Fertigung auf Knopfdruck

Unabhängig davon, ob im Tischler- oder Schreinerbetrieb CNC-Maschinen oder Standard-Maschinen eingesetzt werden, muss für eine rationelle und präzise Fertigung eine detaillierte Arbeitsvorbereitung erfolgen. Auch für kleinere Betriebe lohnt sich hierbei der Weg über ein CAD-System, denn professionelle Zeichnungen machen Eindruck bei Kunden und Architekten (siehe dds 7/2009, S. 52/53, »Volumen statt Fläche«).

Gegenüber der manuellen Zeichenarbeit bringt bereits ein 2-D-CAD-Programm Vorteile. Alle Daten für die Fertigung lassen sich aus den CAD-Zeichnungen ableiten. Deutlich leichter und schneller wird das Schreiben von Stücklisten und NC-Daten allerdings erst mit der Konstruktion in 3-D. Neben den 2-D-Konturen lassen sich mit modernen 3-D-CAD-Systemen auch Bauteilinformationen wie Materialangaben für die Stückliste sowie Details wie Vorschübe und Drehzahlen für die NC-Programme präzise übergeben (siehe dds 8/2009, S. 34/35, »Gut organisiert«).

Der Einsatz von CNC-Maschinen macht ein CAD-System unabdingbar, denn erst die Übergabe der Fertigungsdaten lässt einen wirtschaftlich sinnvollen Einsatz der CNC-Maschinen zu. Liegt die Aufgabe, NC-Programme und Zuschnittpläne zu erstellen, hingegen beim Maschinenführer statt im AV-Büro, lässt sich die Auslastung der Maschine schwierig steuern. Darüber hinaus stellen kurzfristige Konstruktionsänderungen eine hohe Fehlerquelle dar. Die Information über die Änderung muss erst manuell bis zum Maschinenführer weitergegeben werden.

Technisch ist ein CAD-System dann erforderlich, wenn komplexe Frästeile mit Radien und Schmiegen gefertigt werden sollen. Die Wop-Systeme, auf denen der Bediener der CNC-Maschine die NC-Programme erstellt, sind dazu häufig nicht in der Lage, ergänzend ist ein 2-D-CAD-System erforderlich

Bei einer integrierten Fertigungszelle, bestehend aus NC-Plattensäge und CNC-Bearbeitungszentrum, übernimmt heute der Barcode den Informationsfluss. Nach dem Zuschnitt des Bauteils gibt der Etikettendrucker an der Säge direkt das zugehörige Etikett aus. Dieses klebt der Maschinenführer auf das zugeschnittene Bauteil. Somit besteht eine eindeutige Beziehung des Bauteils zum jeweiligen NC-Programm. Auch bei vielen ähnlichen Teilen und Bearbeitungen sind Verwechslungen ausgeschlossen.

Der Barcode wird immer durch ein vorgeschaltetes CAD/CAM-System bzw. Branchenprogramm oder PPS-System erzeugt. Zunächst fasst die Software die Stücklisten von mehreren Kundenaufträgen zu einem Zuschnittauftrag zusammen. Anschließend gibt das Programm eine über mehrere Kundenaufträge verdichtete Stückliste aus. Dies macht besonders für die Optimierung des Verschnittes Sinn. Wichtig dabei ist, dass trotz der Auftragsverdichtung immer der Bezug zum Kundenauftrag und Erzeugnis und ganz besonders zum erforderlichen NC-Programm besteht.

Der beschriebene Prozess wird von einem datenbankorientierten CAD/CAM-System automatisch bewerkstelligt. Auch verschiedene PPS-Systeme können diese Aufgabe übernehmen. Ohne vorgelagerte Softwaresysteme macht eine Zusammenfassung mehrerer Kundenaufträge zu einem Betriebsauftrag im handwerklichen Unternehmen eine Auftragsverdichtung keinen Sinn, da zu viele manuelle Sortiervorgänge und dementsprechend zu viele Fehlerquellen bestehen.

Die Fertigungssteuerung unter Einsatz von CAD-Systemen ist in Schreiner- und Tischlereien heute auf zwei Wegen üblich: entweder über ein PPS-System bzw. Branchenprogramm oder über ein CAD/CAM-System. Im Folgenden sind beide Abläufe beschrieben.

Datenversorgung über ein PPS-System bzw. Branchenprogramm. Insgesamt läuft dieser Prozess mehrstufig ab. Mehrere Kostenstellen bzw. Personen im Betrieb müssen kleinere Teilaufgaben übernehmen.

Zum Einsatz kommen ein 2-D- oder 3-D-CAD-System, eine Branchenlösung sowie ein Wop-System. Planung und Konstruktion finden durch den Arbeitsvorbereiter im CAD-System statt. Unter Umständen ist die Ableitung von komplexen Konstruktionsdetails in einzelne Bauteilzeichnungen, Schnitte, Ansichten und Details nötig. Anschließend schreibt der Arbeitsvorbereiter die Stücklisten im Branchenpaket über sogenannte Baukasten- bzw. variable Stücklisten und übergibt diese an die Schnittoptimierung der Maschine. Dort erzeugt der Maschinenführer die NC-Programme im Wop-System und deffiniert Bohrungen und Bearbeitungen pro Bauteil. Ggf. können Bohrbilder über parametrische Programme (Variantenprogramme, Unterprogramme, Komponenten) auch halbautomatisch erzeugt werden. Komplexe Bauteile mit Radienübergängen erfordern für die Programmierung zusätzlich den Einsatz eines CAD-Systems.

Probleme dieser Organisationform: Die Arbeitsvorbereitung hat zahlreiche einzelne Aufgaben zu leisten. Die Bereitstellung von variablen Stücklisten und Variantenprogrammen erfordert viel Zeit. Diese muss der eigentlichen Auftragsbearbeitungszeit noch hinzugerechnet werden. Sind an den Möbeln Änderungen erforderlich, müssen manuell die Stücklisten und NC-Daten nachgeführt und aktualisiert werden. Das kostet Zeit und bietet Fehlerpotenzial. Durch die vielschichtigen Aufgaben der AV können Engpässe entstehen, die unter Umständen zu einer mangelnden Auslastung in der Produktion führen.

Datenversorgung über ein CAD/CAM-Tool-System. Generell gehen alle maßgeblichen Prozesse vom CAD/CAM-System aus. Der Arbeitsvorbereiter erstellt die 3-D-Konstruktion im CAD-System. Die Software generiert Stücklisten und NC-Programme automatisch bzw. auf Knopfdruck. Die NC-Daten können automatisch an die Maschine weitergegeben werden.

Größter Vorteil eines objektorientierten CAD/CAM-Systems ist die einmalige Datenanlage. Die Konstruktion in 3-D liefert automatisch viele konstruktive Details und ergibt eine hohe Zeichnungsqualität. Bauteile und Komponenten werden auf die Erfordernisse des Betriebs abgestimmt und können beliebig verändert werden. Die Beschläge vererben automatisch Ihre Bohrungen und Bearbeitungen auf die erforderlichen Bauteile. Somit entstehen immer Bohrbilder, die bauteileübergreifend aufeinander abgestimmt sind, ohne dass der Konstrukteur sich darum kümmern muss. Sämtliche konstruktiven Details lassen sich leicht überprüfen. Speziell bei Änderungen wird lediglich das 3-D-Modell verändert und die Auftragsdaten werden im Hintergrund automatisch erzeugt.

Das CAD/CAM-System wird zum zentralen Datengenerator für sämtliche Fertigungsdaten und Zeichnungen. Der AV-Prozess kann so um ca. 25 bis 40 Prozent beschleunigt werden.

Die Entlastung der Arbeitsvorbereitung bringt mehr Möglichkeiten in der Organisation und Kontrolle der Fertigung, in der Beaufsichtigung der Mitarbeiter und im Einkauf. Rainer Glöckle

CAD/CAM: Kombination eines CAD-Systems mit einem Tool zur NC-Generierung mit dem Ziel Produktionsdaten direkt aus der Grafik zu erzeugen

Wop-System: Grafisches System zur schnellen Eingabe und Programmierung von Möbelbeuteilen direkt an der Maschine oder am PC- in der Arbeitsvorbereitung

Integrierte Fertigung: Kurz für computerintegrierte Fertigung (CIM). Bestandteile sind: CAD (Computerunterstützes Zeichnen, Entwurf), CAP (rechnergestützte Arbeitsplanung), CNC-Fertigung, CAQ (rechnergestützte Qualitätssicherung), CAM (rechnergestützte Fertigung), PPS (Produktionsplanung und -steuerung), BDE (Betriebsdatenerfassung)

Rainer Glöckle ist Vorstandsmitglied der Imos AG. Die Imos AG zählt zu den führenden Anbietern für 3-D-Software im Möbel- und Innenausbau.

Imos Aktiengesellschaft 32052 Herford Tel.: (05221) 976-0, Fax: -123 www.imos3d.com