Wie optimiert man Durchgängigkeit und Effizienz?

Studie des Fraunhofer IPT und der WBA Aachener Werkzeugbau Akademie zeigt Potenzial zur Optimierung von CAx-Prozessketten im Werkzeugbau.

Die Durchgängigkeit und Effizienz von CAx-Prozessketten haben das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT und die WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH in einer gemeinsamen Studie untersucht. Neben einem Best-Practice-Beispiel aus der additiven Fertigung stellt die Studie die einzelnen Stationen der computergestützten Prozesskette vor, leitet Handlungsfelder aus dem aktuellen Systemeinsatz der Werkzeugbaubetriebe ab und prognostiziert den zukünftigen Einsatz von CAx-Systemen. Nicht nur bei der Gestaltung der digitalen Prozesskette erkennen die Aachener Forscher Optimierungspotenzial in der Branche, sondern auch hinsichtlich der zurückhaltenden Anwendung neuer Funktionalitäten von CAx-Systemen.

Durch die Digitalisierung lässt sich die gesamte Auftragsabwicklung optimieren, sodass sich insgesamt die Durchlaufzeiten verkürzen, darin sind sich die Umfrageteilnehmer einig. Die Studie benennt drei Handlungsfelder für die Werkzeugbaubetriebe: externe Schnittstellen der CAx-Prozesskette zu Kunden und Zulieferern, interne Schnittstellen innerhalb der Prozesskette zwischen den Abteilungen und ihren Systemen sowie die unternehmenseigene Systemlandschaft und ihre Nutzung. Dabei ist ein übergeordneter Blick auf alle Stationen der Prozesskette erforderlich, der die gesamte Systemlandschaft berücksichtigt und zugleich Kundenprozesse frühzeitig einbezieht.

In der Konstruktion liegt der Zeitanteil in der Nutzung des CAD-Systems Catia von Dassault Systèmes unter den Befragten mit 47 % am höchsten. Zwar kommt das System NX von Siemens PLM Software mit 58 % am häufigsten zum Einsatz, wird aber im Vergleich mit einem Zeitanteil von 14 % deutlich weniger intensiv genutzt.

Für eine hohe Kundenorientierung und zur Vernetzung der verschiedenen Abteilungen sind zudem geeignete und standardisierte Datenschnittstellen entscheidend. Jedoch existiert im internen Datenaustausch zwischen den Abteilungen kein einheitlicher Standard. Im externen Datenaustausch mit Kunden und Zulieferern hat sich hingegen das Step-Format bei mehr als 80 % der befragten Unternehmen durchgesetzt.

Simulationssysteme können helfen, frühzeitig Fehler in der Werkzeugkonstruktion aufzudecken. Die Studie zeigt hier ungenutztes Potenzial zur Werkzeugoptimierung und Prozessverbesserung auf. Von den Umfrageteilnehmern simulieren durchschnittlich 22 % die Werkzeugkinematik und 43 % machen von Prozesssimulationen Gebrauch.

Detaillierte Einblicke geben die Verfasser der Studie außerdem in die CAM-Programmierung als Schnittstelle zwischen Design und Fertigung und in einzelne Systeme der NC-Simulation. An einem Best-Practice-Beispiel aus der additiven Fertigung wird das Potenzial der Computational Fluid Dynamics-Simulation veranschaulicht. Abschließend weist die Studie auf weitere Optimierungspotenziale hin und bietet einen Ausblick auf die Entwicklungen im zukünftigen Einsatz von CAx-Systemen.

Eine Umfrage unter zwölf führenden Werkzeugbaubetrieben sowie Auswertungen des Wettbewerbs Excellence in Production zum Werkzeugbau des Jahres mit mehr als 300 teilnehmenden Werkzeugbaubetrieben bilden die Datengrundlage der Studie. Unter den genannten zwölf führenden Unternehmen beschäftigen 67 % der Befragten mehr als 100 Mitarbeiter, wobei das Branchenspektrum von Spritzgießformen über Massivumformwerkzeuge bis zu den Blechverarbeitungswerkzeugen reicht.

sl