Software für Lasermaschinen: Ein wichtiges Element für die Produktivität!

Die zu produzierenden Mengen und die Herstellungsfristen werden immer geringer, zusätzlich zu einer Erhöhung der Vielfalt der herzustellenden Produkte. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage nach der optimalen Software-Lösung rund um die Laserschnittanlage, um automatisch und flexibel planen und produzieren zu können.

Der Aspekt der Maschinenprogrammierung, d. h. das Erstellen von Verschachtelungen und des Maschinencodes für die Anlage, ist natürlich von grundlegender Bedeutung:

• Wie kann der Laserschnitt mit einem qualitativen Programm gesichert werden?
• Welche Optimierung der Bestückung (Schachtelung) ist möglich?
• Automatische Programmierung und Flexibilität: sind diese Aspekte miteinander vereinbar?

Die für die Programmierung von Schnittmaschinen geeigneten CAD- und CAM-Lösungen können in einen umfassenderen Produktionsfluss von der Kundenbestellung, bis zur Lieferung der Werkstücke oder der Sets integriert werden. Welche Software-Lösungen stehen beim Laserschneiden in Hinsicht auf eine ‘Industrie 4.0’ zur Verfügung?

Dank der Hauptakteure dieses Markts, der Software-Entwickler und Maschinenbauer, bietet Ihnen  Metal-Interface Antworten auf diese Fragen!

_{*Hauptillustration copyright Gesellschaft Alma}

Softwarelösungen für CAM (rechnerunterstützte Fertigung) ermöglichen das Produzieren mit Schachtelungen der Werkstücke im Blech und die Programmierung der Lasermaschinen. Sofern die Hauptfunktionen in beiden Lösungen zu finden sind, konzentriert sich die Aufmerksamkeit auf einige bestimmte, sehr wichtige Punkte für eine gute Produktivität.

→ Die Sicherung des Laserprogramms

Anti-KollisionIm Fall von einem Kippen eines zugeschnittenen Werkstücks, besteht ein sehr hohes Risiko für eine Kollision mit dem Laserkopf, dessen Schäden beträchtlich sein können. Um diese Gefahr zu begrenzen, muss die Software automatisch mehrere Strategien verfolgen:

• Die Bahnen des Laserkopfs zwischen zwei Schnittpunkten: Die Software muss automatisch diese Strecken berechnen, um das Bewegen des gesenkten Laserkopfs über ein bereits zugeschnittenes Werkstück möglichst zu verhindern oder zumindest zu reduzieren, oder mit erhobenem Laserkopf sollte dies nicht möglich sein;
• Die Positionierung der Werkstücke bei der Schachtelung: Dies ist interessant wenn die Software den Schwerpunkt berücksichtigt, um das Kipprisiko zu ermitteln und auf diese Weise einige Positionen zu begrenzen. Im Fall des Kippens eines zugeschnittenen Werkstücks, kann der Laserkopf mit diesem kollidieren und zu großen Schäden führen.

Philippe Rouzeau - Alma fügt hinzu: „Die Werkstücke können schlussendlich auch mit Mikrohalterungen gehalten werden, aber dies ist eine immer weniger akzeptierte Einschränkung. In diesem Fall kann die Software Mikroübergänge ermöglichen.“

Die Steuerung der Starts beim Laserschneiden

Die zu Schnittbeginn durchgeführten Starts können mit einem Werkstück in der Nähe kollidieren. Das trifft besonders bei der Fertigung von Werkstücken mit gemeinsamen Schnitt, d. h. im Fall eines einzigen Schnitts bei zwei Werkstücken, zu. Die Lösung muss daher das Ansetzen beim Start und die Anpassung an andere Werkstücke im Blech beinhalten.

→ Schachtelung – automatische Platzierung

Über den Leistungsaspekt des Schachtelungsmotors hinaus hinsichtlich der Materialoptimierung, die im Übrigen relativ einfach durch Testdurchläufe gemessen werden kann, kann die Berücksichtigung bestimmter Einschränkungen unabdinglich sein, beispielsweise bei Kriterien wie:

• Technische Gesichtspunkte: Rotation, Kippen, Faserrichtung usw.
• Steuerung: Priorität, Lieferfristen, Anzahl der Arbeitsgänge im Arbeitsprogramm usw.

Diese Funktionsweise ist besonders von Bedeutung wenn der Laserschnittposten mit Multi-Werkstück-Verschachtelungen oder Multi-Fertigungsaufträge (OF) arbeitet. Der Verschachtelungsmotor berücksichtigt die organisatorischen Aspekte bei der Platzierung der Werkstücke. Beispielsweise wenn ein dringender OF als Priorität eingebaut werden muss.


Schlussendlich sind beim Vergleich zwischen verschiedenen Verschachtelungslösungen mehrere Vorsichtsmaßnahmen zu berücksichtigen:

• Die Verwendung von identischen Verschachtelungsparametern,
• Die Überprüfung der Einhaltung dieser Parameter, wie z. B. der Raum zwischen zwei Werkstücken.

→ Automatismus und Flexibilität

Die Lösungen zur Programmierung und Verschachtelung bei Lasermaschinen bieten oft zahlreiche Funktionen zum Automatisieren des Programmiervorgangs. Einige Softwareprogramme erlauben ‘Batch’-Modi für einen automatischen Programmiervorgang direkt an der Steuerung. Der Programmierposten ist auf diese Weise vereinfacht und automatisiert einige Arbeitsgänge.

Philippe Rouzeau - Alma fügt hinzu: „Es ist ein echter Vorteil, um die Produktivität zu erhöhen. Die Software zeigt an, wenn der Algorithmus eine sensible Situation entdeckt und ermöglicht so eine manuelle Steuerung durch den Maschinenbediener.“

Der Aspekt, der oft im Zuge der Automatisierung der Programmierung und der Laserverschachtelung fehlt, ist die Flexibilität. Das bedeutet am Endprdukt eine Änderung vornehmen zu können oder im Notfall Werkstücke einer Platzierung oder eines bereits vorbereiteten Programms hinzuzufügen, zu ändern, zu verschieben oder entfernen zu können.

→ Programmierung der Stück-für-Stück-Entladeroboter an Lasermaschinen

Wenn die Maschine mit einem Werkstücksortierer ausgestattet ist, handelt es sich dabei um ein besonderes Element in Hinsicht auf die Programmierung. Einige Funktionen müssen in diesem Sinne entwickelt werden, wie beispielsweise um das Skelett zerschneiden zu können, die Berechnung der Werkstückentnahme, die Rotation des Vakuum-Hebegeräts usw.

Auf der anderen Seite sollten die Funktionen und die Programmierung mit ihren Besonderheiten übereinstimmen, denn die Systeme und Technologien der 'Sorting'-Laser können von Hersteller zu Hersteller sehr unterschiedlich sein.

Johan Elster – Bystronic führt in das Thema ein: „Die Sicht auf das Unternehmen sollte umfassend sein, ab der Kundenbestellung bis zur Auslieferung des Endprodukts (…) mit einer Nachverfolgung in Echtzeit der Ausrüstung und der analytischen Daten.“

In diesem Geiste „ist es überaus wichtig, dass die Software der CAM sich in die digitale Kette des Unternehmens  integriert.“ erklärt Philippe Rouzeau – Alma.

Das Laserschneiden und die CAM-Software (Computer-aided Manufacturing) können in eine digitale Kette, auch Industrie 4.0 genannt, integriert werden. U. a. findet man unterschiedliche Software-Bausteine mit großer Bedeutung für die Verwaltung der Daten- und Produktionsflüsse:

→ Importieren und Verarbeiten von Baugruppen für das Erstellen von Kostenvoranschlägen oder den Produktionsstart

Vor der Produktion erlauben es Software-Module automatisch eine Baugruppe zu importieren, anschließend flache, gebogene und profilierte Werkstücke, Bestandteile (Schienen, Schrauben usw.) usw. zu erkennen. Im nächsten Schritt können fehlende Daten wenn nötig vervollständigt werden, wie die Materialstärke oder die Materialnuance.

Diese Daten können dann für das Erstellen eines Kostenvoranschlags oder die Durchführung des Programms für Lasermaschinen genutzt werden.
 

→ Software für Kostenvoranschläge in der Blech verarbeitenden Industrie: Laserschneiden und andere Arbeitsgänge
Die Genauigkeit eines Kostenvoranschlags für ein zugeschnittenes Werkstück hängt notwendigerweise von der Programmierung des Werkstücks ab, u. a. von der Schachtelung und den Wegen des Laserkopfs. Die leistungsstärksten Software-Programme für Kostenvoranschläge lassen die Maschinen-Programmierungssoftware im „Batch“-Modus laufen und integrieren auf diese Weise die der beim Zulieferer vorhandenen Ausrüstung entsprechenden Parameter.

Die anderen Arbeitsschritte können im selben Funktionsmodus durchgeführt werden oder aber auch von spezifischen Kurven ausgehend angepasst werden.

→ Software zur Produktionssteuerung oder MES - Manufacturing Execution System
Das Ziel des MES ist die Nachverfolgung und die allgemeine Organisation der Fertigung, um:

• die Produktion im Detail planen zu können,
• jede Etappe der Fertigung überwachen und kontrollieren zu können,
• jeden Schritt bei der Fertigung eines Werkstücks und eines Produktionsauftrags nachverfolgen zu können,
• die Lagerbestände der teilgefertigten Werkstücke, des Rohmaterials und der Bestandteile verwalten zu können,
• über Analyse-Tools zu verfügen, die eine umfassende und detaillierte Sicht der Industrieaktivität erlauben, um die Produktionsleistung zu verbessern.

Dazu ist das Sammeln von Daten bei jedem Arbeitsschritt ab der Kundenbestellung bis zur Lieferung nötig. Die Stärke eines MES liegt u. a. in seiner Kapazität Datenflüsse aus unterschiedlicher Software und Maschinen verwalten zu können.


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