Prätecma steuert alle CNC-Vorgänge mit NX CAM

Referenzbericht aus der Lohnfertigung

Januar 2016

Prätecma produziert im Dreischichtbetrieb anspruchsvolle Dreh- und Frästeile, sowie ganze Baugruppen. Die ungewöhnlich hohe Produktivität, mit der dort gearbeitet wird, führt Geschäftsführer Thomas Schäfer auf seine Entscheidung für den Einsatz von CAD/CAM-Technologie von Siemens Digital Industries Software und JANUS Engineering als Partner zurück.

Automatisierte Roboterfertigungszellen, CNC gesteuerte Index-Dreh-Fräszentren und leistungsstarke Hermle-Fräsmaschinen findet man normalerweise eher bei großen Unternehmen. Wer ins schwäbische Urbach kommt, kann dies alles bei dem 20-Mann-Betrieb Prätecma bewundern und noch viel mehr Entdeckungen machen. Das Unternehmen verfügt über einen voll ausgestatteten, klimatisierten Messraum, diverse weitere Bearbeitungszentren für CNC-Flach- und Profilschleifen und eine eigene Baugruppenfertigung. Eine durchgängige, integrierte CAD/CAM/CNC-Lösung erlaubt dem mittelständischen Unternehmen eine sehr flexible und wirtschaftliche Fertigung.

Eine integrierte Roboterzelle handhabt automatisch die Paletten und Rohteile. Bild: Prätecma

Kleine Brötchen backen ist nicht das Ding von Prätecma Geschäftsführer Thomas Schäfer. Dabei ist er keineswegs ein Hasardeur. Vielmehr ist er ein sehr bodenständiger Maschinenbaumeister, mit kaufmännischer Weiterbildung zum Betriebswirt, die ihn sehr kühl kalkulieren lässt. 2005 ergriff er die Gelegenheit und machte sich selbstständig, indem er einen kleinen, mechanischen Fertigungsbetrieb übernahm. Heute produziert er im Dreischichtbetrieb mit 20 Mitarbeitern anspruchsvolle Dreh- und Frästeile, sowie ganze Baugruppen. Die ungewöhnlich hohe Produktivität, mit der er arbeitet, führt er auf seine Entscheidung für den Einsatz von CAD/ CAM-Technologie von Siemens Digital Industries Software zurück.

Ganz nebenher produziert Schäfer noch ein Kleinod der deutschen Drehmaschinengeschichte: Eine Miniaturdrehbank, wie sie früher von Boley Leinen hergestellt wurde. Bei Uhrmachern, Modellbauern und Lehrwerkstätten, findet sie bis heute noch starken Anklang. Die Miniaturdrehbänke sind ein Erbe aus der Anfangszeit, als Thomas Schäfer eine mechanische Fertigung mit sechs Mitarbeitern im Remstal übernahm und diese Drehbänke produzierte. „Ich habe schnell gemerkt, dass man mit manueller Fertigung nur sehr eingeschränkt wettbewerbsfähig ist und habe mich deshalb intensiv mit moderner Fertigungstechnik beschäftigt. Wir investierten zunächst in ein Dreh-Fräszentrum, um Aufträge mit komplexeren Teilen wirtschaftlich abwickeln zu können. Dadurch erreichten wir neue Kunden mit kleinen Losgrößen im Sondermaschinenbau und bauten den Kundenstamm kontinuierlich im Bereich Maschinenbau, Getriebebau und Messtechnik aus. Als Zusatzleistung stellten wir die Teile montagefertig her, bis zur kompletten Baugruppe. Wenn wir heute Teile und Baugruppen ausliefern, dann sind diese einer hundert Prozent Qualitätsprüfung unterzogen worden, was aus den mitgelieferten Prüfprotokollen ersichtlich ist.“
 

Effektivitätssteigerung

Das Wachstum wurde jäh gebremst, als 2008 die Finanzkrise vielen Firmen das Leben schwer machte. Thomas Schäfer nutzte die Zeit, indem er sich tief greifend mit den Möglichkeiten der Effektivitätssteigerung beschäftigte: „Für mich ist klar geworden, dass uns nur eine hochgradige Automatisierung wettbewerbsfähig macht. Mein Ziel war die Anschaffung eines leistungsstarken CAD/ CAM-Systems, um die Programmierung der Maschinen und die Rüstzeiten kurz zu halten. Dadurch erhöhen sich die Laufzeiten, was sich wiederum in einem 3-Schichtbetrieb mit einer weitestgehend mannarmen Produktion besonders positiv auf das Ergebnis auswirkt.“

Zu diesem Zwecke unterzog Thomas Schäfer den gesamten CAD/CAM-Markt einer genauen Prüfung. „Zunächst war ich fast erschlagen von der Vielzahl der Anbieter. Hinzu kam unser Anspruch, eben nicht nur Frästeile herzustellen, sondern unsere Dreh-Fräszentren mit zu programmieren. Ein solches Zentrum setzt eine Mehrkanalprogrammiertechnik voraus, die die unterschiedlichen Bearbeitungsarten synchronisiert. Zwei Anbieter, welche diese Anforderung aus unserer Sicht zufrieden stellend lösen konnten, blieben übrig.“ Letztendlich fiel die Entscheidung auf NX und NX CAM von Siemens Digital Industries Software mit der JANUS Engineering AG als Partner. Dafür sprachen zwei Gründe: „Zum einen hatte einer unserer Kunden NX bereits erfolgreich im Einsatz und zum anderen haben wir mit JANUS einen Partner gefunden, der sehr gute Postprozessoren bietet.“ Ein Umstand, der erst die Qualität eines Programmiersystems ausmacht. „Unser Hauptkunde hat die Qualität der Postprozessoren bestätigt und JANUS  ganz klar empfohlen. Der Schritt, als kleine mittelständische Firma ein High-End CAD/CAM-System anzuschaffen, war schon beachtlich. Deshalb war es umso wichtiger, einen vertrauenswürdigen und leistungsstarken Partner an der Hand zu haben. Denn sollte uns das Vorhaben gelingen, wäre dies der gewünschte Durchbruch zur Produktivitätssteigerung.“


Bild: Prätecma
Ein leistungsstarkes Dreh-Fräszentrum ist nur mit Mehrkanalprogrammiertechnik ansteuerbar, wie sie NX CAM bietet.
 

Höchste Ausbaustufe

Inzwischen ist Siemens NX und NX CAM zum Herzstück des Unternehmens avanciert. Geschäftsführer Schäfer beschreibt das so: „Eine manuelle Programmierung ist heute ausgeschlossen. Es wird kein Auftrag mehr ohne NX abgewickelt. Die Konturen im Maschinenbau enthalten aktuell so viele Designelemente wie Freiformflächen, Schrägen und ineinander fließende Radien, dass eine manuelle Programmierung jeden zeitlichen Rahmen sprengen würde.“

Das ist auch der Grund, weshalb sich Schäfer zusätzlich zu der NX CAM Lizenz mit 2,5-, 3- und 5-Achsen, Drehen und Feature-Based-Manufacturing für eine NX CAD Lizenz in der höchsten Ausbaustufe entschieden hat. „Im Prinzip bräuchte jeder Lohnfertiger eine 3D-CAD-Lizenz“, sagt er. Denn oftmals kämen die 3D-Modelle aus der Konstruktion und seien noch nicht fertigungsgerecht aufgearbeitet. Beispielsweise definiere ein Konstrukteur einen Vollkreis aus zwei Halbkreisen oder zwei versetzte Linien sollten eigentlich eine geschlossene Kontur ergeben. Solche Dinge müssten im Sinne einer optimalen Bearbeitung behoben werden. Eine andere Schwierigkeit stellen beispielsweise Gewinde dar, die als Löcher angelegt wurden oder ein Kantenbruch am Modell, mit einer pauschalen Entgratungsangabe, welche aber als Fase noch nicht ankonstruiert wurde.

Häufig sind auch Bohrungen mit der Toleranz des Nennmaßes versehen, was so nicht zu fertigen ist. Die Toleranzzugabe stehe zwar in einer dem Modell zugehörigen Tabelle, wurde aber nicht am Modell selbst berücksichtigt. Schließlich müssen noch alle Bohrungen auf Toleranzmitte gebracht werden.

Solche „Ungenauigkeiten“ verzögern die Maschineneinrichtung und die Programmierung erheblich, wenn das Modell immer wieder mit Änderungswünschen an die Konstruktion zurückgeht. Thomas Schäfer löst solche Probleme lieber selbst. Die Modelldaten erhält er entweder als native NX-Datei oder in einem Austauschformat.
 

Werkzeugverwaltung in NX CAM

Die konsequente Nutzung der Siemens PLM Software Funktionen und die Entscheidung für JANUS brachten Schäfer weitere Vorteile. Mit dem „JANUS Technology Manager“ von JANUS nutzt Prätecma eine umfangreiche Werkzeugverwaltung. Der Geschäftsführer ist davon angetan: „Die günstige Werkzeugverwaltung von JANUS begeistert mich regelrecht! Nachdem wir alle Werkzeuge erfasst und katalogisiert haben, stehen diese nun in NX CAM vollständig zur Verfügung. Die Erstellung von Werkzeugen ist besonders einfach und schnell. Die Definition der Werkzeuge für ein neues Bauteil wird aus diesem Katalog heraus gemacht. Dadurch sparen wir viel Zeit, denn die virtuellen Werkzeuge entsprechen 1 zu 1 den tatsächlichen und müssen nicht in NX CAM neu programmiert werden.“
 

Höhere Prozessgenauigkeit

Anwenderbezogene Zyklen, die für Prätecma für die eigene Bearbeitungsstrategie benötigt, lassen sich über „User Cycle“ abdecken, welches ebenfalls Bestandteil der JANUS  Zusatzmodulreihe für Siemens NX CAM ist. Besonders wichtig für absolut präzise Ergebnisse sei die NX CAM Funktion „On-Machine-Probing“. Hierbei würden schon bei der CAM-Programmierung Messzyklen, Toleranzen und Verfahrensanweisungen angegeben. Die Bearbeitung stoppt zum vorgegebenen Zeitpunkt, fährt mit einem Messtaster die gewünschten Stellen ab und macht einen Soll/Ist-Abgleich. Ist die Toleranz überschritten, erfolgt automatisch eine Nachbearbeitung. Sollte dies ebenfalls nicht zum Erfolg führen, kommt es zum Abbruch und Neuanfang mit einem frischen Teil. „Eben genau solche Funktionen helfen die Produktivität zu steigern und eine höhere Prozessgenauigkeit zu erzielen, was uns wiederum wettbewerbsfähig macht“, erklärt Schäfer.

Bestärkt durch diese Entwicklung war es Schäfer möglich, die Kapazitäten seines Betriebes auszuweiten. Es folgte ein starker Wachstumsschub, welcher einen Umzug in größere Räume notwendig machte.

„Hier können wir im Vergleich zu früher deutlich mehr und deutlich komplexere Aufträge annehmen." 

Thomas Schäfer, Prätecma

„Erst vor kurzem ist die Anschaffung eines neuen 5-Achs-Fräszentrums erfolgt. In Verbindung mit einer Roboterzelle, welche die Handhabung der Paletten und Rohteile automatisiert durchführt, wurde die Flexibilität weiter erhöht. Die Programmierung der Abläufe geschieht selbstverständlich in NX CAM.“

Thomas Schäfer räumt ein, dass der Einstieg in die CAM-Software nicht einfach war: „NX und NX CAM bieten nahezu unbegrenzte Möglichkeiten. Entscheidend für den Erfolg ist eine gute Vorarbeit, entsprechende Hilfsmittel und motiviertes Personal. Man muss sich mit den eigenen Prozessen und dem System intensiv auseinandersetzen. Speziell, wenn wie in unserem Fall, keine CAM-Erfahrung vorhanden ist. Die JANUS-Mitarbeiter sind uns dabei immer hilfreich zur Seite gestanden.“ Der Mehraufwand an Zeit und Schulung in der Anfangsphase lohnt sich nach seiner Einschätzung. Denn genau diese Vorleistung ließen später umso bessere und reibungslosere Abläufe zu. Andere Lösungen starten nach seiner Ansicht ad-hoc schneller, stoßen aber dann im Laufe der Zeit auch schnell an ihre Grenzen.
 

Zahlen sprechen für sich

Die Rüstzeiten für die Prätecma sind durch NX CAM um mehr als die Hälfte verkürzt worden. Geschäftsführer Schäfer rechnet vor: „Mit NX CAM habe ich mein Ziel eines mannarmen 3-Schicht-Betriebes erreicht und erhebliche Einsparungen erzielt. Liegt beispielsweise die Bearbeitungszeit von einem Teil bei einer Stunde, benötige ich lediglich das drei- bis vierfache an Laufzeit, bis die Maschine gerüstet und eingefahren ist.“ Früher lag die Umrüstzeit bei mindestens einem Arbeitstag. Allein nur über die Kalkulation der eingesparten Maschinenstundensätze lohne sich die Mehrinvestition in das leistungsstarke NX-System. Eine Amortisation binnen Jahresfrist spreche für sich. Weitere Aspekte wie gesteigerte Qualität, höhere Kundenzufriedenheit, breiteres Kundenspektrum und bessere Zusammenarbeit mit Kunden und Lieferanten seien da noch nicht eingerechnet. „Gerade als kleines Unternehmen müssen wir in Mittel und Werkzeuge investieren, die den Automatisierungsgrad, die Qualität und die Prozesssicherheit fördern. Die Kombination aus Siemens NX CAD/ CAM und Automatisierungstechnik ist unsere offensive Antwort auf die gesteigerten Wettbewerbsbedingungen.“

„Eine Amortisation der CAD/CAM-Investition binnen Jahresfrist spricht für sich.“

Thomas Schäfer, Geschäftsführer

 

Prätecma, Urbach,
Tel. 07181/9935010, www.praetecma.de


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