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Kollisionen vermeiden, Maschinenzeit besser nutzen und Fertigungsprozesse sicherer machen.
„Ein neues Bauteil, ein frisch programmiertes NC-Programm und eine 5-Achs-Maschine. Der Programmierer steht am Steuerpult und wartet auf den ersten Testlauf. Hoffentlich läuft alles ohne Kollision.“
Die Herausforderung
Genau solche Situationen gehören in vielen Fertigungsbetrieben zum Alltag. Im besten Fall kostet ein Fehler nur etwas Maschinenzeit und ein Werkzeug. Im schlimmsten Fall sind Spannmittel, Spindel oder Maschine beschädigt und ein Auftrag gerät in Verzug.
NC-Code-basierende-Simulation setzt genau hier an: Das Programm wird virtuell unter den Bedingungen geprüft, unter denen es später auch auf der Maschine laufen soll. So lassen sich Fehler erkennen, bevor sie in der Fertigung Zeit und Geld kosten.
NC-basierende-Simulation betrifft nicht nur die Programmierung
In vielen Betrieben wird die NC-basierende-Simulation vor allem als zusätzlicher Prüfschritt in der Programmierung gesehen. Dabei wirkt sie sich direkt auf die Fertigung aus. Komplexere Bauteile, 5-Achs-Bearbeitung und steigende Anforderungen an Lieferzeiten und Qualität machen eine zuverlässige Prüfung der Programme immer wichtiger.
Wird eine mögliche Kollision bereits bei der virtuellen Prüfung erkannt, wird dieser Fehler nicht erst beim Einfahren an der Maschine entdeckt. Dabei gibt es einen wichtigen Unterschied zwischen der Werkzeugwegkontrolle im CAM-System und der NC-Code-basierenden-Simulation. Bei der NC-Code-basierenden-Simulation wird der tatsächlich ausgegebene Werkzeugweg geprüft – einschließlich Sicherheitspositionierungen, Werkzeugwechsel und Schwenkbewegungen.
Was ein Fehler an der Maschine kosten kann
Ein fehlerhaftes NC-Programm kann weit mehr als nur Ausschuss verursachen. Im schlimmsten Fall werden Werkzeug, Spannmittel oder sogar die Maschine beschädigt. Dazu kommen Reparaturaufwand, Stillstand und möglicherweise ein verspäteter Liefertermin. Bei hoher Maschinenauslastung wiegt ein solcher Ausfall besonders schwer, weil sich die betroffenen Aufträge nicht einfach auf eine andere Maschine verschieben lassen.
Für die Geschäftsführung zählt deshalb vor allem eines: Wie zuverlässig läuft der gesamte Fertigungsprozess und welche Kosten entstehen, wenn etwas schiefläuft?
Die Fertigung wird komplexer
In modernen Fertigungsunternehmen werden kaum noch einfache 3-Achs-Maschinen werwendet. Heute dominieren in vielen Betrieben:
- 5-Achs-Bearbeitungszentren
- Dreh-Fräszentren
- Multitasking-Maschinen
- automatisierte Fertigungszellen
- mannlose Schichten
Mit jeder zusätzlichen Achse und jeder weiteren Funktion der Maschine steigt auch die Komplexität des Fertigungsprozesses. Eine Werkzeugbahn kann im CAM-System korrekt aussehen und unter realen Maschinenbedingungen trotzdem zu einer kritischen Situation führen. Je komplexer die Bearbeitung, desto wichtiger ist deshalb eine virtuelle Prüfung des fertigen NC-Programms.
Maschinenzeit kostet Geld
Über den Fachkräftemangel wird viel gesprochen. Dabei ist auch die verfügbare Maschinenzeit in vielen Betrieben ein begrenzender Faktor. Wird ein neues Programm direkt an der Maschine getestet, steht diese Zeit für die eigentliche Fertigung nicht zur Verfügung.
Gerade bei hoher Auslastung kann das schnell zum Problem werden. Mit der NC-basierenden-Simulation lässt sich ein Teil dieser Prüfung bereits in der Arbeitsvorbereitung erledigen. Das reduziert den Aufwand beim Einfahren und schafft mehr Zeit für die eigentliche Produktion. Gerade bei gut ausgelasteten Maschinen kann das zusätzliche Kapazität schaffen, ohne dass dafür sofort eine weitere Maschine notwendig ist.
NC-basierenden-Simulation in der automatisierten Fertigung
Automatisierte Palettenwechsel, Roboterbeladung und mannlose Schichten erhöhen auch die Anforderungen an die Programmierung. Wenn während einer unbesetzten Schicht ein fehlerhaftes NC-Programm läuft, kann niemand sofort eingreifen. Eine Simulation vor der Freigabe hilft, solche Fehler bereits vorher zu erkennen.
Nicht nur Kollisionen vermeiden – die Produktion optimieren
Eine NC-Simulation kann aber mehr als Kollisionen erkennen. Bei der Analyse des gesamten Bearbeitungsablaufs lassen sich beispielsweise unnötige Verfahrwege, lange Nebenzeiten oder ungünstige Werkzeugwechsel erkennen. Solche Punkte können anschließend optimiert werden.
Damit wird die Simulation nicht nur zur Absicherung des Programms eingesetzt. Sie kann auch dabei helfen, Bearbeitungszeiten zu reduzieren und die Maschine insgesamt besser auszulasten.
Fazit: Sicherheit beginnt vor der Maschine
NC-basierenden-Simulation ist heute weit mehr als eine zusätzliche Kontrolle für den CAM-Programmierer. Fehler lassen sich erkennen, bevor das Programm an die Maschine kommt und dort Zeit oder Schäden verursacht. Die Prüfung findet damit dort statt, wo Korrekturen am einfachsten und am günstigsten möglich sind – in der Arbeitsvorbereitung.
Für Produktionsleitung und Geschäftsführung sind vor allem die Auswirkungen im laufenden Betrieb relevant: weniger Stillstände und Ausschuss, kürzere Einfahrzeiten und eine bessere Maschinenauslastung. Besonders bei komplexen 5-Achs-Bearbeitungen und automatisierten Prozessen kann die virtuelle Prüfung einen deutlichen Unterschied machen.
Wirtschaftliche bewertung
| Unternehmensziel | Beitrag der NC-basierenden-Simulation |
| Maschinenverfügbarkeit | Weniger ungeplante Stillstände durch frühzeitige Fehlererkennung |
| Risikominimierung | Kollisionen und Fehlbewegungen vor dem Maschinenlauf erkennen |
| Automatisierung | Höhere Sicherheit bei mannlosen und automatisierten Prozessen |
| Kapazitätssteigerung | Reduzierte Einfahr- und Testzeiten |
| Qualitätssicherung | Weniger Ausschuss und Nacharbeit |
| Lieferfähigkeit | Stabilere Abläufe und weniger ungeplante Verzögerungen |
