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Spezielle Konstruktionsmethodik lässt aus einem Produkt viele Varianten entstehen

15.07.2008
Bei der Entwicklung und Konstruktion von Werkzeugen unterschiedlicher Größe sind meist wiederkehrende Bauteile oder Elemente zu beobachten. Um diese für ein neues Werkzeug nicht jedesmal neu konstruieren zu müssen, steht mit Variable Mould Tooling Design (VMTD) eine Konstruktionsmethodik zur Verfügung, mit der ohne größere Aktion zahlreiche Varianten generiert werden können.

Variable Mould Tooling Design (VMTD) steht für Formkonstruktionen die nach einer Konstruktionsmethodik erzeugt werden, deren Ziel darin besteht aus einem erzeugten Produkt möglichst viele Varianten erstellen zu können, ohne dabei auf die größtmögliche Flexibilität verzichten zu müssen.

Am Beispiel einer Druckgussform, die mit Catia V5 erzeugt wurde, wird aufgezeigt, welche Möglichkeiten eine assoziativ-parametrische Konstruktion bietet. Die im Allgemeinen angewendete Konstruktionsmethode basiert auf der Verwendung von Einzelteilen und Normteilen aus Bibliotheken und Katalogen ecetera oder der Änderung einer bestehenden fertigen Konstruktion (soweit es sinnvoll ist). Dabei müssen die Einzelteile geladen und in die Produktstruktur eingebunden werden und es müssen Bedingungen erzeugt werden um die Teile zueinander zu positionieren.

Bisherige Konstruktionsmethoden wenig änderungsfreundlich

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Diese Vorgehensweise ist zeitintensiv und wenig änderungsfreundlich, zumal bei Änderungen von Normteilen das Teil ausgetauscht werden muss. Die Änderung einer bestehenden Konstruktion bringt nur eine Einsparung, wenn die Dimensionen nicht wesentlich geändert werden muss, und es ergibt sich bei dieser Vorgehensweise ein nicht unerhebliches Fehlerpotenzial.

Aus diesen Erfahrungen heraus entstand der Gedanke einen neuen Ansatz zu suchen, mit dem eine flexible Konstruktion möglich ist. Voraussetzung dafür ist ein modernes CAD-System wie Catia V5.

Ziel der angewandten Konstruktionsmethode ist einerseits die Dimension der einzelnen Teile in Anlehnung an die üblichen Abmessungen zu variieren und andererseits den Aufbau an spezielle Anforderungen (Vorgaben nach Lastenheft) anzupassen. So lassen sich die Abmessungen der Formrahmen von zirka 500 mm × 500 mm × 100 mm, bis zu jeder gewünschten Größe ändern (kleinere Abmessungen sind auch möglich, erfordern aber das Eingreifen des Konstrukteurs wegen möglicher Kollisionen beispielsweise im Bereich Auswerferplatten und aufgrund der Stichmaße der Auswerferkupplungen), selbstverständlich auch asymmetrisch beispielsweise 500 mm × 900 mm × 100 mm beziehungsweise 900 mm × 500 mm × 100 mm, die Werte können natürlich auch frei gewählt werden.

Dabei läuft das Update automatisch über den ganzen Aufbau durch, das heißt:

-Rahmen AS uns ES sowie die Aufspannplatte nehmen die neuen Abmessungen an.

-Werkzeugführung, Werkzeugzentrierung und die Verschraubung der AS-Seite behalten Ihre relativen Positionen.

-Die Breite vom Spannrand AS-Seite wird beibehalten (der Unterbau wird angepasst).

Gleiches gilt natürlich auch bei Änderung der Abmessungen der Einsätze:

-Die Größe der Taschen für die Einsätze in den Formrahmen passt sich automatisch an.

-Die Verschraubung der Einsätze und die Rückdrückstifte behalten Ihre relative Position.

-Die Größe der Auswerferplatten passt sich an, die Auswerferplattenführung behält ihre relative Position.

-Die Leisten im Unterbau passen sich an.

Die Liste ließe sich beliebig fortsetzen, eine Demonstration der Funktionalität ist daher angebrachter. Drei Anmerkung seien aber hier noch erwähnt: Bei Änderung der Höhe, beispielsweise des Rahmen AS, passen sich innerhalb der vorgegebenen Abstufung die anderen Bauteile (Führungssäulen) automatisch an. Die Schrauben werden bei jeder Änderung der Höhe automatisch in der Länge neu berechnet.

Software übernimmt Berechnung der Änderungen

Wird der Durchmesser einer Schraube geändert (beispielsweise von M10 auf M16) so wird die Schraubenlänge unter Berücksichtigung der Mindesteinschraubtiefe neu berechnet, das gilt ebenso wenn der Faktor für die Berechnung der Mindesteinschraubtiefe geändert wird. Zusätzlich werden die Kopfsenkung, die Durchgangsbohrung, das Kernloch, das Gewinde, die Tiefe der Kernlochbohrung und die Tiefe vom Gewinde automatisch angepasst.

Zu beachten ist darüber hinaus die Anpassung an spezielle Vorgaben. Die Struktur der Konstruktion ist darauf ausgerichtet vorhandene Bauteile den Erfordernissen anzupassen (geometrisch) oder diese auszutauschen. Die Referenzen zur Positionierung sind eindeutig definiert. So sind zum Beispiel die notwendigen Referenzen zur Positionierung von Schiebereinheiten schon hinterlegt.

Vom CAD-System generierte Elemente werden nicht weiterverwendet

Der gesamte Aufbau basiert auf den von der Schwenke-Konstruktion erzeugten Elementen, das heißt keine vom System generierten Elemente sind in der Konstruktion weiterverwendet worden. Diese Vorgehensweise garantiert Prozess- und Updatesicherheit und dient einer reproduzierbaren Konstruktionsmethode. Da die verwendeten Einzelteile der Grundausstattung einer Druckgussform entsprechen ist eine geometrische Anpassung sinnvoll.

Vorgesehen ist, diese Entwicklungsbasis entsprechend den Vorgaben (Lastenheft oder ähnlichem), weiterzuentwickeln. Die Weiterentwicklung bietet Schwenke-Konstruktion als Dienstleistung an, dabei kommen (nach Kunden-Vorgaben) speziell entwickelte VP‘s (Variable Parts) zur Anwendung. Diese gewährleisten die gewohnte Flexibilität und sind voll kompatibel mit dem Formaufbau und dessen Schnittstellen.

Einzelteile existieren bereits als CAD-Zeichnung

Da zu allen Einzelteilen bereits eine Zeichnung existiert ist es sinnvoll, nach der Anpassung an die Vorgaben, den Datensatz als Vorlage zu sichern. Bei der Anwendung der Vorlage, in der projektbezogenen Konstruktion lassen sich vollkommen problemlos andere Teile hinzufügen, da das Produkt in einzelne Bereiche unterstrukturiert ist (beispielsweise ES-Seite als Unterprodukt). Diese Struktur gewährleistet auch, dass zeitgleich an verschiedenen Unterprodukten gearbeitet werden kann.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass es sich um den ersten Formaufbau handelt der sich mit so hoher Flexibilität den Anforderungen der modernen Konstruktion stellt. Die Automatisierung von konstruktiven Prozessen bewegt sich auf einem Niveau das dem Konstrukteur Raum gibt, seine Kreativität zielgerichtet dort einzusetzen wo es erforderlich ist.

Harald Schwenke ist Inhaber der Schwenke-Konstruktion und als Dienstleister in 73614 Schorndorf tätig.

Harald Schwenke | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/digitalefabrik/cadcam/articles/136660/

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