Software für Formenbau und Fertigung

Schneller zur Produktion von Mehrkomponententeilen

FWB Kunststofftechnik setzt in Projekten auf durchgängige IT-Unterstützung. Die automatische, fehlerfreie Produktion hochwertiger Ein- und Mehrkomponententeile sowie von Hybridteilen stellt den Formenbau vor einige Herausforderungen. Zumal, wenn die Kunden aus dem Automotivbereich kommen. Die FWB Kunststofftechnik im pfälzischen Pirmasens nutzt eine 3D-Komplettlösung über die Stufen Formenkonstruktion und deren Fertigung bis zur Inbetriebnahme. Eingesetzt werden beispielsweise Funktionalitäten für CAD, 5-Achs-Fräsen, Drahterodieren und Produktdatenmanagement (PDM).

Fahrpedalgeber, hergestellt im 2K-Verfahren – eins der typischen Produkte, die mit durchgängiger IT-Unterstützung in allen Projektphasen realisiert werden. (Bild: Mecadat, FWB)

Zum Start im Jahr 1980 begann FWB damit, die damals in Pirmasens noch zahlreich vertretenen Schuhproduzenten mit Zubehörteilen wie Absätzen, Vorder- und Hinterkappen zu beliefern. Mittlerweile hat sich FWB längst anderen, zukunftsträchtigen Branchen zugewandt, wächst nach eigenen Angaben kontinuierlich und zählt heute mit 165 Mitarbeitern und 25 Millionen Euro Jahresumsatz zu den größten Arbeitgebern in Pirmasens. „Mit unseren 46 automatisierten Spritzgießmaschinen produzieren wir hier am Standort – zum Teil im klimatisierten Sauberraum – täglich mehrere Tausend Ein- und Mehrkomponententeile sowie Hybridteile, die von uns auch montiert werden”, erklärt Geschäftsführer Athanasios Valous. „Ein kleineres Segment sind optische Vorsatzlinsen für LED-Auto- und Fahrradscheinwerfer sowie OP-Leuchten – zudem, im Rahmen eines Forschungsprojekts, POF-Elemente.“ POF steht für polyoptische Fasertechnik, mit der Heimnetzwerke deutlich schneller werden sollen. Athanasios Valous sieht das Unternehmen als Hightechfirma. Davon zeugen nicht zuletzt die zahlreichen Auszeichnungen und Innovationspreise.

Anzeige

Verarbeitet werden mit den Spritzgießmaschinen – deren Entnahmeroboter eine nestgetrennte Ablage und maximale Sauberkeit garantieren – mit bis zu 6500 Kilonewton Schließkraft so ziemlich alle Standard- und Hochleistungsthermoplaste, die am Markt erhältlich sind. Dies erfordere nicht nur ein umfangreiches Wissen in der Verarbeitung an der Spritzgießmaschine, sondern auch bei Auslegung der Bauteile und der Werkzeugkonzeption. Vor allem wenn es sich um anspruchsvolle Teile handelt, konstruiert FWB die Formen im Haus und baut auch die relevanten Komponenten selbst. Damit die zu produzierenden Teile über optimale rheologische Eigenschaften verfügen, werden in Pirmasens zudem alle Phasen des Spritzgießprozesses vorab simuliert.

Kundenbetreuung ab Entwicklungsphase
Wichtig für den Projekterfolg sei die frühzeitige Zusammenarbeit mit dem Kunden, die möglichst schon beim Design, der Materialauswahl und der kunststoffgerechten Gestaltung des neuen Produkts beginnen sollte, sagt Michael Gerich. Als Konstruktionsleiter ist er in die Projekte von Anfang an mit eingebunden und er weiß, dass dies von den Kunden immer stärker nachgefragt wird. Diese kommen bei FWB aktuell zu über neunzig Prozent aus der Automotivindustrie, wobei durch den im schwäbischen Alfdorf ansässigen Stanz- und Biegeteilespezialisten Gustav Massopust, der vor Kurzem übernommen wurde, das Kundenspektrum der FWB-Gruppe insgesamt deutlich breiter geworden ist. Ein fünfköpfiges Team sorge mit den vier Produktentwicklern und in enger Abstimmung mit den ebenfalls vier Mitarbeitern in der Projektleitung bei FWB für die Werkzeugkonstruktionen. Grundsätzlich werden im Werkzeugbau von FWB nur die formgebenden Bereiche wie Kavitäten, Kerne oder Auswerfer selbst gefertigt, alles andere wird zugekauft, auch der gesamte Formaufbau einschließlich der fertig bearbeiteten Platten.

Werkzeugkonstruktion mit den Modulen Visi Mould sowie Analyse/Split – zusätzlich ist an jedem Konstruktionsarbeitslatz des PDM installiert um sicherzustellen, dass alle Projektbeteiligten immer auf Basis gültiger Daten arbeiten. (Bild: Mecadat, FWB)

Damit dies alles perfekt zusammenspielt, die Auslastung stimmt und man trotzdem ausreichend flexibel auf Aufträge reagieren kann, gibt es bei FWB eine ERP-Lösung. Als ebenso wichtig wird eine komplett durchgängige CAD- und CAM-Struktur angesehen, die sich heute von der Konstruktion bis zu den Fräs- und Erodiermaschinen erstreckt und von ein PDM-System (Produktdatenmanagement) ergänzt wird. Diese Aufgabe übernimmt seit gut fünf Jahren das System Visi, eine aktuell 18 Module umfassende Produktfamilie für den Werkzeug- und Formenbau des britischen Herstellers Vero Software.

Parametrik erwies sich als Zeitfresser
Der Wechsel zu Visi beendete bei FWB die Ära Proengineer, mit dem seit 1998 Werkzeuge konstruiert wurden. Das System habe sich mit seiner rein parametrischen Arbeitsweise im Formenbau als Zeitfresser erwiesen, begründet Michael Gerich den Umstieg. „Natürlich liegen die Meinungen auseinander, ob man eine Parametrik benötigt oder nicht. Bei meiner täglichen Arbeit habe ich aber immer wieder erlebt, wie mühselig eine Änderung damit sein kann.“ Also schaute man sich am Markt um 2011 herum nach Alternativen um. „Wir haben uns verschiedene Systeme angesehen, eine Bewertung gemacht und uns dann recht schnell entschieden.“ Einer der Gründe sei gewesen, dass Visi bei Konstruktion und NC-Programmierung mit demselben Datenmodell auf Basis von Parasolid arbeitet und durchgängig über die gleiche Bedienoberfläche verfügt. Und zwar über alle Bereiche hinweg, vom CAD und der Elektrodenableitung bis zum 5-Achs-Fräsen und dem Drahterodieren. Zudem verfüge man heute über Möglichkeiten, die der Vorgänger als reiner Volumenmodellierer nicht bot.

Mit Softwareunterstützung wird ein breites Produktspektrum realisiert, von Hybridteilen mit umspritzten Kontaktelementen, die inline gestanzt wurden (links) über Kunststofflinsen (die erste mit StvzO) bis zum Funkklappschlüssel , die in 1K, 2K, und 3K-Werkzeugen hergestellt werden. (Bild: Mecadat, FWB)

Der hybride Flächen- und Volumenmodellierer ermögliche ein ebenso schnelles wie kreatives Arbeiten. Im Modul Mould sei ein weitgehend automatisierter Werkzeugaufbau rund um den fertigen Kern möglich. Mit dem Modul Analyse Split, das in Pirmasens an vier Konstruktionsarbeitsplätzen installiert ist, lässt sich der Kunststoffartikel schnell auf Entformbarkeit prüfen, zudem gibt es zahlreiche automatisierte Funktionen für die Konstruktion komplexer Trennbereiche. Ist alles festgelegt, erzeugt das System von allen Einsätzen und Schiebern zum Schluss automatisch die 3D-Modelle.

Ein Vorteil auch für FWB sind die umfangreichen Importfunktionen, mit denen sich Fremdmodelle einlesen lassen. Sollte es ausnahmsweise defekte Bauteildaten geben, lassen sich mit wenig Aufwand gültige Volumenmodelle für die weiteren Arbeitsschritte Arbeit erzeugen. Zur schnellen Arbeitsweise würde natürlich das Bedienkonzept der Software beitragen, spricht Michael Gerich einen weiteren und für ihn als Konstruktionsleiter wichtigen Aspekt an. Das System sei so selbsterklärend, dass man fast von alleine loslegen könne und die Schulungszeit, zum Beispiel bei neuen Mitarbeitern, sich meist auf nur einen Tag oder weniger beschränke. Installation und Schulung betreut komplett das Systemhaus Men at Work im badischen Bietigheim.

Jochen Armbrust, Leiter Werkzeugbau (links), Geschäftsführer Athanasios Valous, Konstruktionsleiter Michael Gerich und Alexander Lewark, stellvertretender Konstruktionsleiter. (Bild: Mecadat, FWB)

Elektroden und NC-Programme aus der AV
Ebenso modern wie in den übrigen Teilen des Unternehmens geht es in Pirmasens in den hellen Räumen des Werkzeugbaus zu. Die NC-Programme, die zum Fräsen und Drahterodieren benötigt werden, kommen bei FWB fast ausschließlich aus der Arbeitsvorbereitung, wenn nicht das eine oder andere an der CNC-Maschine selbst eingegeben wird. Das Modul Machining zum Fräsen ist hier an drei Arbeitsplätzen installiert, Peps Wire zweimal. „Das PDM-System nutzen wir in der AV zurzeit allerdings nur visuell. Zum Beispiel, um zu sehen, ob das Bauteil zur Fertigung freigegeben ist”, erklärt Jochen Armbrust, Leiter des Werkzeugbaus. Auch die Elektroden werden in der AV mit dem Modul Elektrode konstruiert, die dann auf der zu einer Fertigungszelle (RC3) erweiterten 5-achsigen Röders RXP 800 DS mannlos gefräst werden. Auf dieser Anlage werden außerdem hochgenaue Teile aus teilweise vorgehärtetem Werkzeugstahl gefräst, wie zum Beispiel Formkerne.

Gefräst wird überwiegend 5-achsig
„Wir fräsen heute überwiegend 5-achsig, mit angestellter Achse, aber zunehmend auch simultan”, sagt Armbrust. So würden allerdings häufig Bearbeitungssituationen entstehen, „bei denen man sich etwas einfallen lassen muss, damit es funktioniert.“ Das Tool Machining biete hier wertvolle Hilfe.“ Gefräst wird immer häufiger direkt auf Fertigmaß. „Wir schlichten inzwischen so hervorragende Oberflächen, dass wir in den meisten Fällen nicht mehr polieren müssen.“ Das war mit der alten CAM-Software nicht möglich, wie Armbrust anmerkt: „Visi nutzt zudem die Dynamik der Maschinen besser aus. Wir sind gegenüber früher beim Fräsen also auch noch deutlich schneller geworden.“ Und er erwähnt einen weiteren Aspekt: „Da wir beim Erodieren heute so gut wie ausschließlich Grafit verwenden, benötigen wir auch beim Elektrodenfräsen besonders gute Oberflächen, was heute stets gewährleistet ist.“

Einer der zurzeit drei CAM-Arbeitsplätze in der AV, wo unter anderem mit dem Modul Machining die Fräsprogramme vom Solid abgeleitet werden. Gefräst wird bei FWB überwiegend mit fünf Achsen. (Bild: Mecadat, FWB)

Trotz der Fortschritte, die beim Fräsen in den letzten Jahren erzielt wurden, zum Herstellen von bestimmten Konturen hat das Erodieren seine Bedeutung nicht verloren. Davon zeugen bei FWB jeweils zwei moderne Drahterodier- sowie Senkerodieranlagen von GF Agiecharmilles. Beim Drahterodieren kommt das Modul Peps Wire zum Einsatz, mit dem sich NC-Programme bis zu vier Achsen direkt vom 3D-Solid ableiten lassen. Eine Tätigkeit, bei der man ebenfalls schneller geworden ist, wie Armbrust betont.

Deutlich schneller geworden
Die bisherige Durchdringung des Unternehmens mit Visi habe sich bei FWB bewährt. Derzeit überlegt man in Pirmasens, auch die Projektleitung in das Produktdatenmanagement einzubeziehen, wie Firmenchef Athanasios Valous berichtet: „Neben der lückenlosen CAD-CAM-Prozesskette ist das PDM-System für den Erfolg und das weitere Wachstum von FWB ebenfalls von strategischer Bedeutung.“ Vor allem aber konnte FWB die reine Konstruktionszeit im Durchschnitt um zirka 20 bis 30 Prozent verkürzen – ein Wert, der sich auf die gesamte Durchlaufzeit bis hin zum fertigen Werkzeug übertragen lässt. So lobt denn auch Michael Gerich die Erfahrungen sowie das überzeugende Branchenkonzept aus der Sicht des Werkzeugkonstrukteurs. „Eine Arbeit, für die ich mit dem rein parametrischen Pro/Engineer früher schon mal eine Stunde brauchte, ist nun in fünf bis zehn Minuten erledigt.”

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Werkzeugkonstruktion

CAD-CAM in der Ideenschmiede

Seit der Gründung vor dreizehn Jahren stehen die Zeichen bei Erbiwa in Lindenberg auf Wachstum. Die Westallgäuer verstehen sich nicht nur als Spezialist für Hinterspritzwerkzeuge, sondern auch als Ideenschmiede für designorientierte...

mehr...
Anzeige