(Dies ist ein Gastbeitrag, verfasst von Carl Caldwell,CAM bei DMG MORI).

Ich habe den größten Teil meiner beruflichen Laufbahn mit Siemens verbracht – als Power-User, als Mitarbeiter im direkten Kundensupport und nun bei DMG MORI, wo NX einen Großteil unserer Arbeit in den Bereichen Konstruktion und Werkzeugmaschinen unterstützt.

Vor diesem Hintergrund werde ich oft mit einer bekannten Frage konfrontiert, wenn neue Automatisierungstools im CAM auf den Markt kommen:

„Ist das nicht einfach nur die konturbasierte Bearbeitung?“

Das ist eine berechtigte Frage. Die featurebasierte Bearbeitung (FBM) gibt es schon seit langem, sie ist leistungsstark und kann in der richtigen Umgebung echte Produktivitätssteigerungen erzielen. Nachdem ich nun aber neben FBM auch CAM von CloudNC genutzt habe, bin ich überzeugt, dass es sich um grundlegend unterschiedliche Werkzeuge handelt – die für sehr unterschiedliche Gegebenheiten in der modernen Fertigung konzipiert sind.

Ich werde Ihnen erklären, warum.

Feature-basierte Bearbeitung: Leistungsstark, aber zweckgebunden

Die konturbasierte Bearbeitung ist ein wissensbasiertes, regelgesteuertes System. Wenn sie gut funktioniert, funktioniert sie sehr gut.

Ich habe erlebt, dass FBM in folgenden Umgebungen hervorragende Ergebnisse erzielt:

• Die Geometrie ist äußerst konsistent
• Die Teile sind größtenteils prismatisch
• Die gleichen Funktionen tauchen immer wieder auf
• Prozesse werden in großem Maßstab wiederholt

Ein gutes Beispiel sind Formaufbauten. Formaufbauten bestehen in der Regel aus Taschen, Bohrungen und standardmäßigen prismatischen Elementen. In einem Betrieb, mit dem ich zusammengearbeitet habe, nutzte ein spezialisierter Programmierer fast ausschließlich FBM für die Erstellung von Formaufbauten und verkürzte so die Programmierzeit um rund 60 %. Das ist ein echter Gewinn.

Ebenso kann sich FBM in der Automobilindustrie, wo bestimmte Anschlussgeometrien oder Bohrstrategien bei vielen Bauteilen immer wieder vorkommen, trotz des erheblichen anfänglichen Aufwands für die Erstellung und Pflege dieser Regeln lohnen.

Und genau das ist der entscheidende Punkt: der Aufwand im Vorfeld.

Die Kosten für FBM werden bezahlt, bevor Sie einen Span schneiden

Die merkmalsbasierte Bearbeitung funktioniert bei den meisten realen Werkstücken nicht einfach „von Haus aus“.

Um den vollen Nutzen aus FBM zu ziehen, benötigen Sie in der Regel:

• Zeit zum Erstellen und Anpassen von Regelsätzen
• Fundierte Systemkenntnisse
• Kenntnisse im funktionsbasierten Authoring
• Laufende Wartung im Zuge der Weiterentwicklung von Werkzeugen und Strategien

Bei einem Projekt, an dem ich gearbeitet habe, dauerte die Einrichtung eines robusten FBM-Prozesses fast einen Monat konzentrierter Arbeit. Dieser Aufwand lohnte sich nur, weil sich die Geometrie nie änderte.

Und FBM ist von Natur aus statisch. Sofern man es nicht manuell aktualisiert, entwickelt es sich nicht weiter mit:

• Neue Technologien für Werkzeugwege
• Neue Bearbeitungsstrategien
• Änderungen bei den bewährten Verfahren

Das haben wir beim adaptiven Fräsen in NX deutlich gesehen. Es dauerte mehrere Versionsupdates, bis die FBM-Workflows damit überhaupt begannen, diese Funktion zu nutzen – und in vielen Fällen ist sie dort immer noch nicht standardmäßig aktiviert.

Das ist keine Kritik an FBM. Es ist einfach das, was passiert, wenn wissensbasierte Systeme eng mit vordefinierten Regeln verknüpft sind.

Wo FBM an seine Grenzen stößt

Sobald man sich von hochgradig standardisierbaren Routineaufgaben entfernt, lässt sich FBM immer schwerer rechtfertigen.

Insbesondere:

• Gemischte 3+2- oder konturierte Geometrie
• Besondere Merkmale
• Materialabtrag nach dem Vorbild der Luft- und Raumfahrt
• Auftragsfertigung mit großer Produktvielfalt und geringen Stückzahlen

FBM erkennt oft einige Merkmale, aber nicht alle. Am Ende muss man die Werkzeugwege manuell bearbeiten, löschen oder neu erstellen. Und in NX kann man, sobald man einen Bearbeitungsvorgang ausgewählt hat, diesen oft später nicht mehr ändern – man muss von vorne beginnen.

An diesem Punkt sparst du keine Zeit mehr. Du kämpfst gegen das System.

CAM : Eine andere Philosophie

CAM geht das Problem aus einer ganz anderen Perspektive an.

Anstatt zu fragen:

„Zu welchem vordefinierten Element gehört diese Geometrie?“

Darin heißt es:

„Was ist die beste Bearbeitungsstrategie für dieses Teil unter Verwendung der derzeit verfügbaren Werkzeuge und Verfahren?“

Dieser Unterschied ist entscheidend:

• Keine Regelbibliotheken
• Keine Erstellung von Funktionen
• Keine monatelangen Vorbereitungen

Sie laden ein Bauteil, verweisen CAM auf Ihre vorhandene Werkzeugbibliothek und generieren eine Strategie, die den aktuellen Best Practices der Branche entspricht – und nicht einem Regelwerk, das vor Monaten oder Jahren erstellt wurde.

Aus Sicht des Nutzers ist der Unterschied sofort erkennbar:

• Es ist intuitiver
• Es ist flexibler
• Es ist einfacher, sich zu regenerieren und zu iterieren
• Es ist viel toleranter, wenn Dinge nicht in klare Kategorien passen

In Vergleichstests, die ich mit demselben (Basis-)Teil in NX durchgeführt habe:

• Die Gesamtdauer der Werkzeugweggenerierung war ähnlich
• CAM erforderte jedoch weitaus weniger Eingriffe
• Und die Anpassung oder Neugestaltung von Strategien war deutlich einfacher

Bei FBM bekommt man oft einfach das, was dabei herauskommt. Mit CAM können Sie sehen, was erkannt wurde, die Eingaben anpassen und die Datei neu generieren – ohne von vorne anfangen zu müssen.

Warum CAM in gemischten Umgebungen überzeugt

Die eigentliche Stärke von CAM liegt nicht darin, dass es erfahrene Programmierer ersetzt.

Das Besondere daran ist, dass es die sich wiederholende kognitive Belastung übernimmt.

Jedes Teil – selbst die komplexesten Komponenten für die Luft- und Raumfahrt – besteht aus einfachen Elementen: Schruppbearbeitung, Taschen, Flächen, Bohrungen. CAM bearbeitet diese zuverlässig und konsistent, sodass erfahrene Programmierer sich auf das konzentrieren können, was tatsächlich menschliches Urteilsvermögen erfordert.

Bei einer Bewertung im Bereich Luft- und Raumfahrt, an der ich mitgewirkt habe:

• Die Berechnung der Schruppfräsbahnen dauerte Stunden
• Eine manuelle Programmierung hätte jedoch drei- bis viermal so lange gedauert
• Und die daraus resultierenden Strategien folgten bewährten, menschenähnlichen Vorgehensweisen

Das allein rechtfertigte schon die Anschaffung der Software.

Ausbildung, Talente und die Realität in den Werkstätten von heute

Es gibt noch einen weiteren Faktor, den wir nicht außer Acht lassen dürfen: die Menschen.

Qualifizierte CAM sind schwer zu finden. Die Ausbildung dauert lange. Und Betriebe können es sich nicht leisten, dass neue Mitarbeiter monatelang unproduktiv sind.

CAM verändert diese Dynamik.

Ein weniger erfahrener Programmierer kann:

• CAM ausführen
• Sichere und sinnvolle Werkzeugwege erstellen
• Sehen Sie sich bewährte Verfahren der Branche in der Praxis an
• Geben Sie das Ergebnis zur Überarbeitung an einen erfahrenen Programmierer weiter

Sie bleiben produktiv, während sie lernen – und lernen dabei schneller.

FBM hingegen erfordert oft fundierte Systemkenntnisse, bevor sich der Nutzen zeigt – was bedeutet, dass Sie möglicherweise einen Programmierer mit Expertenwissen benötigen, der einen Monat lang daran arbeitet, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Ist CAM also dasselbe wie die featurebasierte Bearbeitung?

Nein.

Die merkmalsbasierte Bearbeitung ist:

• regelgesteuert
• Statisch
• Am besten geeignet für sehr repetitive Arbeiten
• Nicht auf andere Maschinen und Werke übertragbar

CAM ist:

• Adaptiv
• Intuitiv
• Sofort einsetzbar bei neuen Komponenten
• Entwickelt für die moderne Fertigung mit großer Produktvielfalt
• Es wird ständig intelligenter, um beispielsweise komplexere Teile bearbeiten zu können

FBM hat zweifellos seine Berechtigung. In bestimmten, kontrollierten Umgebungen wird es auch weiterhin von Nutzen sein.

Für die meisten Betriebe – insbesondere solche, die mit vielfältigen Bauteilen, häufigen Umrüstungen und begrenzten Programmierressourcen zu tun haben – istCAM jedoch schlichtweg das bessere Werkzeug.

Es ersetzt Fachwissen nicht.
Es ergänzt es.

Und genau das ist der entscheidende Unterschied.