CAD/CAM-Automatisierung bei Montanstahl

Warmstrangpressen ist ein Fertigungsprozess zum Formen von Spezialprofilen mit einem konstanten Querschnitt. Die Montanstahl GmbH fertigt auf diese Weise Voll- und Hohlprofile mit komplexen Geometrien
Warmstrangpressen ist ein Fertigungsprozess zum Formen von Spezialprofilen mit einem konstanten Querschnitt. Die Montanstahl GmbH fertigt auf diese Weise Voll- und Hohlprofile mit komplexen Geometrien – Bild: Open Mind Technologies AG

Das Presswerk in Schwerte besteht seit 1957. Seit Mitte 2021 gehört es zur Schweizer Montanstahl AG, einem familiengeführten Produktions- und Serviceunternehmen rund um hochwertige Spezialprofile aus Stahl und Edelstahl. Dessen kaufmännischer Geschäftsführer Michael Stumm sagt: „Das Warmstrangpressen ist für uns eine ideale Ergänzung, um die wachsende Nachfrage nach kundenspezifischen Produkten in kleinen Mengen und mit komplexen Geometrien noch besser bedienen zu können. Der Herstellungsprozess eines solchen Stahlprofils erfordert eine hohe technische Expertise, die bei unserem Tochterunternehmen Montanstahl GmbH in Schwerte reichlich vorhanden ist.“

Moderner Maschinenpark

Für die wirtschaftliche Produktion ist neben dem Knowhow der Mitarbeitenden auch modernes Equipment erforderlich – vor allem im Werkzeugbau. Hier ist Montanstahl mit zwei HSC-Horizontal-Bearbeitungszentren sowie zwei Vertikal-Fräsmaschinen zur drei- und fünfachsigen Bearbeitung gerüstet. Auch im Bereich der Konstruktion und NC-Programmierung ist das Unternehmen inzwischen gut aufgestellt. „Bis vor drei Jahren hatten wir vier verschiedene Systeme für die CAD/CAM-Programmierung“, erläutert der ehemalige Werksleiter Meinolf Wortmann, der jetzt als technischer Berater tätig ist. „Mit diesen inhomogenen Softwares mussten wir zunächst die 2D-Zeichnungen unserer Kunden für die Werkzeuge aufbereiten. Anschließend konstruierten wir die Matrizen mit ihren 3D-Einlaufgeometrien sowie die weiteren Werkzeugkomponenten. Auf Basis dieser Zeichnungen wurden die jeweiligen NC-Programme für die Fräsbearbeitung erzeugt. Das war ein enormer manueller Aufwand, begleitet von Problemen mit den Datenschnittstellen, Datenbank und teilweise mit dem Support der verschiedenen Softwarelieferanten.“ Konstruktionsleiter und Programmierer Detlef Weichmann ergänzt: „Deshalb wollten wir ein einheitliches System, das sowohl 2D- als auch 3D-CAD sowie ein NC-Programmiersystem umfasst. Es sollte zudem die aktuell effizientesten Konstruktions- und Bearbeitungsstrategien unterstützen. Wichtig ist für uns die Funktion der Freiformflächen.“

Die fürs Warmstrangpressen benötigten Werkzeuge sind vielteilig. Sie umfassen neben der formgebenden Matrize auch zahlreiche ergänzende Werkzeugkomponenten wie Druckringe.
Die fürs Warmstrangpressen benötigten Werkzeuge sind vielteilig. Sie umfassen neben der formgebenden Matrize auch zahlreiche ergänzende Werkzeugkomponenten wie Druckringe. – Bild: Open Mind Technologies AG

Problemlose Einrichtung

Bei der Suche nach einem passenden CAD/CAM-System wurden die Verantwortlichen auf Hypermill von Open Mind aufmerksam. Nach den ersten Gesprächen mit Uwe Braunsdorf, dem zuständigen Technischen Gebietsvertriebsleiter, und einigen Programmier- und Frästests war klar, dass das Produkt die Anforderungen hinsichtlich der CAD- und CAM-Fähigkeiten erfüllt. Auch rückblickend bedauert Detlef Weichmann die Kaufentscheidung nicht: „Die Umstellung von den vorherigen Systemen lief absolut problemlos.“

Die Montanstahl GmbH fertigt ausschließlich Sonderprofile. Diese werden mit dem Kunden hinsichtlich Funktion, Geometrie, Werkstoff und Abmessungen abgestimmt.
Die Montanstahl GmbH fertigt ausschließlich Sonderprofile. Diese werden mit dem Kunden hinsichtlich Funktion, Geometrie, Werkstoff und Abmessungen abgestimmt. – Bild: Open Mind Technologies AG

Fokus Automatisierung

Uwe Braunsdorf erkannte früh ein weiteres Verbesserungspotential: „Ich war davon überzeugt, dass sich die Prozesse bei Montanstahl vom Eingang der Kundenzeichnung bis hin zum fertigen Werkzeug mit Hilfe des Automation Centers automatisieren und erheblich beschleunigen lassen. Dafür sprachen die eher kleinen Stückzahlen, die große Variantenvielfalt und die immer ähnlichen Konstruktionsabläufe.“ Mit seiner Idee konnte er Meinolf Wortmann, damals auch für Entwicklungsbelange verantwortlich, überzeugen und übergab dann das Projekt an den IT-Lieferanten. Hagen Rühlich, Senior Projektmanager beim CAD/CAM-Entwickler, übernahm die Koordination: „Die Automatisierung bei Montanstahl war für uns ein besonderes Projekt. In der Regel sind wir damit befasst, mit dem Automation Center die CAM-Programmierung für Zerspanungsmaschinen zu automatisieren. Hier hatten wir eine viel umfassendere Aufgabe zu realisieren.“

Prozesse automatisieren, Durchlaufzeiten verkürzen

„Zunächst ging es darum, die Abläufe im Werkzeugbau bei Montanstahl zu verstehen“, schildert Hagen Rühlich. „Der Werkzeugbau ist ein komplexer Prozess, so musste das Knowhow der Mitarbeitenden, z.B. in Bezug auf den Einfluss thermischer und mechanischer Aspekte auf die Werkzeuggeometrie unbedingt einfließen.“ Montanstahl ist auf die Herstellung von Sonderprofilen spezialisiert. Kunden wenden sich mit individuellen Anforderungen an Materialeigenschaften und Profilgeometrie an das Unternehmen – oft mit einer 2D-Zeichnung. Je nach Profilgeometrie und Werkstoff unterscheiden sich die Werkzeuge, insbesondere die Matrizen, die entscheidend für die Formgebung verantwortlich sind. Besonders wichtig für den fehlerfreien Fluss des Stahls ist ihre komplexe Einlaufgeometrie. Auch die weiteren druckaufnehmende Werkzeugkomponenten wie Untersätze, Spezialhinterteile etc. müssen angepasst werden. Einen wesentlichen Part bei der Suche nach einer optimalen Prozesslösung übernahm Anwendungstechniker Alexander Fischer aus dem Automatisierungsteam von Martin Hermann, Automation Technology Manager bei Open Mind. Gemeinsam mit den beiden CAD/CAM-Anwendern von Montanstahl, Detlef Weichmann und Helmut Wecke, bildeten sie ein Team, das Schritt für Schritt alle wiederkehrenden Abläufe automatisierte. Über ein Jahr kamen Alexander Fischer und Martin Hermann immer wieder nach Schwerte. Vor Ort stimmten sie sich mit den Werkzeugspezialisten von Montanstahl ab und besprachen Feedback zu Zwischenständen und Anforderungen. Das System wurde schrittweise erweitert, indem die Anforderungen in Automation Center-Skripte umgesetzt wurden.

Die Firme nutzt Hypermill, ein modulares CAD/CAM-Komplettsystem. Mit dabei sind zahlreiche Automatisierungsfunktionalitäten.
Die Firme nutzt Hypermill, ein modulares CAD/CAM-Komplettsystem. Mit dabei sind zahlreiche Automatisierungsfunktionalitäten. – Bild: Open Mind Technologies AG

Konstruktionszeit reduziert

Heute kann Montanstahl nach Eingang der Kundenzeichnung und der wichtigsten Rahmendaten die Kalkulation und Angebotszeichnung nahezu auf Knopfdruck erstellen. Auch die Konstruktion der Matrize samt Einlaufkontur und des Untersatzes erfolgt auf Basis einer 2D-Zeichnung weitgehend automatisiert. Weitere notwendige Werkzeugkomponenten wie etwa Druckringe werden ebenfalls automatisch konstruiert. Dazu entwickelte das Team eine Farbcodierung. Das bedeutet, die Einlaufgeometrie wird in Sektionen unterteilt, wobei Höhen, Schrägen, Radien und anderen Merkmalen verschiedene Farben zugewiesen werden. „Das eingefärbte Bauteil wird anschließend weiteren Automatisierungsschritten übergeben“, erläutert Detlef Weichmann. „Konstruktionsbefehle werden entsprechend der Farbcodierung automatisch ausgeführt, so dass am Ende die Matrize und alle weiteren Werkzeugkomponenten komplett in 3D-konstruiert sind.“ Früher benötigte der Programmierer bis zu acht Stunden für ein solches Werkzeug. „Heute sind wir im besten Falle und in der Spitze bei gut einer Stunde“, sagt Weichmann. „Das spart uns nicht nur viel Zeit, es macht uns auch sehr flexibel. Z.B. bei Änderungswünschen des Kunden. Dann ändere ich einfach das Bauteil im 2D-CAD entsprechend ab, passe meine Farbstruktur an und lasse die Automatisierung nochmal durchlaufen. Dies im 3D-CAD manuell zu ändern, würde viel länger dauern. So haben wir uns einen wichtigen Wettbewerbsvorteil verschafft“ „Die automatisierte NC-Programmierung haben wir in einer zweiten Phase geplant, da bei uns das Einsparpotential bei der 2D- bzw. 3D-Konstruktion deutlich größer ist“, fügt Weichmann hinzu. „Wir nutzen zum Erstellen des Fräsprogramms bereits die Feature-Makro-Technologie, so dass wir für diesen letzten Schritt nicht länger als 20 Minuten brauchen. Aber natürlich werden wir auch diesen noch komplett automatisieren.“

Um die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern, investierte Montanstahl unter anderem in HSC-Bearbeitungszentren, auf denen die erforderlichen Werkzeuge bearbeitet werden.
Um die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern, investierte Montanstahl unter anderem in HSC-Bearbeitungszentren, auf denen die erforderlichen Werkzeuge bearbeitet werden. – Bild: Open Mind Technologies AG

Erfolgreicher Knowhow-Transfer

Im Projektverlauf wurden die Montanstahl-Mitarbeitenden in der CAD/CAM-Automatisierung geschult. Da die Hypermill Automatisierungstechnologie als No-Code-Lösung konzipiert ist, sind dafür keine Programmierkenntnisse nötig. Mit den Bausteinen im System können CAD/CAM-Anwender eigene Automatisierungen vornehmen. „Einfachere Automatisierungen, z.B. für die unterstützenden Werkzeugkomponenten wie Druckringe, haben wir schon selbst geschrieben“, bestätigt Detlef Weichmann.



  • Generationenwechsel bei GFOS

    Generationenwechsel bei GFOS

    Beim Digitalisierungsspezialisten GFOS hat die nächste Generation übernommen. Gunda Cassens-Röhrig übernimmt den Vorsitz der Geschäftsführung. Stellvertreterin wird Katharina Röhrig.

    mehr lesen: Generationenwechsel bei GFOS

  • 79 Prozent gefährden bewusst die Cybersicherheit

    79 Prozent gefährden bewusst die Cybersicherheit

    Eine neue Studie von ThycoticCentrify beleuchtet die Einstellung von Arbeitnehmern zur Cybersicherheit und die hohen Risiken, die sie eingehen, um ihre Arbeit zu erledigen. Die globale Umfrage unter mehr als…

    mehr lesen: 79 Prozent gefährden bewusst die Cybersicherheit

  • SASE etabliert sich in der IT-Sicherheit

    SASE etabliert sich in der IT-Sicherheit

    Unternehmen müssen die Sicherheit ihrer IT-Infrastruktur neu definieren, weil immer mehr Mitarbeiter im Homeoffice arbeiten. Die ganzheitliche Sicherheitsarchitektur SASE (Secure Access Service Edge) wird sich deshalb in den kommenden Monaten…

    mehr lesen: SASE etabliert sich in der IT-Sicherheit

  • E-Mail Threat Report 2021

    E-Mail Threat Report 2021

    Einige der bedeutendsten Online-Bedrohungen für Unternehmen kommen nach wie vor per E-Mail. Endnutzer erhalten täglich Mails und diese können leicht gefälscht werden, um als legitim zu erscheinen. Kein Wunder, dass…

    mehr lesen: E-Mail Threat Report 2021

  • Junge Mitarbeiter wünschen sich Transparenz

    Junge Mitarbeiter wünschen sich Transparenz

    Werden neue Technologien wie beispielsweise künstliche Intelligenz Teil des Arbeistalltages wünscht sich ein Großteil der unter 31-Jährigen, darüber informiert zu werden. Dies geht aus einer Studie des IT-Security-Anbieters Kaspersky hervor.…

    mehr lesen: Junge Mitarbeiter wünschen sich Transparenz

  • Aktuelle Lage gut, Ausblick verschlechtert sich

    Aktuelle Lage gut, Ausblick verschlechtert sich

    Schlechtere Stimmung als noch im Juni. Geschäftsklima-Index des Ifo Instituts hat in der aktuellen Erhebung im Vergleich zum Vormonat nachgegeben.

    mehr lesen: Aktuelle Lage gut, Ausblick verschlechtert sich

  • Partnerschaft zwischen Trebing + Himstedt und Celonis

    Partnerschaft zwischen Trebing + Himstedt und Celonis

    Trebing + Himstedt hat die Partnerschaft mit Celonis bekanntgegeben. Die Unternehmen wollen zukünftig beim Thema Process Mining zusammenarbeiten.

    mehr lesen: Partnerschaft zwischen Trebing + Himstedt und Celonis

  • Firewall mit SSL Inspection

    Firewall mit SSL Inspection

    Lancom Systems erweitert sein Angebot an Rackmount-Firewalls für KMU. Die neue Lancom R&S Unified Firewall UF-360 ist eine Komplettlösung für Cybersicherheit, die moderne Cybersecurity-Technologien wie Unified Threat Management (UTM) mit…

    mehr lesen: Firewall mit SSL Inspection

  • Neuer CTO bei Rockwell

    Neuer CTO bei Rockwell

    Rockwell Automation hat einen neuen CTO. Zum 1 Juli hat Cyril Perducat das Amt des Chief Technology Officers übernommen.

    mehr lesen: Neuer CTO bei Rockwell

  • Peter Schoppe leitet Aras Software

    Peter Schoppe leitet Aras Software

    Aras Software hat einen neuen Geschäftsführer. Peter Schoppe hat mit Wirkung zum 1. Juli die Leitung des Plattformanbieters übernommen.

    mehr lesen: Peter Schoppe leitet Aras Software

  • Nachhaltig produzierter Helikopter

    Nachhaltig produzierter Helikopter

    Er ist schnell, leicht und verbraucht wenig Treibstoff: Der Hochgeschwindigkeits-Helikopter Racer kann Fluggeschwindigkeiten von bis zu 400km/h erreichen. Die Schalenbauteile seiner Außenhaut werden mit einem neuartigen Fertigungsverfahren hochautomatisiert hergestellt. Ein…

    mehr lesen: Nachhaltig produzierter Helikopter

  • Dualis nimmt Arbeit im neuen Hauptsitz auf

    Dualis nimmt Arbeit im neuen Hauptsitz auf

    Dualis hat den neuen Hauptsitz des Unternehmens in Dresden bezogen. Der reguläre Arbeitsbetrieb begann am 19. Juli.

    mehr lesen: Dualis nimmt Arbeit im neuen Hauptsitz auf