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9.1 Digitalisierung der Produktionsentstehung - CAxTechniken Der Produktentstehungsprozess in Unternehmen umfasst verschiedene betriebliche Abläufe: Entwicklung und Konstruktion, Arbeitsplanung, Fertigung, Montage und Qualitätssicherung. In allen diesen Bereichen verrichten die Beschäftigten entweder kreative oder dispositive, also planende oder steuernde Tätigkeiten. Heute: Unterstützung durch eine Vielzahl von Computeranwendungen Digitalisierung: Entwicklungs- und Durchlaufzeiten verkürzen Kunden schnell, zielgruppenspezifisch und kostenoptimiert zu bedienen Durch das Zusammenwirken der einzelnen Systeme entsteht eine CAxProzesskette, die in Abb. xx dargestellt ist und deren einzelne Technologien nachfolgend näher erläutert werden sollen.

CAD – Rechnerunterstütztes Konstruieren = (Computer Aided Design) Mit diesen Anwendungen werden zunächst virtuelle Bauteile konstruiert. - Bis 60er Jahre: per Hand gezeichnet (Tusche, Bleistift, Transparentpapier) - 2D-CAD-Systeme verlagert Zeichnungen auf Computer, aber Zeichnungen mussten von jeder Seite einzeln gezeichnet werden - 3D-CAD-Systeme ermöglicht es aus dem dreidimensionalen Modell alle Ansichten abzuleiten Die dabei generierten Daten lassen sich unterschiedlich nutzen: - Technische Kommunikation: - unternehmensinternen Informations- und Kommunikationsprozesse bei der Produktentstehung ( z.B. Fertigungsunterlagen) - und Informations- und Kommunikationsprozesse, die im weiteren Verlauf der Produktnutzung anfallen. (z.B. Reparaturhandbücher, Bedienungsanleitungen, Produktkataloge)

-

Simulationen und Berechnungen: Simulationen / Bewegungssimulationen (Wie arbeiten verschiedene Bauteile zusammen?) chemisch, physikalisch-technische Berechnungen o dynamische Festigkeitsanalysen o Betrachtungen zur Strömungsmechanik o Chemische Reaktionen o Wärme und Stofftransport

CAP- Rechnerunterstützte Arbeitsplanung = (Computer Aided Planning) Anhand von: - Arbeitspläne - Technische Zeichnungen - Materialbeschreibungen - Konstruktionsdaten … Werden folgende Aufgaben unterstützt: - Planung der Arbeitsvorgänge und deren Reihenfolge - Auswahl geeigneter Verfahren und Betriebsmittel zur Erzeugung der Produkte - Erstellung von Daten für die Steuerung von Betriebsmitteln - Arbeitsabläufe virtuell definieren und testen Auch Werkzeugmaschinen und Roboter können so konstruiert werden.

CAM- Rechnerunterstütztes Fertigen = (Computer Aided Manufacturing) Typische Funktionen der technischen Steuerung und Überwachung: - Fertigen, Handhaben, Transportieren und Lagern der Bauteile CAM für direkte Steuerung von: -

Arbeitsmaschinen Handhabungsgeräten Transport- und Lagersystemen computergestützten Fertigungsverfahren (NC-gesteuerte Maschinen) Systeme der innerbetrieblichen Logistik

NC-gesteuerte Werkzeugmaschinen -

Seit 60er Jahre: Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen sämtliche Arbeitsgänge ohne Eingriff des Maschinenbedieners (Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen) Früher: Maschine mit eigener Maschinensprache (über Lochstreifen) Heute: CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control) (Makro-Sprachen direkt auf Maschine programmiert oder mit Simulationsprogramm)

NC-Maschinen (Numerical Control): - Steuerprogramm enthält alle Produktionsdaten, die sich an der Maschine selbst nicht ändern lassen CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control): - Kleiner eingebauter Rechner, der Optimierung des Steuerprogrammes direkt an der Maschine zulässt Logistiksysteme Computergesteuerter Transport von Bau- und Maschinenteile zur Bearbeitungsstation. Materialflusssysteme - Steuerung betriebliche Lager, z.B. Senkrechtförderer in Hochregallagern - Innerbetrieblicher Transport über Transport- und Förderbänder oder fahrerlose Transportkarren Flexible Fertigungszellen - Werkzeugmaschinen einschließlich der Materialhandhabungssysteme zum Be- und Entladen ohne manuelle Eingriffe - Schaltung mehrere Arbeitsgänge, z.B. Bohren, Drehen, Fräsen

Flexibles Fertigungssystem (FFS) - ein computergestütztes Gesamtsystem für mehrere aufeinander folgende Arbeitsgänge für Werkzeugmaschinen und Materialhandhabungseinrichtungen

CAQ – Rechnerunterstützte Qualitätssicherung = (Computer Aided Quality Assurance).     

Erstellung von Prüfplänen und Prüfprogrammen Kontrollwerte erstellen und überwachen Eingangsprüfung der Materialien Qualitätsprüfung des Fertigungsprozesses Endkontrolle des Produkts

PPS – Produktionsplanung und –steuerung -

Fokus auf betriebswirtschaftliche Aspekte Planung, Steuerung, Überwachung der Produktionsabläufe (Angebotsverarbeitung bis Versand) Berücksichtigt Mengen-, Termin- und Kapazitätsaspekte Benötigt Produktionsdaten (Stückzahl, Zeichnungen, Arbeitspläne, Modelldaten,…)

Daten können in andere CAx-Systeme umgewandelt werden

CIM – Rechnerintegrierte Produktherstellung = (Computer Integrated Manufacturing) Grundlage: eine informationstechnische Vernetzung der technischen und organisatorischen Funktionen einzelner Bereiche. CIM umfasst daher das Zusammenwirken von CAD, CAP, CAM, CAQ und PPS.

Roboterplanung Auch die Steuerung von Robotern zählt zum Computer Aided Manifacturing. Um Roboter effektiv in Arbeitsprozesse und Abläufe zu integrieren, ist zum einen eine Planung des Zusammenspiels mit anderen Produktionsmitteln wie Materialflusssystemen oder flexiblen Fertigungszellen erforderlich. Zum anderen müssen die Programme für den Roboter selbst erstellt werden. Zu berücksichtigen sind dabei die Kinematik (also die Bewegung im Raum // per Hand gefahren, Knopfdruck, Programmierung von Simulationsbewegungen oder intuitive Methoden wie Vormachen), die Abläufe, mögliche Kollisionen und Bewegungsgeschwindigkeiten....