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.



  • Weniger Daten für geringere Emissionen

    Weniger Daten für geringere Emissionen

    Weltweit entstehen 6,4Mio.t CO2 durch den Speicherbetrieb in Rechenzentren. Dabei werden viele der gespeicherten Daten gar nicht mehr gebraucht – es handelt sich um sogenannte Dark Data.

    mehr lesen: Weniger Daten für geringere Emissionen

  • Cosmo Consult startet Geschäftsbereich ’Business Design’

    Cosmo Consult startet Geschäftsbereich ’Business Design’

    Seit April hat die Cosmo Consult-Gruppe einen neuen Geschäftsbereich gestartet. In diesem sollen Beratungsleistungen für Digitalisierungsprojekte gebündelt werden.

    mehr lesen: Cosmo Consult startet Geschäftsbereich ’Business Design’

  • Neuer Vertriebsleiter bei Creaform

    Neuer Vertriebsleiter bei Creaform

    Pierre Tanguy übernimmt bei Creaform die Vertriebsleitung für die DACH-Region und folgt damit auf Stefan Hoheisel.

    mehr lesen: Neuer Vertriebsleiter bei Creaform

  • Intralogistik und Produktion zusammenbringen

    Intralogistik und Produktion zusammenbringen

    Im Projekt BaSynaos wollen Synaos und das DFKI den Datenaustausch zwischen Assets aus der Produktion und der Logistik ermöglichen. Dabei greifen die Forschungspartner auf das im Vorgängerprojekt BaSys 4.0 entwickelte…

    mehr lesen: Intralogistik und Produktion zusammenbringen

  • Investitionen in Werkzeugmaschinen sinken

    Investitionen in Werkzeugmaschinen sinken

    Der Maschinenmarkt für Antriebe könnte bis 2030 jährlich um knapp 3 Prozent schrumpfen, Umsätze mit Werkzeugmaschinen für elektrische Antriebe wachsen hingegen mit mehr 10 Prozent. Dies prognostiziert die Unternehmensberatung McKinsey…

    mehr lesen: Investitionen in Werkzeugmaschinen sinken

  • IAB-Arbeitsmarktbarometer bei 102,4 Punkten

    IAB-Arbeitsmarktbarometer bei 102,4 Punkten

    Mit 102,4 Punkten verzeichnet das IAB-Arbeitsmarktbarometer den höchsten Stand seit Mai 2019. Das Risiko negativer Effekte durch die aktuelle Infektionslage bleibt jedoch bestehen.

    mehr lesen: IAB-Arbeitsmarktbarometer bei 102,4 Punkten

  • Ressourcenschonender 3D-Druck

    Ressourcenschonender 3D-Druck

    Im Projekt ’BioMe’ wollen die Projektpartner die Anwendung von additiver Fertigung im Automobilbau nachhaltiger gestalten.

    mehr lesen: Ressourcenschonender 3D-Druck

  • Geschäftsklimaindex steigt leicht an

    Geschäftsklimaindex steigt leicht an

    Im aktuellen Ifo-Geschäftsklimaindex beurteilen die Unternehmen ihre aktuelle Geschäftslage etwas besser als im März. Der Indexwert ist im 0,2 Punkte gestiegen.

    mehr lesen: Geschäftsklimaindex steigt leicht an

  • Siemens und Microsoft treten Open Industry 4.0 Alliance bei

    Siemens und Microsoft treten Open Industry 4.0 Alliance bei

    Die Open Industry 4.0 Alliance begrüßt zwei neue Mitglieder. Siemens und Microsoft sind dem Konsortium beigetreten.

    mehr lesen: Siemens und Microsoft treten Open Industry 4.0 Alliance bei

  • SAP-Cloudgeschäft nimmt Fahrt auf

    SAP-Cloudgeschäft nimmt Fahrt auf

    SAP hat im ersten Quartal positives zu vermelden. Das Cloud-Neugeschäft verzeichnete den schnellsten Anstieg seit 5 Jahren – die mit dem Kernprodukt S4/Hana erzielten Erlöse stiegen im Vergleich zum Vorjahr…

    mehr lesen: SAP-Cloudgeschäft nimmt Fahrt auf

  • Dateneingabe- und Pflege größte Herausforderung

    Dateneingabe- und Pflege größte Herausforderung

    In der Kurzstudie ’Variantenmanagement und Kundenbeziehungsmanagement’ zeigt der VDMA Software und Digitalisierung auf, in welchen Bereichen noch Optimierungspotenzial liegt.

    mehr lesen: Dateneingabe- und Pflege größte Herausforderung

  • VDMA WCM und 5G-ACIA unterzeichnen Kooperationserklärung

    VDMA WCM und 5G-ACIA unterzeichnen Kooperationserklärung

    VDMA WCM und 5G-ACIA unterzeichnen Kooperationserklärung Die VDMA Arbeitsgemeinschaft Wireless Communications for Machines (AG WCM) und 5G-ACIA haben eine Kooperationserklärung zum industriellen 5G verabschiedet.

    mehr lesen: VDMA WCM und 5G-ACIA unterzeichnen Kooperationserklärung