CAD/CAM en papierloos produceren

Factsheet
CAD/CAM en papierloos produceren
In de markt is een duidelijke verschuiving gaande.
Herhalingsorders worden in kleinere series afgeroepen, producten worden complexer, de levertijd en de
ontwikkeltijd voor nieuwe producten worden korter.
Materialen en mensen worden duurder, machines
kapitaalintensiever. Tegelijkertijd blijft de kostendruk
bestaan en worden vakkrachten steeds schaarser. De
overgang naar 24/7-productie met behulp van automatisering (robotisering) komt dan vroeger of later in
beeld.
Meer nog dan bij conventionele productie, spelen
bij 24/7-productie een goede productievoorbereiding en procesbeheersing een essentiële rol.
Verbetering en versnelling van de productievoorbereiding begint met het standaardiseren en vastleggen van gereedschapshouders en snijgereedschappen, snijgegevens en opspanmethoden en
-middelen. De juiste gereedschap- en opspankeuzes, simulaties, etc. verhogen de bedrijfszekerheid
tijdens de onbemande ploeg.
Door de verschuiving van herhalingsorders naar
meer unieke orders en de trend naar kleinere
series, verandert de verhouding van het aantal benodigde werkvoorbereidingsuren ten opzichte van
de feitelijke machine-uren drastisch. Dit wordt
nog versterkt bij de overgang naar 24/7-productie.
Door de extra output tijdens de onbemande ploeg
komt er een sterke druk op de productievoorbereiding, eenvoudigweg omdat er minder tijd voor de
productievoorbereiding van de volgende geplande
producten resteert. Omdat de productievoorbereiding wordt ‘leeggetrokken’, stranden veel
implementaties van 24/7 in een vroeg stadium. De
handelingssnelheid in de productievoorbereiding
moet dus omhoog. Gebruikelijke handelingen in
de productievoorbereiding zijn:
• Routing en werkvolgorde bepalen;
• Bewerkingsgang van de machine programmeren;
• Gereedschappen selecteren/aanschaffen;
• Gereedschappen samenbouwen en inmeten;
• Opspanmethode kiezen en spanmiddelen aanmaken.
De belangrijkste succesfactoren bij de invoering
van 24/7-productie worden hieronder benoemd.
CAM-programmering en simulatie Bij CAD/CAM
wordt het geometrische productontwerp vanuit het CAD-systeem als basis gebruikt voor de
NC-programmering (CAM). Om machinestilstand
te minimaliseren worden alle bewerkingsprogramma’s off-line met CAM aangemaakt. Daarnaast kunnen echter ook de standaard gereedschappen en spanmiddelen in het CAM-systeem
worden gemodelleerd (als te veel verschillende
gereedschappen en spanmiddelen gebruikt worden, is dit zeer bewerkelijk!). Daarmee wordt een
betrouwbare botsingssimulatie van de bewerkingsgang op basis van een 1:1 vergelijking van
het simulatiemodel met het CAD-model mogelijk.
Ook is het mogelijk om het geprogrammeerde model te vergelijken met het uitgangs 3D-model; dit
zodat direct kan worden geverifieerd of er tijdens
het programmeren nog bewerkingen zijn vergeten. Het is natuurlijk beter om hier tijdens het
programmeren achter te komen dan bij het instellen of tijdens een productcontrole. Dit veroorzaakt
anders onnodige stilstand en kosten. Met deze
simulaties is het mogelijk om complexere producten ‘first time right’ te produceren.
Centraal gereedschapsbeheer Informatie vanuit
het CAD/CAM-systeem (NC-programma) en het
CAD/CAM
Factsheet en papierloos produceren bladzijde 2
productiebesturingssysteem (klant- en productieorders) komt samen in een centraal gereedschapsbeheersysteem (TDM: Tool Data Management
systeem). Digitale informatie-uitwisseling over
gereedschapsdata van elk gereedschap is te allen
tijde mogelijk, vanaf de planning en voorinstelling
tot aan het feitelijke gereedschapgebruik. TDM is
weer gekoppeld aan de gereedschapvoorinstelling. Voordeel van deze werkwijze is dat van alle
gereedschappen die zijn ingegeven de standtijd
en snijgegevens bekend zijn. Bovendien: het juiste
gereedschap ligt op de juiste plaats op voorraad.
Dit resulteert in kortere omsteltijden, een hogere
procesvoorspelbaarheid en daarmee een hogere
productkwaliteit. Tevens is er minder kans op
ongelukken.
Snijgereedschap en verspaningstechnologie Als
nog geen standaardisatie in het gereedschapsbeheer is doorgevoerd, moet de operator of werkvoorbereider bepalen welk gereedschap hij voor
een bepaalde bewerking zal gaan gebruiken, de
uitsteek-/snijlengte bepalen, verspaningscondities
opzoeken en invoeren, de gereedschapshouder en
het snijgereedschap zoeken, dit samenbouwen,
de off-set bepalen (exacte lengte en radius), deze
gegevens invoeren en het gereedschap in het magazijn plaatsen. Tijdsbeslag is circa 5 tot 10 minuten per gereedschap. Bij gebruik van gestandaardiseerde gereedschappen hoeft het gereedschap
alleen maar uit de standaardlijst voor de desbetreffende bewerking (vanuit CAD/CAM of TDM)
te worden geselecteerd. Dit vraagt slechts 1 tot
10 seconden per gereedschap. Ervaringswaarden
geven aan dat het vaak mogelijk is om circa 70
tot 80% van alle bewerkingen met een standaard
gereedschapset in de machine uit te voeren; de
overige 20 tot 30% moet worden ingesteld (deze
gereedschappen staan vaak ook al in machine). In
feite gaat het hier om de afweging tussen enerzijds snel programmeren en omstellen, dus een
snellere productievoorbereiding, en anderzijds
niet optimaal verspanen, dus daardoor wellicht
een wat langere cyclustijd per product en een
iets geringere standtijd. Door uit te gaan van een
standaard set basisgereedschappen kan de focus
worden gelegd op de echte specials. Daardoor is er
minder kans op fouten en dus een hogere procesvoorspelbaarheid. Vanuit de achtergrond van continue verbetering is de uitdaging dan om van de
specials vervolgens weer een standaard te maken.
De lijst van standaardgereedschappen is daardoor
ook nooit bevroren; het is een levend proces. Het
is tevens belangrijk om gebruik maken van standaard, bewezen, verspaningsstrategieën en de
parameters per standaard snijgereedschap in een
gereedschapsbeheersysteem vast te leggen.
Opspanmiddelen en -methoden Ook bij spanmiddelen (rasterplaten, machineklemmen, zwaluwstaartmallen, nulpuntpalletsysteem) is het
streven naar standaardisatie zinvol. Indien mogelijk is één spanmiddel natuurlijk ideaal. Het
spanmiddel is dan altijd voorradig en meestal
al op de machine aanwezig en de juiste positie,
nulpunt en klemkracht zijn bekend. Spanmiddelen moeten eveneens in het CAM-systeem worden
gemodelleerd, zodat geen verschil tussen productievoorbereiding en de feitelijke bewerkingsgang
op de machine ontstaat (kans op botsingen dus
minimaal).
De productiecel Behalve een goede productievoorbereiding is ook procesbeheersing een vereiste om 24/7 te kunnen werken. Het lijkt triviaal,
maar bij 24/7 moeten aspecten zoals preventief
CAD/CAM
Factsheet en papierloos produceren bladzijde 3
onderhoud van de machine, de betrouwbaarheid van de persluchtvoorziening, goed sluitende deuren, voldoende koelwater, spanenafvoer,
gereedschapsbreukcontrole en standtijdbewaking
geregeld zijn. Het is zeker zinvol om elke dag een
checklist na te lopen voordat de onbemande ploeg
van start gaat.
• meerdere taken uitvoert (planning, productie-
Productverificatie Voor de vrijgave van het eerste product verdient het aanbeveling om 100% te
meten. Daarna volstaat meten in de productflow
(steekproefsgewijs). Met moderne bewerkingsmachines is ‘in-proces meten’ door middel van een
meettaster – als extra gereedschap in het gereedschapsmagazijn – meestal mogelijk. De cel-operator moet de meetresultaten goed kunnen interpreteren en communiceren. Kennis van diverse
meettechnieken is daarom onontbeerlijk.
•
•
De cel-operator: verschuiving van vakmanschap
Indien de trend naar 24/7, al dan niet geforceerd
door het toenemende tekort aan vaklieden, doorzet zal de rol van de vakman evalueren naar een
allround cel-operator (of supervisor), die:
voorbereiding, meten, kwaliteitscontrole);
• het totale productieproces overziet, en zich niet
•
alleen op de cyclustijd richt (het vermijden van
verstoringen heeft bij 24/7 hogere prioriteit dan
korte cyclustijden);
overleg voert over maakbaarheid, Design-forCost, streven naar kwaliteitsborging, etc.;
continu kansen voor verbeteringen ziet;
een grote eigen verantwoordelijkheid heeft en
deze ook wil nemen.
Het vakmanschap zal deels naar de productievoorbereiding verschuiven. Zonder standaardisatie van middelen en werkmethoden kan de
cel-operator echter geen maximale output leveren.
Door al deze processen aan elkaar te koppelen,
komt de papierloze fabriek weer een stap dichterbij. Ondersteund door CAD/CAM-software en
gereedschapsbeheersystemen (Tool Data Management), kunnen de werkwijzen volledig digitaal
geborgd worden.
s n el he i d o ok va n bel a ng b i j i n t roduc t i e n i eu w e m ac h i n e s
Behalve in een stabiele, operationele
productiesituatie, heeft de beschreven
werkwijze ook zin bij de introductie
van nieuwe machines. Een praktijkvoorbeeld: medio 2011 heeft STODT
een nieuw 5-assig bewerkinagscentrum
(Mori Seiki NMV3000) in gebruik genomen. Deze machine wordt aangestuurd
met geïntegreerde CAD/CAM-software
van TopSolid. De postprocessor is gemaakt door Bemet. Hoewel bij STODT
weinig kennis van de nieuwe MAPPS IV
besturing van de machine aanwezig is,
was het dankzij het CAD/CAM-systeem
niet nodig om een cursus te volgen om
de machinebesturing te leren kennen.
Alle programma’s worden immers in
het CAD/CAM-systeem gemaakt en
de postprocessor zorgt ervoor dat de
juiste NC-code naar de machine wordt
gestuurd. Het product wordt vervolgens
zonder problemen op de machine geproduceerd, zonder kennis van de machinebesturing. Het bewerkingscentrum was
daardoor al operationeel na twee dagen
in plaats van de gebruikelijke twee à
drie weken.

Download Report