Pimpel CHECKitB4: Virtuelle Maschine als Basis für die Fabrik der Zukunft

Im realen Produktionsalltag verfolgen Fertigungsplaner, CAM-Programmierer und Maschinenbediener ein gemeinsames Ziel: Gutteile prozesssicher und wirtschaftlich zu fertigen. Mit CHECKitB4 kann man das in der virtuellen Welt sicherstellen. Ing. Friedrich Pimpel, Geschäftsführer der Pimpel GmbH

Herr Pimpel, Sie haben Ihr Unternehmen im Jahr 1996 gegründet. Wie ist es eigentlich dazu gekommen?

Begonnen hat es in den frühen 90er Jahren, als ich noch als Anwendungstechniker für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Mazak und deren Mazatrol-Steuerung, tätig war. Das Programmieren an der Steuerung hat grundsätzlich sehr gut funktioniert, aber mich hat damals bereits gestört, dass während des Programmierens die Maschine nichts produzieren kann, also die Nebenzeiten dementsprechend lang waren. Daher habe ich mich auf der EMO 1991 in Paris auf die Suche nach einem CAM-System gemacht.

CHECKitB4 ermöglicht die Verwendung von hochdetaillierten Werkzeug- und Spannmitteldaten. Dies gewährleistet nicht nur eine präzise Kollisionsüberwachung, sondern liefert Anwendern klare Informationen, um die Maschinen sicherer und effizienter zu rüsten.

Das war der Startschuss der Pimpel GmbH?

Im Grunde genommen ja. Zu der Zeit kamen auch die ersten Multiplex-Maschinen (Anm.: CNC-Drehmaschinen mit Haupt- und Gegenspindel, zwei Revolvern inklusive Fräsfunktion von Mazak) sowie Portalroboter zum automatischen Teilehandling auf den Markt – die CNC-Technik ist so richtig ins Rollen gekommen. Gestartet haben wir mit SmartCAM, sind aber dann relativ schnell auf ESPRIT von DP Technology (Anm.: heute Hexagon) umgestiegen.

Mit der Virtuellen Maschine in CHECKitB4 der Pimpel GmbH werden keine CNC-Programme simuliert, sondern es wird auf Basis der CNC-Steuerung mit den echten Maschinendaten in der virtuellen Welt ein Maschinenlauf durchgeführt.

Kommen wir zum Hier und Jetzt. Wo liegen Ihrer Meinung nach aktuell die größten Herausforderungen speziell im Bereich der Fertigungstechnik?

Aktuell befinden wir uns in einer durch verschiedene Faktoren konjunkturell eher schwierigeren Phase, aber dieses Auf- und Ab kennen wir ja. Als wesentlich würde ich den Facharbeitermangel bezeichnen – die Problematik ist schon länger am Tisch – und die Transformation von der klassischen in eine digitale bzw. smarte Produktion. Diese Transformation müssen wir jetzt beginnen. Dadurch wird sich auch das Berufsbild des Facharbeiters neu definieren. Das empfinde ich jedoch nicht als Problem, sondern als eine sehr spannende Herausforderung.

Mit der Virtuellen Maschine in CHECKitB4 der Pimpel GmbH werden keine CNC-Programme simuliert, sondern es wird auf Basis der CNC-Steuerung mit den echten Maschinendaten in der virtuellen Welt ein Maschinenlauf durchgeführt.

Sollte man daher nicht im Bereich der Ausbildung sehr rasch die richtigen Weichen stellen?

Absolut. Automatisierte Fertigungsprozesse sind heutzutage nicht mehr wegzudenken und hier meine ich nicht die Serienfertigung. Auch bei Kleinstserien und zum Teil in der Einzelteilfertigung gibt es sehr gute Lösungen. Die Digitalisierung sowohl im Office- als auch im Shopfloor-Bereich nimmt immer mehr Fahrt auf, dem muss auch die Ausbildung Rechnung tragen. Ein Zerspanungstechniker sollte zukünftig eine Basisausbildung im Bereich IT erhalten und auch in der Lage sein, ein Stück Software selbst zu schreiben bzw. ein kleines Skript zu erstellen. Somit kann dieser zukünftig diverse Feinabstimmungen im Prozessablauf und in der autonomen CAM-Programmierung kundenspezifisch anpassen.

Da den Anwendern eine vollwertige CNC-Steuerung am Digitalen Zwilling zur Verfügung steht, haben sie auch die Möglichkeit, direkt NC-Programme zu erstellen und dabei den vollen Funktionsumfang der CNC-Steuerung zu nutzen.

Sie meinen, die Transformation der Produktion sollte jetzt beginnen – was würden Sie Firmen empfehlen?

Bei der Auswahl von Softwareprodukten sollte man sich generell etwas mehr Zeit nehmen und gemeinsam mit den Lieferanten über den Tellerrand hinausblicken. Eine Software sollte nicht nur ein Loch stopfen, sondern Möglichkeiten und Potenziale für die Zukunft auftun – man sollte also ein kurz- und auch langfristiges Konzept aufstellen.

Neben dem CAM-Vertrieb bieten Sie mit CHECKitB4 eine Digitalisierungslösung an, die alle gängigen Werkzeugmaschinen und unterschiedlichen CNC-Steuerungen herstellerunabhängig als Digitale Zwillinge bzw. Virtuelle Maschine darstellen kann. Wie ist es dazu gekommen?

Bereits im Jahr 2004 haben wir eine eigene Software-Entwicklungsabteilung gegründet. Unser Entwicklungsleiter Karl Stadler kommt aus dem Maschinenbau und bringt sehr viel Steuerungs-Know-how mit, was wiederum die Basis für eine NC-Code-Simulation bzw. eine Virtuelle Maschine ist. Wir haben CAM nie nur als das Erstellen eines Werkzeugweges gesehen, sondern immer schon Applikationen für die Kommunikation mit anderen Systemen erstellt. Mit CHECKitB4 haben wir die Werkzeugmaschine in die Arbeitsvorbereitung transferiert. Durch das perfekte, digitale Abbild der Maschine kann der CAM-Programmierer sein Programm genau beurteilen, wie sich die Maschine verhält. Für den Programmierer ist das unheimlich beruhigend – der Syntax ist gecheckt, die Software-Limits passen, das Werkstück schaut so aus wie in der CAM-Simulation und es gibt keine Kollisionen. Die erste Version von CHECKitB4 haben wir übrigens bereits 2005 gemeinsam mit der Firma Schöller-Bleckmann Oilfield (SBO) an einem Weingärtner Dreh-Fräszentrum mit Siemens-Steuerung umgesetzt.

Seid ihr damals also der Zeit vorausgewesen?

Ich denke ja. Damals hat es aber trotzdem schon viele Firmen gegeben, die den Mehrwert einer Virtuellen Maschine erkannt haben. Klarerweise wird CHECKitB4 laufend weiterentwickelt und mittlerweile ist diese Digitalisierungslösung eine sehr, sehr wichtige Komponente unseres Produktportfolios.

Was bedeutet denn Digitalisierung für Sie?

Durch Digitalisierung sind wir in der Lage, den gesamten Fertigungsablauf virtuell darzustellen. Erst dann kann man einen Produktionsprozess bereits im Vorfeld simulieren. Demzufolge muss das ganze Environment – vom Rohmaterial über den Schraubstock, die Zerspanungswerkzeuge, die Werkzeugmaschine bis hin zum fertigen Werkstück – digital abgebildet werden. All diese Möglichkeiten haben wir in CHECKitB4.

Was ist mit der Steuerung?

Einen wichtigen Part nimmt dabei die Steuerung der Werkzeugmaschine ein – wie ist die Steuerung konfiguriert und welche Zyklen laufen darauf. Es gibt das Kinematik-Modell, es gibt die Steuerungskomponente und die DNA der Maschine. Unter DNA der Maschine verstehen wir die Parametrisierung und maschinenspezifischen Zyklen, welche der Maschinenhersteller als digitalen Beitrag liefert. Alles zusammen ist für mich der Digitale Zwilling. Unser CHECKitB4 ist nur die Plattform, also eigentlich der Lebensraum für diesen Digitalen Zwilling.

Ihre Software ist also ein Lebensraum?

Das ist jetzt vielleicht ein bisschen komisch ausgedrückt, aber so kann man sich das glaube ich gut vorstellen. Wie soll denn ein Werkzeugmaschinenhersteller einen Digitalen Zwilling an seine Kunden liefern? Muss er dazu eine Software entwickeln? Da bin ich der Meinung, das braucht es nicht. Wir bieten mit CHECKitB4 die Plattform, verfügen über die notwendige Verbindung zu den einzelnen CNC-Steuerungen – mittlerweile haben wir die Siemens 840D bzw. Sinumerik One, die Heidenhain TNC7, TNC 640 und iTNC 530 sowie die Fanuc Series 30i/31i/32i. Der Maschinenhersteller muss eigentlich nur das Kinematik-Modell und die DNA der Maschine liefern. Wir haben versucht, unsere Software so einfach, so intuitiv wie möglich zu gestalten und mit den notwendigen Funktionalitäten zu versehen, aber nicht zu viele.

Ist die Pimpel GmbH mit dieser Lösung allein am Markt?

Ja, zurzeit sehe ich keine Marktbegleiter. Sehr wohl gibt es Maschinenhersteller – wie die Index-Werke –, die eine Virtuelle Maschine anbieten, diese sind aber immer auf das eigene Produkt zugeschnitten. Für uns ist es aber nahezu egal, welche Maschine von welchem Hersteller bzw. welche Steuerung zum Einsatz kommt.

Jetzt behaupten viele CAM-Hersteller, eine CAM-Simulation genüge in den meisten Anwendungsfällen. Wie argumentieren Sie dann?

Ist genügend gut genug? Eine gute CAM-Simulation hat definitiv seine Daseinsberechtigung, sie ist auch ganz wesentlich während der CAM-Programmierung – das eine schließt das andere jedoch nicht aus. Wir wollen einen Schritt weiter gehen, denn nach der CAM-Simulation passiert ja noch sehr viel: der Postprozessorlauf (PP), Zyklen werden ausgegeben, es gibt oft kein G1, G2, G3 mehr im NC-Code. Wie will man das mit einem CAM-System im Vorfeld simulieren? Speziell, wenn man sich komplexe Dreh-Fräszentren anschaut und im NC-Code alle vorhandenen Möglichkeiten (maschinenspezifischen Zyklen) nutzen möchte. Viele unserer Kunden verwenden parametrisierte oder teilparametrisierte NC-Programme. Es ist eben ganz wichtig, dass das NC-Programm bestmöglich geprüft ist, bevor es in die Fertigung kommt. Da geht es um Syntaxfehler oder Software-Limits, die allesamt im Vorfeld abgefangen werden können. Selbst wir mit Esprit – und ich bin überzeugt, dass wir über eine sehr gute, wenn nicht die beste CAM-Simulation verfügen – sehen CHECKitB4 als absoluten Mehrwert. Einerseits können sich die Mitarbeiter selbst bei den komplexesten Maschinen bzw. Bearbeitungsprozessen sicher sein, dass nichts passiert – es zu keinen Kollisionen kommt. Andererseits wollen wir im Bereich der Digitalisierung voranschreiten – mit CHECKitB4 ist es möglich, Bauteile virtuell zu fertigen bzw. zu optimieren und reelle Zeitstudien zu erstellen, noch bevor die eigentliche Maschine geliefert wurde. Und darüber hinaus entstehen bei Aus- und Weiterbildung von Mitarbeitern ganz neue Möglichkeiten.

Virtuelle Fertigung von Bauteilen – hört sich gut an!

Ja klar und im Vorfeld optimieren, so gut es geht. Die Zykluszeit passt eins zu eins zu der in der realen Fertigung. Wir berücksichtigen die Beschleunigung und Verzögerungen der Achsen – selbst bei einer Trochoidalbearbeitung, wo ständig beschleunigt und gebremst wird. Die Anlaufzeit einer neuen Anlage (Postprozessorentwicklung, Mitarbeiterausbildung, erste optimierte NC-Programme etc.) verschiebt sich in die „virtuelle Zeit“. Sobald die Maschine in Betrieb genommen wird, ist man startklar, der Return-on-Invest steigt.

Wie hoch sind eigentlich die Investitionskosten?

Die Mehrkosten einer Virtuellen Maschine sind ein minimaler Beitrag der gesamten Investition, wenn man Maschine, Spannmittel, Werkzeuge und Automation berücksichtigt. Ja, es ist ein zusätzlicher Invest – aber einer der sich, wie bereits beschrieben, in kürzester Zeit amortisiert. Hier sollten die Werkzeugmaschinenhersteller ihre Kunden wesentlich besser informieren und unterstützen.

Gibt es bereits Kooperationen mit Werkzeugmaschinenherstellern?

Mit Emco haben wir seit Anfang an eine fixe Kooperation, zudem mit Weingärtner und Correa. Wir sind kurz vor dem Abschluss mit anderen sehr namhaften Werkzeugmaschinenherstellern. Das Ganze fängt jetzt an, so richtig Fahrt aufzunehmen. Auch ein OEM hat mit CHECKitB4 von der Pre-Sales-Phase bis hin zur Maschinenauslieferung ein super Tool in der Hand, womit sich der Fertigungsprozess der Kunden sehr gut analysieren lässt.

Abschließende Frage: Euer Slogan lautet ja „Get the Workflow” – also sehr passend, oder?

Ich denke ja – bei uns ist immer Bewegung drin. Und „Get the Workflow“ passt perfekt zu unserer Strategie, dass wir Systeme miteinander vernetzen und die Daten in einen Fluss bringen.

Das gesamte Interview können Sie sich im x-technik #Videocast Smarte Produktion ansehen.