Vorsprung in Sekunden

Transkript

1 Potenziale virtueller Werkzeugmaschinen zur Konstruktion, Analyse und Optimierung von Fertigungsanlagen und -prozessen Dr.-Ing. Claus Eppler Forschung und Entwicklung 13. Berliner Runde / Berlin Vorsprung in Sekunden

2 Agenda Vorstellung CHIRON Werke Anwendungsgebiete der virtuellen Werkzeugmaschine für die Konstruktion und Prozessauslegung Mechatronische Maschinenentwicklung Softwareentwicklung der Maschinenabläufe Entwicklung des Bearbeitungsprozesses Softwareentwicklung von Automationslösungen Datenrückflüsse aus der realen Produktionswelt Zusammenfassung Vorsprung in Sekunden

3 Historie I Werkzeugmaschinenbau seit Spindeleinheiten zum Bohren, Fräsen und Gewindeschneiden 1972 CHIROMAT RB 32 8-Spindel- Revolverbohrmaschine 1982 Die legendäre FZ16 das schnellste Fertigungszentrum der Welt Heute TZ15 W MAGNUM mit VARIOCELLUNO

4 Produktspektrum I Baureihen CHIRON-WERKE GmbH & Co. KG Seite 7 Vorsprung in Sekunden

5 Produktspektrum I Technologien 5-Achs- Bearbeitung Mehrspindel- Bearbeitung MillTurn-, & Stangen- Bearbeitung Langbett- und Pendel- Bearbeitung Automationstechnologien

6 Zahlen & Fakten I Umsatzverteilung nach Branchen Vorjahreszahlen in (*)

7 Virtuellen Werkzeugmaschine I Anwendung bei CHIRON Virtuelle Werkzeugmaschinen Virtuelle WZM 3b Virtuelle WZM 3a Virtuelle WZM 2 Virtuelle WZM 0 Virtuelle WZM 1 Systems Engineering Softwareengineering / Prozessengineering Service agiles Engineering Mechanik / Elektrik / Fluidik Beschaffung Montage reale Anlage / Maschine Machine Sale Design Production Planning Machine Production Application SOP Machine Operation Vorsprung in Sekunden

8 Virtuelle Werkzeugmaschine 1 I Mechatronische Konstruktion Lastgerechte Konstruktion Einzelteile/ Baugruppen Topologieoptimierung Ziel: Optimales Verhältnis Steifigkeit, Gewicht, Preis Lastgerechte Konstruktion Gesamtmaschine Statische Optimierung Ziel: Optimale statische Genauigkeit der Verfahrbewegungen Strukturdynamisch optimierte Gesamtkonstruktion Dynamische Optimierung Ziel: Optimale Strukturdynamik zur Sicherstellung der Frässtabilität, Maschinendynamik Ziel: Optimale Regelbarkeit der Einzelachsen

9 Virtuelle Werkzeugmaschine 2 I Softwareentwicklung Abläufe reale Maschine / Anlage (Komponenten, Gesamtverhalten, Materialfluss) Feldbus Konfiguration. reale Steuerung reale Feldbusteilnehmer reale Komponenten mit Echtzeitverhalten 1:1 (I/O, Safety ) 1:1 Abbildung der Komponenten virtuelle Maschine / Anlage (Komponenten, Gesamtverhalten, Materialfluss) virtuelle Klemmen Emulation Konfiguration reale Feldbusteilnehmer virtuelle Komponenten mit Echtzeitverhalten

10 früher heute neu Vorsprung in Sekunden Virtuelle Werkzeugmaschine 2 I Testautomatisierung Test an der realen Anlage kann erst nach Fertigstellung der Anlage durchgeführt werden verlängert die Lieferzeit der Anlage Gefahr von Beschädigungen an der Anlage fehleranfällig aufgrund menschlicher Faktoren Test mit realer Steuerung an virtuellen Anlagen (HiL) kann vor der Auslieferung der Anlage vorgenommen werden umfangreiche und gefahrlose Tests auch von Störsituationen hoher Zeitaufwand bei umfangreichen Testszenarien fehleranfällig aufgrund menschlicher Faktoren Automatisierter Test mit realer Steuerung an virtuellen Anlagen erhöhte Software-Qualität durch erhöhten Testumfang zuverlässige Ergebnisse durch Ausschluss menschlicher Fehler reproduzierbare Testergebnisse inklusive Protokollierung integrierbar ins Anforderungsmanagement

11 Virtuelle Werkzeugmaschine 2 I Testautomatisierung Testplan Das Testautomatisierungs-System ermöglicht reproduzierbare Tests durch Testpläne inklusive Testprotokollierung Testpläne werden aus wiederverwendbaren Testfällen / Aktionen zusammengestellt Testszenarien lassen sich mit einem Rekorder aufnehmen Aufgenommene Aktionen können geändert, erweitert bzw. parametrisiert werden Testaktion Testfälle

12 Virtuelle Werkzeugmaschine 3a I Prozessentwicklung Bearbeitung CAD (Konstruktion) CAM Programmiersystem Postprozessor Virtueller Prozess Realer Prozess

13 Virtuelle Werkzeugmaschine 3b I Softwareentwicklung Automation Vorsprung in Sekunden

14 Virtuellen Werkzeugmaschine I Datenrückfluss aus Produktion Virtuelle Werkzeugmaschinen Virtuelle WZM 3b Virtuelle WZM 3a: (Werkzeugdaten, Prozesskräfte, ) Virtuelle WZM 2 (Fehlermeldungen, Ablaufprobleme, fluidisches Systemverhalten, ) Virtuelle WZM 0 Virtuelle WZM 1 (Steifigkeiten, Eigenfrequenzen, Eigenmoden, Verfahrprofile, -kräfte, ) Systems Engineering Softwareengineering / Prozessengineering Service agiles Engineering Digitale Services: - RemoteLine - DataLine - ConditionLine Mechanik / Elektrik / Fluidik Beschaffung Montage reale Anlage / Maschine Machine Sale Design Production Planning Machine Production Application SOP Machine Operation Vorsprung in Sekunden

15 Virtuelle Werkzeugmaschinen 1 bis n I Zusammenfassung Integraler Bestandteil der Maschinen- und Prozessentwicklung Optimiertes mechatronisches Verhalten der Gesamtmaschine Signifikante Zeiteinsparung bei den Inbetriebnahmeprozessen sowie beim SOP von neuen Bauteilen Frühzeitige manuelle und automatisierte Systemtests Test von kritischen Betriebszuständen der Anlage bedingt durch Fehlbedienungen bzw. Defekte Erstellung und Simulation des realen NC-Programms / Automatisierungsablaufs zur Optimierung sämtlicher Abläufe Kollisionsgeprüftes NC-Programm inkl. Simulation des Materialabtrages Optimierte Bearbeitungsprozesse bereits ab dem ersten Werkstück Minimierung von Stillstandzeiten bei Service-, Wartungs- und Umbau bestehender Anlagen durch Absicherung der Lösung

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Vorsprung in Sekunden