Lkw-Kabinen in Leichtbauweise reduzieren Kosten und sparen Energie. EDAG optimiert mit Tecnomatix die Fertigung von Nutzfahrzeugen

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1 Tecnomatix EDAG Group Lkw-Kabinen in Leichtbauweise reduzieren Kosten und sparen Energie Branche Automotive Wirtschaftliche Herausforderungen Entwicklung von Leichtbau- Technologien Höhere Energieeffizienz und Nutzlast Schnellere Entwicklungsprozesse Geringere Werkzeugkosten Schlüssel zum Erfolg Frühzeitige Einbindung des Produktionsengineerings in die Produktentwicklung Vernetzte Entwicklung von Produkt, Werkzeugen und Produktionsanlagen Durchgängige Prozessplanung und Simulation auf gemeinsamer Datenbasis Ergebnisse Nutzfahrzeug-Rohbau-Kabine mit 20 % Gewichtsreduktion Reduktion der Werkzeugkosten für das Produkt um 13 % Gewichtsreduktion des Handlinggreifers um 40 % EDAG optimiert mit Tecnomatix die Fertigung von Nutzfahrzeugen Partner der internationalen Mobilitätsindustrie Aus dem 1969 gegründeten 4-Mann- Konstruktionsbüro hat sich die EDAG Group mit Unternehmenssitz in Fulda zu einem weltweit führenden, unabhängigen Engineering-Partner entwickelt. Rund Mitarbeiter unterstützen heute die Hersteller in den Branchen Automobil, Nutzfahrzeuge, Luftfahrt, Schiene sowie Erneuerbare Energien. Dienstleistungen in den Bereichen Produktentwicklung, Produktionsentwicklung bis zur Fertigung von Werkzeugen und Karosseriesystemen reflektieren ein ganzheitliches Verständnis für Fahrzeuge und Fertigungsanlagen. Im Verbund mit dem Schwesterunternehmen FFT EDAG bietet das Unternehmen zudem die Realisierung kompletter Produktionsanlagen als Turn-Key-Partner. EDAG Production Solutions stellt in der EDAG Group die perfekte Schnittstelle zwischen der Produktentwicklung und dem Anlagenbau dar. Mit dem ganzheitlichen Verständnis für Fahrzeuge und Fertigungsanlagen ist EDAG Production Solutions der führende Partner, der die Fusion von Produkt und Produktion in der Entwicklung bis zur Realisierung im Anlagenbau wertschöpfend anbieten kann. Das heißt, dass zu jedem Zeitpunkt die Entwicklungen im Hinblick auf die Restriktionen und Belange der Fertigung abgestimmt werden. Im Dialog werden fertigungsoptimierte Produkte definiert und Entwickler über die Potenziale neuer Fertigungstechnologien informiert. Auf dem Weg zu einer neuen Produktionsanlage bietet die EDAG Production Solutions alle relevanten entwicklungsbegleitenden Dienstleistungen entlang der Wertschöpfungskette an: Vom Projektmanagement, der Planung, dem QM Consulting, der Konstruktion über die Digitale Fabrik, der Leit- und Steuerungstechnik, der Robotik, den sicherheitstechnischen Dienstleistungen bis hin zur Virtuellen Inbetriebnahme der Fertigungsanlagen, sowie dem Produktkostenmanagement.

2 Um eine engere Zusammenarbeit zwischen Planung und Simulation zu erreichen, haben wir die Tecnomatix-Software erstmals durchgehend auf der Basis einer gemeinsamen Datenbank verwendet. Wir erkannten darin gerade für Dienstleister ein enormes Potenzial. Karina Schäfer Leiterin Digitale Fabrik EDAG Production Solutions GmbH & Co. KG Durch möglichst frühzeitige Vernetzung von Produkt und Produktion entstehen fertigungsoptimierte Lösungen für nachhaltige Mobilität. Einen Beweis dafür erbrachte das Unternehmen mit der Konzeptstudie EDAG LightCAR, die inzwischen internationale Anerkennung gefunden hat. Das vorausweisende Open Source-Projekt setzt Zeichen auf den Gebieten Elektromobilität und Leichtbau zwei strategisch wichtigen Kompetenzgebieten der EDAG Group. Projekt EDAG LightCAB Ein weiteres Unternehmensziel besteht darin, automotiv-getriebene Innovationen auf andere Geschäftsfelder zu übertragen. Wie das gelingt, lässt sich an EDAG LightCAB nachvollziehen, einem Kabinenkonzept für Nutzfahrzeuge, das Elemente der innovativen Leichtbau- Technik aus dem LightCAR enthalten sollte. Dabei waren strenge Sicherheitsund Stabilitätsanforderungen zu beachten. Durch Gewichtseinsparung könnten EDAG-Kunden wie MAN, DAF oder Daimler Trucks ihre wichtigsten Ziele wie höhere Energie-Effizienz und mehr Nutzlast erreichen. Allerdings haben innovative Werkstoffe und Technologien ihren Preis. Dieser Kosteneffekt der Leichtbau-Technik sollte einerseits durch eine geringere Teilezahl, andererseits durch eine intelligente Modularität des Produkts und der Produktionszelle wieder ausgeglichen werden. Mit integrierter Software zu vernetzten Entstehungsprozessen Um ein solches Projekt erfolgreich durchführen zu können, musste die Zusammenarbeit zwischen Produkt-, Produktions- und Werkzeugentwicklung weiter intensiviert und früher im Prozess aufgenommen werden. Innerhalb des Bereiches Production Solutions beginnt das Team der Prozessplanung mit der Digitalen Fabrik ab Freigabe des virtuellen Produktkonzepts mit der digitalen Fertigungsplanung. Als unabhängiger Dienstleister setzt EDAG Production Solutions dazu die von dem Kunden gewünschte Software-Umgebung ein unter anderem Tecnomatix von Siemens PLM Software. Das Unternehmen ist einer der führenden Anwender sowohl von Process Designer für die Digitale Planung als auch Process Simulate für die Simulation und Programmierung von Robotern. Tecnomatix Process Designer unterstützt

3 Dadurch können wir für einen Teilbereich der Aufgaben je nach Verfügbarkeit der Mitarbeiter und Ressourcen entscheiden, welche Tätigkeiten wir in Planung oder Simulation durchführen wollen. Die digitale Planung mit Tecnomatix bietet uns erhebliche Vorteile. Jana Speidel Digitale Fabrik EDAG Production Solutions GmbH & Co. KG die klassischen Aufgaben der Fertigungsplaner: den Aufbau einzelner Fügefolgen, die Erstellung eines Mengengerüsts der Produktion, die Taktzeitanalyse oder eine grobe Layoutplanung. Aufbauend auf vorhandenen Daten, den einmal im JT-Format übernommenen oder aus Bibliothekskomponenten gewählten 3D-Modellen, lässt sich das Szenario dann in Process Simulate absichern. Die konkrete Roboter- und Zangenauswahl, Erreichbarkeitsanalysen und Kollisionsprüfungen, die Definition der Schweißund Handlingspfade, führen bis zum Abnahmepunkt der Digitalen Fabrik zu einem stimmigen 3D-Detaillayout. In diesem eigenen Projekt wollte das Team Digitale Fabrik den gestiegenen Anforderungen mit einer neuen Arbeitsweise begegnen: Um eine engere Zusammenarbeit zwischen Planung und Simulation zu erreichen, haben wir die Tecnomatix-Software erstmals durchgehend auf der Basis einer gemeinsamen Datenbank verwendet, sagt Karina Schäfer, Leiterin Digitale Fabrik und Projektleiterin. Wo früher viele Detailinformationen und Modelle mehrfach gesammelt und mit jeder Änderung an Produkt und Produktionsanlage aktualisiert werden mussten, sollten in diesem Pilotprojekt alle Daten einmal erfasst und Änderungen für alle Prozessbeteiligten in Planung und Simulation offensichtlich werden. Wir erkannten in dieser einheitlichen Informationsquelle gerade für Dienstleister ein enormes Potenzial, sagt Karina Schäfer. Wir wollten früher im Prozess konkretes Fertigungswissen in die Produktentwicklung zurück fließen lassen, Doppelarbeiten und Fehler aufgrund inkonsistenter Daten vermeiden. Nutzen früher Fertigungsbeteiligung Die Architektur und Technologie von Tecnomatix ermöglichte eine völlig neue Art und Weise der Zusammenarbeit welche sich vom ersten Tag an auszahlte. Ein gutes Beispiel liefert die frühzeitige Optimierung des dreiteiligen Kabinenbodens. Eine Verbreiterung des Mittelteils ermöglicht die gemeinsame Blechfertigung der beiden schmaler ausgelegten

4 Seitenteile und zugleich eine bessere Materialausnutzung. Die Seitenteile lassen sich nun mit einer kleineren Standardzange an das Mittelstück schweißen. Rund 13 Prozent der Werkzeugkosten für die Bodenplatte können dadurch eingespart werden, inkl. einer Reduktion der Bauteilkosten; bei einer Ausbringung von Kabinen/Jahr über zehn Jahre würde dies ca. drei Millionen Euro ausmachen. Auch bei der Betriebsmittelkonstruktion führte die frühzeitige digitale Anwendung der Leichtbau-Technologie zu weitreichenden Vorteilen. So wurde das Gewicht eines Handlinggreifers für die Kabinenrückwand innerhalb der Fertigungszelle von 147 auf 47 Kilogramm reduziert. Dadurch kann ein kleinerer Standardroboter die Aufgabe eines kostenintensiven Sondermodells übernehmen. Die Einsparung von 68 Prozent des Betriebsmittelgewichts senkt nicht nur die Investitionskosten, sondern auch den späteren Energieverbrauch. Das vernetzte Engineering von Produkt und Produktion kennzeichnet das gesamte Kabinenkonzept. Dank der frühzeitigen, intensiven Zusammenarbeit zwischen Produkt und Produktion konnten wir wichtige Impulse hinsichtlich Machbarkeit und Fügefolge geben, sagt Jana Speidel. Flexible Fertigungszelle benötigt den Einsatz fortschrittlicher Prozessplanungs- und Simulationswerkzeuge Der EDAG GEOTACK2010 bietet eine flexible Framinglösung, die den Anforderungen des EDAG LightCABs gerecht wird. So bietet er die Flexibilität von robotergeführten Spannrahmen mit sehr guter Modell-Flexibilität und einer hohen Integrationsflexibilität. Der komplette Framing-Zusammenbau wird in der Geotack aus dem Unterbau, der Rückwand, Seitenwand links und rechts, sowie dem Scheibenrahmen mittels Widerstandspunktschweißen gefertigt. Die Zelle wird im Doppeltakt betrieben, aber auch ein Single Tooling ist möglich. Es können bis zu 30 Varianten im Mix produziert werden, dies ist durch segmentierte Spannrahmen und die hohe Flexibilität bei einer Taktzeit von 117 Sekunden pro Geotackzelle gewährleistet. Die Konzepte wurden im System Process Designer während der SE-Phase aufgebaut. Die digitale Planung beinhaltete unter anderem die Abläufe mit Taktzeitdiagrammen und die Erstellung des 3D-Layouts. Diese Daten wurden anschließend in Process Simulate weiter detailliert. Das Taktzeitdiagramm ist die Grundlage für die Erreichbarkeitsuntersuchungen und Programmierung der Roboter. Das 3D-Layout wurde anfangs übernommen und im weiteren Projektverlauf zu einem funktionierenden Fertigungskonzept optimiert, beispielsweise Austausch der Robotertypen, Änderung der Sockelhöhen, Auswahl und Anbindung der Schweißzangen und Greifer etc. Neue Arbeitsweise neue Herausforderungen Tecnomatix führt als integriertes System zur Prozessplanung und Simulation auf durchgängiger Datenbasis auch zu organisatorischen Vorteilen. Zum Beispiel weisen Process Designer und Process

5 Lösungen/Dienstleistungen Tecnomatix tecnomatix Process Designer Process Simulate Robcad Hauptgeschäft des Kunden Als weltweit größter unabhängiger Engineering-Partner entwickelt die EDAG Group serienreife Lösungen für die Mobilität der Zukunft. Kundenstandort Fulda Deutschland Simulate eine gemeinsame Schnittmenge an Funktionen auf. Dadurch können wir für einen Teilbereich der Aufgaben je nach Verfügbarkeit der Mitarbeiter und Ressourcen entscheiden, welche Tätigkeiten wir in Planung oder Simulation durchführen wollen, berichtet Jana Speidel. In der neuen Arbeitsweise können redundante Arbeiten, wie das Aufbereiten der Fügefolge, entfallen. Konventionell wurde die Produkt- und Fertigungsfügefolge in den Systemen Process Designer und Robcad aufgebaut. Im durchgängigen Prozess erfolgt dies nur einmalig und führt nicht nur zur Einsparung der Tätigkeiten, sondern auch zu einem Qualitätsvorteil. Je früher der Produktentwicklungs- mit dem Fertigungsplanungsprozess synchronisiert wird, desto mehr Einfluss haben die Produktionsbelange auf das Produktkonzept. Daher ist es sinnvoll, wenn alle Änderungen und Optimierungen in einer Datenquelle durchgeführt werden und alle Mitarbeiter in der Prozessplanung und Simulation darauf zugreifen können. Ein weiterer Vorteil ist, dass keine redundanten Daten entstehen. Schritt in die Zukunft Die neuen Erfahrungen will EDAG Production Solutions nutzen, um die hohen Potenziale des vernetzen Engineerings auf durchgehender Datenbasis weiter auszubauen. Einen Schritt dazu sieht Karina Schäfer in der von Siemens PLM Software angebotenen Integration der PLM-Plattform Teamcenter Unified Architecture: Unsere Kunden beschäftigen sich bereits mit dem Thema, sagt die Projektleiterin. Dadurch ist das für uns auch sehr interessant. In zukünftigen Projekten will sie den OEMs die integrierte Arbeitsweise nahelegen: Was wir hier gelernt haben, wollen wir weitergeben. Deshalb werden wir das durchgängige und vernetzte Datenmodell in unseren Kundengesprächen empfehlen. Siemens PLM Software Deutschland Österreich Schweiz Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved. Siemens and the Siemens logo are registered trademarks of Siemens AG. D-Cubed, Femap, Geolus, GO PLM, I-deas, Insight, JT, NX, Parasolid, Solid Edge, Teamcenter, Tecnomatix and Velocity Series are trademarks or registered trademarks of Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. or its subsidiaries in the United States and in other countries. All other logos, trademarks, registered trademarks or service marks used herein are the property of their respective holders. 06/2012 DE