jahren sowohl bei der Hardware als auch der Software enorm verändert. Messtaster und Abtastvorrichtungen können Daten sehr viel schneller sammeln. Die Koordinatenmessmaschine (CMM) stellt auch weiterhin ein wichtiges Gerät für exakte Messungen dar, erfordert jedoch ein separates Prüfprogramm für jede Komponente und für komplexe Teilegeometrien können Messwege für mehrere Achsen erforderlich sein, um effiziente Messungen an einzelnen Einrichtungen durchführen zu können. Die Vorbereitung dieser Prüfprogramme lief üblicherweise außerhalb des PLM-Prozesses als eigenständige Aufgabe ab, wobei der Benutzer oftmals mit einer 2D-Konstruktionszeichnung arbeiten musste. Das Ergebnis kann langsam sowie fehlerbehaftet sein und die Nachverfolgbarkeit zurück zu den Modellen und Daten für die Konstruktion und die Fertigung ist sehr eingeschränkt. Bei Konstruktionsänderungen kann es sehr leicht passieren, dass die Prüfprogramme nicht mehr korrekt arbeiten. Diese Besprechung befasst sich mit einer neuen Anwendung von Siemens zur Erstellung hoch entwickelter CMM-Prüfprogramme. Die Anwendung nutzt modellbasierte Produkt- und Fertigungsinformationen (PMI) zur automatischen Erstellung von Prüfprogrammen. Sie arbeitet mit der aktuellsten 3D-Simulationssoftware zur umfassenden Validierung der Programme und liefert Ergebnisse für Ihr CMM gemäß Industriestandards. Dr. Charles Clarke Charles Clarke ist ein anerkannter Berater und Verfasser von Arbeiten zu CAD/CAM/CAE- und PLM-bezogenen Themen. Mit Erfahrung in der Konstruktion, der CAD/CAM-Branche und mit direkter Erfahrung bei der Planung und Implementierung dieser Systeme für namhafte Unternehmen verfügt er über das nötige Wissen, das für Produktbewertungen erforderlich ist. Dr. Clarke schreibt regelmäßig für verschiedene Branchenzeitschriften in Großbritannien sowie in anderen Ländern. 2 Copyright 2010 Dr. Charles Clarke

3 Product Review Trends und Anforderungen in der Branche Es gab verschiedene Auslöser, die Siemens PLM Software zur Entwicklung dieser neuen Anwendung veranlasst haben. Zuerst einmal können Daten mit der aktuellsten Mess- und Abtasttechnologie zwischen zehn- bis hundertmal schneller gesammelt werden als mit älteren Geräten. Es können nicht nur mehr Prüfungen durchgeführt werden, sondern die neuen Geräte ermöglichen außerdem komplexere Messungen. Diese Systeme können nicht einfach per Hand oder mit herkömmlichen Teach-Modus-Methoden programmiert werden, so dass Sie unbedingt ein Offline-Programmierwerkzeug verwenden müssen. Das große Problem der Programmierer von Prüfprogrammen ist, dass die derzeit verwendeten Methoden zur Programmierung dieser anspruchsvolleren Prüfprogramme zu kostenintensiv und zu zeitaufwändig sind. Des Weiteren bemerkt Siemens PLM, dass immer mehr Kunden ihr CAD-System komplett auf 3D umstellen. Zusätzlich zur Teilegeometrie schließt dies alle anderen mit dem 3D-Modell in Zusammenhang stehenden Wenn von der Erstellung von Fertigungsinformationen mit ein, die als Produkt- und CMM-Prüfprogrammen die Rede ist, hat Siemens PLM einige einzigartige Fertigungsinformationen (PMI) erfasst werden. Für und neue Ideen parat, und zwar nicht Inspektionszwecke kann dies die Toleranzanforderungen mit nur zur erheblichen Automatisierung einschließen, wie sie beispielsweise für Bemaßungen und die des Prozesses, sondern auch zu relativen Positionen von Features in Bezug auf die seiner Integration in das gesamte Gesamtgeometrie gelten. Wenn alle diese Informationen dem PLM-System. Konstruktionsmodell hinzugefügt werden und die nachfolgenden Tools einen Nutzen daraus ziehen können, dann stehen die Chancen sehr viel besser, dass die Produktanforderungen bei einer Prüfung auch tatsächlich erfüllt werden, und zwar nicht nur in geometrischer Hinsicht, sondern auch aus Sicht der Fertigung. Ein weiteres Problem ist die Trennung der CMM-Programmierung, der Ausführung und der Datenerfassung von den etablierten Konstruktions- und Fertigungsprozessen. Die Kunden wünschen sich, dass diese Abläufe in den PLM-Workflow integriert und die Daten in ihrem PDM-System gespeichert werden. Sie möchten, dass die Messsysteme in der Werkstatt auf das richtige Prüfprogramm im PDM-System zugreifen können und dass die gesammelten Messergebnisse wieder im PDM-System gespeichert werden, damit Fertigungsingenieure und Konstrukteure sie einsehen können. Copyright 2010 Dr. Charles Clarke 3

4 Durch frühere Übernahmen verfügte Siemens über viel Erfahrung und einige Produkte aus diesem Bereich zur CMM-Programmierung. Einige davon waren in NX integriert, jedoch nicht besonders gut und vor allem nicht in dem Ausmaß, das heute verlangt wird. Wenn jetzt von der Erstellung von CMM-Prüfprogrammen die Rede ist, hat Siemens PLM einige einzigartige und neue Ideen parat, und zwar nicht nur zur erheblichen Automatisierung des Prozesses, sondern auch zu seiner Integration in das gesamte PLM-System. Ein neuer Ansatz bei der Erstellung von CMM-Prüfprogrammen NX CMM Inspection Programming ist ein neues Modul von NX 7.5. Es ist vollständig in NX integriert und seine Benutzeroberfläche ist wie die jeder anderen NX-Anwendung gestaltet. Für Benutzer von NX ist das ein echter Vorteil. Neue Benutzer von NX werden feststellen, dass die aktuellsten Vereinfachungen und die grafische Interaktion mit dem Modell, die von Siemens perfektioniert worden ist, die Arbeit mit dem System überaus angenehm gestalten werden. Beispiel eines CAD-Modells mit PMI (Produkt- und Fertigungsinformationen), die zur automatischen Programmierung in NX CMM beitragen. Siemens hat beschlossen, die neue Software CMM Inspection Programming in NX zu integrieren, da es sich bei NX um ein vollständig auf 3D-Modellen basierendes System handelt, das alle CAD-Tools für geometrische Bearbeitungen sowie für die Erstellung und Integration von PMI beinhaltet. Außerdem verfügt NX über bewährte Technologien wie die Simulationssoftware für Werkzeugmaschinen, die direkt zur Erstellung von Prüfprogrammen genutzt werden kann. Ein Hauptziel war es, mit der neuen Anwendung ein hohes Maß an Automatisierung sowie die bestmögliche Förderung der Programmierung anhand modellbasierter PMI-Daten zu erreichen. 4 Copyright 2010 Dr. Charles Clarke

5 Product Review Die Anwendung im Einsatz Der Benutzer beginnt mit der Auswahl einer Messmaschine (so wie ein NC-Programmierer in NX CAM eine Werkzeugmaschine auswählen würde). Sie können aus einer Vorlagenbibliothek einen vordefinierten Prüfprozess auswählen, die neben ähnlichen Vorlagenbibliotheken für andere NX-Anwendungen verfügbar ist. Das zu prüfende Teil wird in NX importiert (für andere Quellen als NX stehen zahlreiche Konverter zur Verfügung) und auf dem Prüftisch der Koordinatenmessmaschine (CMM) platziert. Die ursprüngliche Version der Software unterstützt scannende Messtaster für drei Achsen und schaltende Messtaster für bis zu fünf Achsen. Siemens kündigt das gleichzeitige Scannen für fünf Achsen für die Zukunft an. Copyright 2010 Dr. Charles Clarke 5

6 Automatisierte Erstellung von Prüfprogrammen Hier offenbart die Anwendung eine ihrer beeindruckendsten Funktionen. Siemens PLM bietet eine einzigartige Funktion mit dem Namen Link PMI, eine unscheinbare kleine Schaltfläche in der oberen Menüleiste, die jedoch einiges leistet. Durch den Befehl Link PMI werden aus einer 3D-Teilegeometrie und den zugehörigen PMI-Daten alle Features und Toleranzen extrahiert und von der Software die zur Prüfung des Teils nötigen Prüfschritte erstellt. Mit einem Klick ist praktisch alles erledigt. Wenn Sie die Datennavigatoren der Software öffnen, werden Sie sehen, dass die zuvor leere Prüfvorlage jetzt mit zahlreichen Messfunktionen, Prüfdaten und Bei einigen Teilen mit abrufbaren PMI-Daten zum Modell sparen Sie mit Prüfschritten ausgefüllt ist, die vom Teil abgelesen und in ein Prüfprogramm umgewandelt wurden. Die Prüfbahnen werden dem Befehl Link PMI etwa 80 % bis basierend auf der Messfunktion und den zugehörigen 90 % der üblicherweise zur Programmierung benötigten Zeit. PMI-Daten erstellt. Siemens verwendet zur Erfassung von Prüfwissen vordefinierte Konzepte. Dieses Wissen bildet die Grundlage zur automatischen Berechnung der Prüfbahnen basierend auf der Messfunktion. Bei einigen Teilen mit abrufbaren PMI-Daten zum Modell sparen Sie mit dem Befehl Link PMI etwa 80 % bis 90 % der üblicherweise zur Programmierung benötigten Zeit. Selbstverständlich steht für Teile ohne verwendbare oder mit unvollständigen PMI-Daten sowie für den Fall, dass der Programmierer zusätzliche Messungen durchführen möchte, ein Menü zur manuellen Erstellung von Messfunktionen und -schritten zur Verfügung. Wählen Sie aus verschiedenen vordefinierten Prüfmethoden und anschließend die Punkte oder Features am 3D-Modell. NX erstellt daraufhin die geeignete Bahn. Programmausgabe und -prüfung Sobald das CMM-Programm erstellt wurde, kann NX CMM die Ausgabe erstellen, die von der Software gelesen werden kann, die Ihre Messmaschine steuert. Sie müssen lediglich den geeigneten Postprozessor zur Erstellung der Maschinenanweisungen in DMIS (Dimensional Measurement Interface Specification) oder einer nativen Programmiersprache wie GeoMeasure oder Calypso auswählen. 6 Copyright 2010 Dr. Charles Clarke

7 Product Review Sehr wahrscheinlich möchten Sie das Programm jedoch prüfen, bevor Sie es an die Werkstatt übermitteln, um sicherzugehen, dass die Prüfung wie gewünscht durchgeführt wird und es nicht zu Kollisionen kommt. Bei komplexen Aufgaben möchten Sie diese Prüfung vielleicht sogar schon während der Erstellung des Prüfprogramms durchführen, um zu sehen, ob Änderungen vorgenommen werden müssen. Hierfür ermöglicht Siemens die Prüfung der Werkzeugbahn auf mehreren Ebenen sowie die umfassende Maschinensimulation. Die standardmäßige NX CMM-Software enthält bereits zahlreiche Standardmodelle von CMM-Maschinen. Weitere 3D-Modelle von CMM-Maschinen können importiert werden oder Sie können NX CAD dazu verwenden, eigene Modelle zu erstellen. Das Modul zur Erstellung von Werkzeugmaschinen in der Software ermöglicht das Hinzufügen der nötigen Kinematik und der Wegbegrenzungen für jede Ihrer CMM-Maschinen. Die Simulation wird von der DMIS-Ausgabe gesteuert und stellt daher eine gute Repräsentation des Programms dar, das letztendlich an die Werkstatt übermittelt wird. Datenmanagement Beispiel eines CMM-Maschinenmodells, das zur Programmierung, Simulation und Verifikation von Prüfprogrammen verwendet wird. Da die CMM-Anwendung in NX integriert ist, kann sie auch die Integration von NX in Teamcenter nutzen, das PDM-System, das der PLM-Lösung von Siemens zugrunde liegt. Messdaten werden automatisch in Teamcenter gespeichert. Kunden, die Teamcenter verwenden, können außerdem Vorlagen, Werkzeuge, Messtaster und Prüfregeln speichern sowie Prüfprogramme und Ausgabedateien, die mit der korrekten Version des Teils verknüpft sind. Die Möglichkeit, die Messdaten zu verwalten und mit den Master-Datensätzen der Teiledaten zu verknüpfen, könnte eine Lösung für eine der größten Herausforderungen in diesem Bereich sein. Nämlich der Aufgabe sicherzustellen, dass die CMM-Geometrie mit dem Konstruktionsmodell und der veröffentlichten Fertigungsgeometrie übereinstimmt. Teamcenter kann nachgeschaltete Funktionen über alle Änderungen informieren, die sie betreffen könnten. Auch die Assoziativität in NX kann hierbei eine wichtige Rolle spielen, da sie Aktualisierungen an den zugehörigen Teilemodellen erleichtert, falls sich die Konstruktionsvorgaben ändern. Copyright 2010 Dr. Charles Clarke 7

8 Die Positionierung von CMM innerhalb einer umfassenden Fertigungslösung Siemens geht davon aus, dass die neue Anwendung NX CMM Inspection Programming von einer Vielzahl an Unternehmen genutzt werden wird. Die kleinsten Betriebe, die oft nur eine Lizenz für NX CAM oder NX zur Werkzeugentwicklung erwerben, werden es zu schätzen wissen, in demselben System basierend auf demselben Modell mehr Möglichkeiten zu haben. Die größeren Unternehmen mit umfangreicheren Systemen werden den Mehrwert der Anwendung darin sehen, den Qualitätsprozess besser in einen PLM-Gesamtprozess integrieren zu können, indem sie die Integration in Teamcenter nutzen. Zu diesem Zweck präsentiert Siemens die neue Anwendung als Bestandteil seiner Teilefertigungslösung und erweitert dadurch die Rolle von NX in der virtuellen Welt der Fertigungstechnik zusammen mit NX für die NC-Programmierung, NX zur Vorbereitung von Teilemodellen und NX zur Konstruktion von Werkzeugen und Spannvorrichtungen. Alle diese Komponenten können ohne Weiteres zusammen genutzt werden, da sie alle zur selben Suite gehören. Ein Vorteil der NX-Architektur, der nicht oft angesprochen wird, für einige Unternehmen aber enorme Vorteile mit sich bringt, ist die Tatsache, dass es sich bei NX wohl um ein CAD/CAM/CAE-System handelt, das mit am besten an die jeweiligen individuellen Anforderungen angepasst werden kann. In diesem Fall ermöglicht dieselbe NX-Architektur dem Kunden die Erstellung eigener, zusammen mit NX CMM verwendbarer Automatisierungsprogramme, um unter Umständen einen Grad an Automatisierung und Wiederholbarkeit zu erreichen, wie er nur mit dieser zusätzlichen Investition möglich ist. 8 Copyright 2010 Dr. Charles Clarke

9 Product Review Fazit Die derzeitigen Methoden zur Erstellung von CMM-Programmen sind zu kostspielig, zu zeitaufwändig, fehlerbehaftet, erfordern knappe sowie hervorragend ausgebildete Ressourcen und sind nicht in den PLM-Workflow integriert. NX CMM ist ein auf NX CAM basierendes NX-Modul, mit dessen Hilfe der Benutzer PMI-Daten zur stark automatisierten Erstellung voll assoziativer Prüfprogramme für Koordinatenmessmaschinen verwenden kann. Falls keine PMI-Daten vorliegen, können die Prüfbahnen interaktiv erstellt werden. Mit NX CMM wird die Programmierung von Prüfprogrammen integraler Bestandteil des PLM-Prozesses mit vollständiger Automatisierung durch NX-Geometrien und PMI-Daten und Verwaltbarkeit in Teamcenter über die erstklassige NX-Benutzeroberfläche. Zwar handelt es sich hierbei um ein neues Produkt, dahinter verbirgt sich jedoch die Erfahrung mit Prüfanwendungen desselben Teams bei Siemens PLM, das auch für die Entwicklung der Prüfsoftware Valisys und Tecnomatix verantwortlich zeichnet und jetzt die Software NX CMM entwickelt hat. Einige Funktionen sind noch nicht verfügbar, besonders im Bereich der Multi-Achsen-Prüfung. Die Planung von Siemens deutet jedoch darauf hin, dass insbesondere dann über die Anschaffung dieses Produkts nachgedacht werden sollte, wenn eine auf Modellen basierende, schnellere Programmierung von Prüfprogrammen auf Ihrer Wunschliste steht. Für bestehende Kunden von Siemens bietet das Produkt klare Vorteile und vielleicht können damit auch neue Kunden von Siemens und NX überzeugt werden. Worauf es hierbei jedoch wirklich ankommt, ist die Weitergabe nicht geometrischer, Daten (PMI-Daten) des Modells und ihr praktischer Nutzen für die Übermittlung von Produktanforderungen bis hinunter an die Werkstatt. Nach vielen Jahren sieht es jetzt danach aus, dass einige der höher gesteckten Erwartungen für die computergestützte Konstruktion und Fertigung tatsächlich Realität werden und dies spürbare Vorteile für diejenigen bringen wird, die diese Systeme nutzen. Copyright 2010 Dr. Charles Clarke 9