Simulation des Platinen- und Teilehandlings für effizientere Umformprozesse in der Automobilwirtschaft

Werkzeugtransfer im Griff

Bei mehrstufigen Umformprozessen sind die Zuführung der Platinen, die Weitergabe der Werkstücke von einem Werkzeug zum nächsten sowie die Ausschleusung der fertigen Umformteile aus dem Umformprozess akribisch aufeinander abzustimmen. Diese Synchronisation der Teile- und der Werkzeugbewegungen in den Pressen lässt sich nach herkömmlicher Weise in der Einfahr- und Inbetriebnahmephase durchführen oder mit den modernen Mitteln der Simulation optimieren. Die Simulation der Werkstückbewegungen durch Pressenlinien bietet eine Reihe von handfesten wirtschaftlichen Vorteilen.

Kollisionsvermeidung in der Einfahrphase

Pressenbeschickung mit Robotern (Grafiken: Bilsing)

Wenn eine Pressenlinie in Betrieb geht oder ein Produktwechsel in einer bestehenden Pressenanlage stattfindet, muss auch der Werkstück-Transfer neu eingerichtet werden. Herkömmliche Methoden der Feineinstellung des neuen Werkstücks auf der produzierenden Pressenanlage dauern länger als eine parallel zum Fertigungsprozess stattfindende Feineinstellung der Greifer auf Tryout-Pressen beziehungsweise auf einer Simulatorstation. "Noch schneller, kostengünstiger und sicherer", hebt Romain Bournet, Verkaufsleiter der französischen Niederlassung der Bilsing Automation, hervor, "erfolgt das Einrichten der Greifer mit Hilfe moderner Simulationsmethoden. So erhielten wir bereits im Jahre 2006 vom französischen Automobilkonzern Renault den Auftrag, für jeden Werkzeugsatz einer Pressenlinie im Rohbau eine Simulation für den Platinentransport durchzuführen, um das Risiko von Kollisionen bei Inbetriebnahmen und in Einfahrphasen auszuschließen. Wir verwenden dazu das Anwendungssystem Delmia. Mit dieser Simulationssoftware sind wir in der Lage den Ist-Zustand der Werkzeugbewegungen zu analysieren, das Werkstückhandling auszulegen und Optimierungen des Prozessablaufs vorzunehmen."

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Erfassen des Ist-Zustands

"Bei neuen Pressenanlagen", erläutert Romain Bournet, "können wir sämtliche zur Simulation der Bewegungen sowie die zur Auslegung der Greiferwerkzeuge notwendigen 3-D-Daten aus den jeweiligen 3-D-Konstruktionszeichnungen der Pressen sowie der entsprechenden Umformwerkzeuge generieren. Bei bestehenden, älteren Pressenanlagen ist der Aufwand etwas höher. Dort müssen wir die entsprechenden 3-D-Daten erst einmal erfassen. Dazu scannen wir die Werkzeuge der einzelnen Pressen in der Linie mit einer entsprechenden Video-Ausrüstung Bei Jaguar beispielsweise haben wir für das Scannen von drei Pressen einschließlich der Werkstückzu- und -abführung nur fünf Stunden gebraucht und waren im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren rund zwei Wochen eher fertig. Die Datenerfassung ist so genau, dass nach Fertigstellung der Pressenverkettung die Positionierung der Werkstücke im Toleranzbereich von ein bis drei Millimeter liegt Auf der Grundlage der generierten Daten erfolgt die Konstruktion der Greifer für die Verkettungsroboter.2

Änderungen nach dem Ergebnis

In einem weiteren Schritt sind die Greiferbewegungen mit den Werkzeugbewegungen zu synchronisieren. "Dazu", berichtet Romain Bournet, "speisen wir die generierten Daten in die Simulationssoftware ein. Als Ergebnis dieser Simulation erhalten wir Informationen zum Kollisionsstatus". Es wird protokolliert, ob der konstruierte Greifer zum jeweiligen Werkzeug passt. Es ist aber auch möglich, dass im Ergebnis der Simulation Veränderungen am Umformwerkzeug durchgeführt werden müssen, damit das Tooling das Werkstück kollisionsfrei entnehmen beziehungsweise einlegen kann. Gleichzeitig werden die Bewegungen der Werkstücke und Werkzeuge optimiert. Ein Ergebnis kann dabei sein, dass die Werkzeuge weniger öffnen müssen als zunächst geplant. Das heißt, der Umformprozess wird schneller und die Hubzahl erhöht sich. Dadurch wird sich der Verkettungsroboter schneller bewegen. Das vorhandene Roboterprogramm muss deshalb modifiziert werden. Die Veränderungen des Roboterprogramms können vorteilhafterweise Off-Line im Büro erfolgen. Das modifizierte Programm kann dann anwendungsfreundlich per E-Mail oder per Daten-Stick in das Roboterprogramm vor Ort implantiert werden. Nach der Greiferkonstruktion erfolgt die Fertigung und die Vormontage der Greifer bei Bilsing. "Wenn die Greifer im Presswerk montiert werden", hebt Romain Bournet hervor, "sind bereits 95 bis 98 Prozent der notwendigen Einstellzeit der Toolings erledigt. Bei der Modifizierung des Roboterprogramms fallen vor Ort nur noch etwa 2 Prozent des tatsächlichen Aufwands an."

Resultat von Simulationen

"Mit dem ersten Simulationsauftrag bei Renault", resümiert Romain Bournet, "konnten wir die Einfahrprozesse sicherer gestalten. Es gab keine Kollisionen mehr. Renault war mit unseren Ergebnissen so zufrieden, dass Renault seit dem mit Bilsing-Greifern arbeitet. Seit dem Jahre 2006 haben wir bei Renault Simulationen für etwa 100 Werkzeugsätze durchgeführt. Inzwischen haben uns weitere bekannte Automobilkonzerne Aufträge zur Simulation ihrer Umformprozesse erteilt. Während wir zuvor für die Inbetriebnahme einer dreistufigen Pressenlinie für ein bestimmtes Werkstück etwa 35 Stunden gebraucht haben, sind es jetzt nur noch vier bis sechs Stunden und zwar bis zu dem Punkt, wo 1000 Teile pro Stunde produziert werden. Die Simulationen haben noch einmal unterstrichen, dass es für die Gestaltung eines produktiven Umformprozesses vorteilhaft ist, wenn die Konstrukteure der Pressen, der Werkzeuge, der Greifer- und Transfersysteme von Anfang an zusammenarbeiten." Peter Springfeld/bw

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