Aerospace : Wie Luftfahrtanbieter Martin Aerospace seine Zykluszeit mit einem neuen CAM-System verringert

Hersteller von Luft- und Raumfahrtkomponenten, wie Martin Aerospace in Lanark, Schottland, stehen unter Wettbewerbsdruck, Kosten zu senken und Durchlaufzeiten zu verkürzen, während gleichzeitig Teile mit höherer Komplexität hergestellt werden als je zuvor. Martin Aerospace dient als wichtiges Bindeglied in der Lieferkette einiger der weltweit renommiertesten Luft- und Raumfahrtunternehmen. Das Unternehmen hat Tausende von verschiedenen Komponenten und Baugruppen in seinem Portfolio zerspanungsführender Teile. Die meisten Produkte des Unternehmens sind für niedrige Toleranzen ausgelegt und viele werden aus schwierigen Materialien wie Inconel und Titan gefertigt. Dabei reicht die Palette von Teilen, deren Abmessungen im Millimeterbereich liegen, bis zu großen Bauteilen und Baugruppen von bis zu 50 kg. All diese Teile sind entscheidend für die Sicherheit und Integrität des fertigen Produkts, in das sie eingebaut werden, was sich in den Material- und Fertigungskontrollen der Firma widerspiegelt.

Die Programmierer des Unternehmens stießen mit ihrer bisherigen CAM-Software (Computer-Aided-Manufacturing = rechnerunterstützte Fertigung) auf Schwierigkeiten, als sie versuchten, das volle Potential der fortschrittlicheren Werkzeugmaschinen gänzlich auszuschöpfen, wie bei integrierten Drehfräszentren, die sie erworben hatten, um die Zykluszeiten bei der Herstellung komplexer Teile zu reduzieren. Insbesondere produziert Martin Aerospace viele Komponenten auf Langdrehmaschinen, wie der Goodway SW20 und der Nomura NN-25YB und NN-20UB. In der Vergangenheit nutzten die Programmierer des Unternehmens ein anderes CAM-System für die Programmierung von Fräsmaschinen, welches das Drehen nicht steuern konnte. Generell erstellten Programmierer Programme für Drehmaschinen durch manuelle Eingabe in die Maschinensteuerung. Die Maschinensteuerungen waren normalerweise auf sehr einfache Fähigkeiten beschränkt, und die Programmierer hatten Schwierigkeiten damit, mit allen verschiedenen Steuerungen, die auf den Maschinen des Unternehmens verwendet wurden, gut zurechtzukommen.

Die Programmierer von Martin Aerospace arbeiteten zuerst mit der Drehfräsversion der Esprit Cam-Software, welche mit einer ihrer MultiTasking-Maschinen geliefert wurde. Sie stellten fest, dass Esprit die erweiterten Funktionen ihrer Werkzeugmaschinen besser unterstützt, durch die Möglichkeit, die Bearbeitungen einfacher zwischen den Spindeln zu wechseln, um die Zykluszeiten zu optimieren. Deswegen entschied sich Martin Aerospace für den Wechsel zur Esprit Cam Software für den gesamten Programmierbedarf. Sie stellten auch fest, dass die Simulationsfähigkeiten der Esprit Cam-Software es ihnen ermöglichten, Programme hinsichtlich der Zykluszeit und anderer Verbesserungen eingehend zu prüfen. Dieses ermöglichte Martin Aerospace, die Zykluszeiten zwischen 20% und 30% bei den meisten Teilen zu reduzieren und damit die Wettbewerbsfähigkeit deutlich zu verbessern.

Vor Kurzem investierte das Unternehmen in integrierte Dreh- und Fräszentren wie Mori Seiki NTX 1000, bestehend aus einem Mehrachsen-2-Spindel-Bearbeitungszentrum mit vollem 5-Achsen-Fräsen sowie einem unteren Revolver. Diese Maschinen befähigten Martin Aerospace, die vormals drei bis vier Vorgänge in einem einzigen Vorgang auszuführen und dadurch die Einrichtungs- und Zykluszeit zu verringern, was ihnen wiederum ermöglichte, komplizierte Teile bei höherer Produktivität herzustellen. Die Esprit Cam-Software wurde in die Mori Seiki MAPPS IV-Steuerung integriert für die Programmierung von 3D-Formen und komplexen, wertschöpfenden Werkstücken.

MultiTasking Maschinen können die Produktivität deutlich erhöhen, aber auch die Programmierung deutlich komplexer gestalten. Die Vorgänge sind die gleichen, aber die Durchführung mehrerer Vorgänge gleichzeitig ist viel schwieriger zu choreographieren. Als die Geschäftsführer und Programmierer von Martin Aerospace die Millturn-Version der Esprit-Software, die in das Mori-Seiki-Steuerelement eingebaut wurde, erstmals einsetzten, bemerkten sie, dass die Esprit-Technologie eine komplexe Programmierung ermöglicht und gleichzeitig die Benutzerfreundlichkeit und Flexibilität aufrechterhält. Geschäftsführer konsultierten DP Technology, den Entwickler des Programms, und stellten fest, dass die Vollversion der Software in der Lage war, jede CNC-Maschine zu programmieren, die das Unternehmen besaß. Sie beschlossen, die Vollversion der Software von Scotcam, einem Anbieter von Engineering-Softwarelösungen, zu erwerben. Pat Loughrin von Scotcam schulte die Programmierer von Martin Aerospace im Schnelldurchgang und unterstützte sie, als sie begannen, die Firmenprogramme mit der Software zu erstellen.

Die neuen Programmierprozesse von Martin Aerospace beginnen normalerweise mit dem Import von solider Modellgeometrie, die der Kunde in Esprit zur Verfügung stellt. Die automatischen Erkennungsfunktionen von Esprit werden dann in den meisten Fällen verwendet um die Merkmale im betreffenden Teil zu definieren. Im nächsten Schritt werden die Bearbeitungsvorgänge der einzelnen Merkmale bestimmt. „Die KnowledgeBase von Esprit dient der Speicherung von optimierten Bearbeitungszyklen für die im Unternehmen am häufigsten durchgeführten Vorgänge“, so David Hughes, Wirtschaftsingenieur bei Martin Aerospace. „Wenn der Programmierer eine bessere Möglichkeit identifiziert, die Funktion zu bearbeiten, aktualisiert er die KnowledgeBase mit dem neuen Prozess. Die Standardisierung dieser optimierten Prozesse reduziert die Zykluszeit.“ Die Programmierer von Martin Aerospace nutzen auch die integrierten Bearbeitungsstrategien von Esprit, wie ProfitMilling und ProfitTurning, die die Trochoidalbewegung und einen traditionellen Offset des Werkzeugwegs kombinieren, um den Eingriffswinkel, die Spanlast, die Seitenschneidkraft und die Maschinenbeschleunigung zu optimieren, um so die Zykluszeit weiter zu reduzieren.

Nachdem die Programmierer die Vorgänge erstellt haben, verwenden sie Esprit, um sie verschiedenen Spindeln und Revolvern von Multitasking-Maschinen zuzuordnen, ihre Sequenzen zu optimieren und ihre Zyklen zu synchronisieren. Als nächstes simulieren Programmierer die daraus resultierenden Maschinenzyklen und prüfen die Maschine, Revolver, Spindeln, Werkzeuge und Werkstücke im Echtzeitbetrieb. „Eine lebensechte Simulation hilft oft bei der Visualisierung einer Methode zur Verbesserung des Maschinenablaufs“, so Tom Morrison, Wirtschaftsingenieur bei Martin Aerospace. „Ich kann die Reihenfolge ändern oder die Synchronisationspunkte mehrerer Vorgänge verschieben. Dann führe ich die Simulation erneut durch, um zu sehen, ob ich die Zykluszeit reduzieren konnte. Die Vergleichsfunktion von Esprit erleichtert auch die Überprüfung des vom Programm produzierten Teils hinsichtlich der Spezifikationen des Kunden.“

„Esprit hat uns geholfen, die Zykluszeiten im Durchschnitt um über 30% zu reduzieren und unseren Programmierern die nötigen Werkzeuge zur Optimierung unserer Bearbeitungszyklen zur Verfügung zustellen, um diese auf ein höheres Niveau zu bringen als es früher möglich war“, sagt William Martin, Geschäftsführer von Martin Aerospace. „Die Fähigkeit der Software, jede CNC-Maschine in unserem Shop zu programmieren, hat unsere Trainingskosten gesenkt und die Programmier-Produktivität erhöht. Das Endergebnis ist, dass wir in der Lage sind, mehr Aufträge in kürzerer Zeit zu erledigen, was zu höheren Erträgen und besserem Kundendienst führte.“