Riesige Maschinen für riesige Bauteile: auf horizontalen Bohrwerken, Portalfräsmaschinen und Bohr-Fräswerken werden Kopfstücke, Schiebetische, Stößel, und Ständer in vier Aufspannungen bearbeitet. Die vier Werkzeuglisten dazu erzeugt die TDM Software und erstellt automatisch eine Werkzeugdifferenzliste. So geht einmal nichts doppelt aus dem Vorstellraum an die Maschine, andererseits ermittelt TDM die Standzeit eines Werkzeugs und es werden Schwesterwerkzeuge bereitgehalten.

Bilder: TDM/Schulergroup

Jede Maschine hat einen Standardwerkzeugsatz mit rund 20 Werkzeugen, die praktisch jede Woche zum Einsatz kommen, täglich geprüft und bei Bedarf ausgetauscht werden.

Für die Herstellung der Großbauteile von Pressen wie Ständer, Stößel und Kopfstücke werden oft lang auskragende Werkzeuge benötigt. Beim Zusammenbau in der Werkzeugvoreinstellung ist die Schnittstelle zwischen TDM und AutoCAD unerlässlich.

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Seit der Übernahme durch die Schuler-Tochter Müller Weingarten konzentriert Umformtechnik Erfurt sich auf die Fertigung von Großteilen und deren baustellenfertige Montage. Als Kleinteile gelten Komponenten bis 25 t, Großteile dürfen bis zu 230 t wiegen. Entsprechend gewaltig sind Spanvolumina und Werkzeugbedarf: 4000 komplette Tools, rund 6700 Komponenten und 4600 Werkzeuglisten sind derzeit in der Tool-Data-Management-Software (TDM) abgelegt. Beim Fräsen verwendet das Unternehmen zu 80 % Werkzeuge mit Wendeschneidplatten. „Wesentlicher Faktor ist die rechtzeitige Bereitstellung von Fertigungsmitteln, Werkzeugen und Hilfsmitteln“, sagt Hans-Jürgen Kneuse, der bei Umformtechnik Erfurt für die Werkzeugbereit- und Voreinstellung verantwortlich ist. „Hier hat die TDM-Software eine zentrale Funktion.“ Trotzdem verbleibt außer einem Standardsatz von rund 20 Werkzeugen nichts an der Maschine. Alles geht zurück in den Einstellraum und wird demontiert. Um dies zu erreichen, unterstützt TDM alle Prozesse mit Werkzeugdaten, -grafiken sowie hinterlegtem Fertigungs-Know-how. Die Prozesse konnten so optimiert werden und auch die Arbeitsorganisation wurde qualitativ verbessert und zeitlich gestrafft.
Pro Werkstück sind zwischen sechs und acht Stunden Rüstzeit nötig. Bis zu 300 Stunden verbleibt ein Bauteil auf einer Maschine und wird dabei bis zu viermal neu aufgespannt. Um Stillstandszeiten zu vermeiden, arbeiten die Erfurter mit so genannten Schwesterwerkzeugen: Ein Werkzeug befindet sich an der Maschine, parallel wird das gleichen Werkzeug montiert, so dass bei Ablauf der Restlaufzeit ein neues Tool zur Verfügung steht. Mit der TDM-Software sei dies kein Problem. „Die Einstelldaten und Werkzeuglisten gehen per Schnittstelle direkt ans Voreinstellgerät“, erklärt Kneuse. Und auch die Fertigungsqualität erhöht sich: Alle Werkzeuge sind stets nachgeschliffen und aufbereitet. Ohne digitale Werkzeugdaten sei die Fertigung heute nicht mehr vorstellbar. In TDM sind alle Komponenten, Tools und Werkzeuglisten angelegt. Auf Basis dieser Daten werden Werkzeuglisten erstellt, Schnittwerte festgehalten und überprüft. Mit wenigen Mausklicks demonstriert Hans-Jürgen Kneuse, wie schnell sich so ein Komplettwerkzeug zusammenbauen lässt. Über Bearbeitungsverfahren, Werkzeugtyp oder Durchmesser kommt er schnell zum gewünschten Werkzeug. Ist die schneidende Komponente ausgewählt, schlägt TDM automatisch passende Komponenten für den Zusammenbau vor. Ein Knopfdruck, und das Werkzeug ist neu angelegt, interne T-Nummer und CAD-Nummer vergeben, speichern, fertig. Ebenfalls automatisch generiert das Programm eine Stückliste mit Aufnahme und Spannmittel. Kneuse freut sich über die Arbeitserleichterung: „In der TDM-Software ist ein Komplettwerkzeug mit nur wenigen Mausklicks in nicht einmal 5 Minuten zusammengestellt. Früher waren dafür bis zu anderthalb Stunden erforderlich und auch noch weniger Informationen verfügbar wie heute in TDM.“

Dass die Werkzeugdaten in digitaler Form für die Fertigungsplanung, Voreinstellung und an der Maschine zur Verfügung stehen, ist erst seit 1997 der Fall. Früher verwendete man Werkzeugkataloge für jede NC-Maschine und einen allgemeinen Katalog für die konventionellen Maschinen. Das waren die analogen Vorläufer der jetzigen TDM-Software. Auf einem Datenblatt stand die Maschinennummer. Werkzeug und eindeutige Werkzeugnummer, Schnittdaten sowie Einstellhinweise hatte sich jeder individuell notiert. So entstand eine bis 100 Blatt umfassende Werkzeugmappe, die in dreifacher Ausfertigung einmal in der Programmierung wie auch im Einstellraum und an der Maschine lagen. An dem Prinzip der Werkzeugorganisation hat sich nichts geändert. Allerdings ist heute alles in der TDM-Software abgebildet.
„Wir hatten uns mit verschiedenen Anbietern beschäftigt und uns 1997 für TDM entschieden“, erinnert sich Udo Heyne, Leiter der NC-Programmierung im Kompetenzzentrum für Großteilefertigung. Aufwändig war Anfangs das manuelle Einpflegen der Werkzeugdaten und 2D-Grafiken, die man früher am Reißbrett konstruiert hatte. Mit Einführung von TDM wurden die 2D-Grafiken in Auto Cad gezeichnet und in die Datenbank von TDM geladen. Heute sind alle für einen Fertigungsauftrag Informationen transparent in TDM hinterlegt. Außer den reinen Werkzeugdaten sind auch Technologiedaten, Hilfsmittel wie Mess- und Prüfmittel oder Spannskizzen und Einrichteblätter im TDM-Programm erfasst.

Auch die Simulation ist bei den Erfurtern im Kommen. Trotz der tonnenschweren Bauteile sind die Verfahrwege in den Maschinen oft eng. Nur wenige Zehntel bis zur Störkontur sind keine Seltenheit. Werkzeuge und Aufnahmen wurden ausgemessen und im CAM-System Peps abgebildet, in dem auch die Aggregate der Maschinen und Werkzeuge hinterlegt sind. Umformtechnik Erfurt legt Wert auf die realitätsgetreue Simulation der Fertigung. Dies reduziere Einfahrzeiten sowie Ausfallzeiten und schließe Werkzeugbrüche aus. Zur realitätsnahen Fahrwegsimulation in Peps werden aus den Geometriedaten simulationsfähige 3D-Werkzeuge erzeugt. Dadurch konnte ein weiterer wichtiger Schritt zur Verbesserung des Fertigungsprozesses und zur Erhöhung der Prozesssicherheit erreicht werden.

Udo Heyne hat den Nutzen von TDM an einigen Maschinen berechnet, etwa der Bauteilbearbeitung an einem horizontalen Bohr- und Fräswerk Heavy-Cut. Bezogen auf ein Jahr bei dreischichtiger Auslastung ist die Maschine bis zu 5300 Stunden im Einsatz. 50 verschiedene Baugruppen gingen 2008 über das Bearbeitungszentrum mit 104 Spannungen und ebenso vielen NC-Programmen und Werkzeuglisten. „Ohne TDM wäre der Aufwand in Arbeitsvorbereitung, NC-Programmierung und Voreinstellung enorm. Pro Aufspannung fielen rund drei Stunden in der Programmierung und nochmals zwei Stunden im Einstellraum zusätzlich an.“
Seit 2005 nutzen die Erfurter nach einem Upgrade TDM Version 4. Damit hat sich die Datenpflege erheblich vereinfacht. War vor zehn Jahren der Aufwand für das Neuanlegen eines Werkzeugs in TDM noch recht groß, hat sich dies heute gewandelt: die Daten, einschließlich 2D- und 3D-Formate, können direkt vom Werkzeuglieferanten in die TDM-Datenbank übernommen werden. Auch die vom Hersteller empfohlenen Schnittwerte werden mitgeliefert und können als Grundwert gleich mit hinterlegt werden.