Nesting-Software fördert die Produktivität der Teileprogrammierung

Mit der neuesten Software zum Verschachteln von Teilen steigern Verarbeiter und Metallschneider die Fertigungsproduktivität erheblich

Intelligentere, schnellere Nesting-Softwareprogramme mit besserer Automatisierung und anderen wichtigen Verbesserungen helfen Verarbeitern und Metallschneidern in Lohnfertigern und anderen Bauunternehmen, einen Produktivitätsschub in ihren Fabrikbetrieb zu bringen. Die Beschleunigung von Werksprozessen ist immer der Schlüssel, aber dies mit optimaler Effizienz, die durch neue Verschachtelungswerkzeuge und -techniken erzielt wird, verschafft den Geschäften einen Vorteil gegenüber der Konkurrenz.

Nesting-Softwaresysteme werden von einem breiten Spektrum der Fertigungsindustrie eingesetzt, von kleinen Lohnfertigern bis hin zu mittelgroßen und großen Fertigungsbetrieben, die eine Reihe von Metallschneidesystemen einsetzen, von Laserschweiß- und -schneidegeräten bis hin zu Wasserstrahl-, Plasma- und Autogenschneiden Systeme. Das Erzielen der richtigen Ausbeute beim Schneiden von Flachblechen ist ein wichtiges Ziel für Werkstätten, zusammen mit der Gewährleistung eines hohen Sicherheitsniveaus, der Senkung der Kosten und der Beschleunigung des Betriebs mit den neuesten vernetzten Systemen und Automatisierungsgeräten.

Nesting für Spitzenerträge

Während Hersteller immer die besten Erträge aus ihren Verschachtelungsprogrammen erzielen möchten, ist dies nicht der einzige Faktor, auf den Manager achten sollten, wenn sie die beste Verschachtelungslösung für ihren jeweiligen Betrieb suchen, bemerkte James Lindsey, SigmaNest-Produktmanager, SigmaTEK Systems LLC (Cincinnati ).

„Normalerweise gibt es bei Verschachtelungssoftware mehrere Dinge, auf die die Leute achten, um die Produktivität zu messen“, sagte Lindsey. „Nesting Yield ist einer davon. Es ist das einfachste. Wir gehen noch ein bisschen weiter. Es geht nicht nur um Ausbeute, sondern darum, die Teile für den Downstream vorzubereiten.“

Drei oder vier Bestellungen dicht beieinander zu haben, kann nach Möglichkeit hilfreich sein, um gute Ausbeuten zu erzielen – die größtmögliche Anzahl von Teilen aus einem bestimmten Materialbogen. Die Automatisierung des Prozesses mit NC-Optimierung, die Automatisierung der Verschachtelung und des NC-Werkzeugwegs tragen ebenfalls erheblich zur Steigerung der Produktivität bei.

„Bei der Rendite ist alles in Ordnung“, sagte Lindsey. „Abhängig von den Teilen, die Sie ausführen, können es 80–90 % sein, aber es kann auch zwischen 60 und 90 % liegen. Wenn Sie hauptsächlich rechteckige Teile erstellen, sind diese 90 % genau dort, wo Sie sein möchten.“

Wenn ein Geschäft kreisförmige Teile schneidet, gibt es keine gute Möglichkeit, hohe Verschachtelungserträge zu erzielen. „Nehmen Sie einfach eine Scheibe, mit dem Verschachteln runder Teile kann ich nicht viel anfangen. Es wird etwas Schrott geben. Wir nehmen dieses Stück heraus, und das nennen wir einen Überrest, und einige Leute entscheiden sich dafür, es zu verschrotten. Wenn es sich um Baustahl handelt, machen wir uns darüber normalerweise keine Sorgen und wir haben Tools, um damit umzugehen.

„Unsere Kunden haben in der Regel eine große Auswahl an Maschinentypen und -marken, und sie wollen eine Software, die alle ihre Maschinen laufen lässt, ohne dass die Funktionalität der Maschinenfähigkeit verloren geht“, fügte Lindsey hinzu. „Das Importieren von Daten mit bestehenden Systemen und das Exportieren von Daten in MRP-Systeme ist immer wichtig.“

Die neueste SigmaTEK SigmaNest X1 Version 1.3 fügte Unterstützung für 64-Bit-Windows-Betriebssysteme hinzu, was an Geschwindigkeit zunahm, und weitere Verschachtelungsverbesserungen steigerten die Erträge um 2–4 % oder mehr, sagte Lindsey. Weitere Verbesserungen der Verschachtelungsausbeute werden in der nächsten Version von SigmaTEK erwartet, die diesen Monat erscheinen soll. Dieses Update wird weitere Verbesserungen der NC-Werkzeugwege in den Teilehandhabungssystemen hinzufügen, sagte Lindsey, sowie die NC-Funktion mit den neuesten Faserlasern. „Wir haben auch damit begonnen, Teile von SigmaNest SX, einer 3D-Version von SigmaNest, zu veröffentlichen“, fügte er hinzu.

Automatisierte Verschachtelung, Cloud-Optionen

Wenn Shop-Manager überlegen, ob Teile verschachtelt werden sollen oder nicht, gibt es wirklich nur eine gute Antwort. Die einzige Möglichkeit, das Material und die beteiligten Maschinen vollständig zu optimieren, ist eine gute Verschachtelungsfähigkeit. „Es spielt keine Rolle, welchen Prozess Sie verwenden, die Antwort wäre dieselbe. Wenn Sie über Verschachtelung sprechen, sprechen Sie über die bestmögliche Nutzung des Materials“, bemerkte Laura Blackmon, Manager, Softwareprogrammierung, ESAB Cutting Systems (Florence, SC), ein Hersteller von Schweiß-, Plasma- und Autogenschneiden Systeme.

In Fertigungsstätten müssen Fabrikarbeiter große Stücke aus Stahlblech und Metall, die oft Stücke mit einer Größe von bis zu 10 × 20′ (3 × 6 m) groß sind, mit Kränen und anderer Automatisierung einziehen, sagte Blackmon. „Man muss ziemlich viel be- und entladen, es gibt viele Sicherheitsanforderungen zu berücksichtigen“, fügte sie hinzu. „In dieser Zeit wird die Maschine nicht genutzt, es wird nicht geschnitten. Beim Verschachteln werden alle Teile gesammelt, diese auf einem Stück Platte gesammelt, und beim Verschachteln erhalten Sie eine viel höhere Ausnutzung des Materials. Außerdem verkürzen Sie die Produktionszeit um mindestens 50 %, vielleicht sogar um 75 % – es gibt also einen großen Unterschied zwischen Verschachtelung und Nicht-Verschachtelung.“

Mit der neuesten Verschachtelungssoftware Columbus III von ESAB können Bediener ihre automatisierten Verschachtelungsfunktionen nutzen, um Verschachtelungsaufgaben um Mitternacht festzulegen, sagte sie, und die Aufträge eines Geschäfts werden mit optimaler Verschachtelung für jeden Auftrag und jeden Kunden programmiert. „Ohne ein Verschachtelungsprogramm ist dies nicht effizient möglich. Ein weiteres großes Thema bei den Kunden ist die Gewährleistung der Arbeitssicherheit. Wenn wir über Sicherheit sprechen, ist das Teil der Kostensenkung“, sagte sie. „Die Lohnkosten für Arbeiter gehen durch die Decke, und wenn man sich mit den Sicherheitskosten befasst, wird das zu einem sehr, sehr großen Problem.“

Nesting ermöglicht es den Geschäften auch, die Zeit, die die Mitarbeiter für das Kommissionieren und Platzieren von Material aufwenden, drastisch zu reduzieren, sagte Blackmon. „Wenn diese Maschine nicht läuft, dieses Plasma nicht läuft, bekomme ich keine Amortisation“, sagte sie. „Alles unter 75 % [Maschinenlaufzeit/Auslastung] ist sehr unproduktiv.“

Zwei neue Funktionen haben Columbus-Benutzern geholfen, darunter ein neuer Job-Wizard und neue Cloud-basierte Software-Tools, sagte Blackmon. Der Auftragsassistent ermöglicht Auftragseingangsabteilungen, ihre Aufträge für die nächtlichen Nesting-Operationen einfach in Columbus abzugeben. „Columbus versteht den Bestand des Unternehmens; um Mitternacht beginnt das Nisten und wenn der Laden morgens öffnet, sind die Nester bereits fertig. Wir sind komplett auf Automatisierung umgestiegen.“ Die Software verschachtelt Jobs automatisch und kann verschiedene Materialien und Materialstärken berücksichtigen, und die Zeichenwerkzeuge des Programms funktionieren mit allen wichtigen verfügbaren 3D-CAD-Volumenmodellierungspaketen.

Der zweite große Fortschritt sind die neuen CutCloud- und WeldCloud-Datendienste des Unternehmens, die ESAB im September auf einer Messe in Düsseldorf, Deutschland, vorführte und die im November auf der FABTECH-Messe in Chicago zu sehen sein wird. Die Cloud-basierten Datenfreigabe-Tools CutCloud und WeldCloud eliminieren die Person mit der Zwischenablage, die den Prozess analysiert, bemerkte sie, und verarbeiten stattdessen Echtzeitdaten mit webbasierten Tools, um Fabrikprozesse schneller und vollständiger zu analysieren.

„Der technische Fortschritt in der CutCloud besteht darin, dass es den Unternehmen ermöglicht, den Kreislauf zurück zu den Managern zu schließen“, sagte Blackmon. „Unsere Kunden werden intelligenter und produktiver, und der Weg dazu ist, Ihren Prozess zu verstehen. Das wird einen großen Unterschied machen.“

Steigerung des Endergebnisses

Die Automatisierung der Fertigungslinie mit besseren Mischungen kann oft zu einer Senkung der Schnittkosten für Fertigungsbetriebe führen. „Traditionell haben Verarbeiter den Ansatz gewählt, Aufträge separat auszuführen. Es macht es einfacher, die Teile/Kunden getrennt zu halten, um Aufträge im gesamten Geschäft zu verfolgen und Kosten zuzuweisen“, sagte Doug Wood, General Manager von Radan, Americas, für Vero Software (Cheltenham, UK, und Tuscaloosa, AL). „Nesting-Lösungen haben sich heute wirklich weiterentwickelt, um Blechfertigern zu ermöglichen, die Aufträge mehrerer Kunden zu kombinieren und die Teile im Auge zu behalten.

„Das Kombinieren von Aufträgen und das Produzieren der Teile, die Sie benötigen, wenn Sie sie brauchen, hilft bei der Materialauslastung und den Maschinenlaufzeiten“, fügte er hinzu. „Die Nesting-Systeme können auch in das MRP- oder ERP-System eines Unternehmens integriert werden, um die Produktionsanforderungen zu erfüllen. Sobald die Nester generiert sind, können Etiketten hergestellt oder Teile zur Identifizierung automatisch geätzt werden.“

Hersteller profitieren laut Wood nicht nur von einer höheren Materialausnutzung, sondern auch von einer höheren Maschineneffizienz, indem sie die Maschine möglichst mit vollen Blechen laufen lassen und so die benötigten Teile und Mengen herstellen.

Einige der neuesten Verbesserungen an Radans Version 2018 beinhalten eine neue Nesting Engine in der aktualisierten Version, die diesen Monat eingeführt wird, sagte Wood. Die Software wird die Auslastung pro Blatt und den gesamten Verschachtelungsauftrag oder das Verschachtelungsprojekt berücksichtigen, sagte er.

„Zusätzlich haben wir Radmanager entwickelt, ein neues Produkt, das die Herausforderungen beim Verschachteln mit mehreren Ingenieuren und mehreren Maschinen angeht“, fügte Wood hinzu. „Radmanager bietet eine Lösung mit Transparenz über mehrere Maschinen oder Arbeitszentren für mehrere Bediener, die Flexibilität bei den Produktionsanforderungen ermöglicht. Wenn eine Maschine wegen vorbeugender Wartung oder Reparatur ausfällt, können Sie schnell erkennen, ob eine der anderen Schneidemaschinen verfügbar ist, und die Produktion verlagern. Radmanager bietet auch Funktionen, um Teile wegen Qualität oder Toleranz abzulehnen und sie wieder in den Verschachtelungsplan aufzunehmen.“

Hersteller in der Fertigungsindustrie suchen in erster Linie nach benutzerfreundlichen Nesting-Lösungen, die 2D- und 3D-Daten schnell und einfach importieren können, sowie nach Software, die auch die Produktionsanforderungen von MRP-Systemen bewältigt, sagte Wood. „Sobald die Teile verschachtelt sind, kann die Leistung nachverfolgt werden, was für Materialausnutzung und Maschinenlaufzeiten erreicht wurde. Darüber hinaus sind die Generierung der erforderlichen Berichte und Teileetikettinformationen oder das automatische Ätzen der Teilenummer zu Identifikationszwecken Fähigkeiten, nach denen Hersteller suchen.“

Die heutige Verschachtelungssoftware werde in allen Branchen eingesetzt, die mehrere Formen und Mengen verarbeiten, fügte er hinzu. „Wir hatten Anfragen zur Verschachtelung von Komponenten für Holz, Kunststoff, Nylon, Glas, Blech und Blech – und wir hatten sogar eine Anfrage zur Verschachtelung auf Schokolade.

„Jede unterschiedliche Maschine hat ihre eigenen Eigenschaften, erforderlichen Blechränder, Teileabstände und Rotationswinkel“, sagte Wood. „Eine gute Verschachtelungslösung sollte Anpassungen im Handumdrehen vornehmen können. Wenn also mein Wasserstrahl heute außer Betrieb ist, müssen alle heute benötigten Teile zu meiner CNC-Stanzpresse umgeleitet werden, und Teile mit unterschiedlichen Abstandsanforderungen und Werkzeugen [müssen] angewendet werden, um die Teile auf der Stanzpresse herzustellen .“

Effizienz erfordert auch, dass Nesting mit der CAM-Software des Unternehmens verbunden sein muss, fügte er hinzu. „Ein Loch verschieben, eine Einführung ändern oder eine Last-Minute-Änderung vornehmen – das ist eine Realität in einer Fertigungsumgebung“, bemerkte Wood. „Idealerweise ist es auch in Ihr Konstruktionssystem integriert, damit Sie eine Baugruppe direkt in Ihr Nest-Projekt ziehen und die Abwicklungen während des Prozesses berechnen können, ohne dass Teiledateien exportiert/importiert werden müssen.“

Geschwindigkeit und Genauigkeit sorgen für Produktivität

Viele neue Funktionen in der fortschrittlichen Verschachtelungssoftware von heute sorgen für Teileproduktivität mit schnelleren Schnittzeiten und besserer Genauigkeit, bemerkte Derek Weston, Produktmarketingmanager für CAD/CAM-Produkte bei Hypertherm (Hannover, NH), Entwickler von Wasserstrahl- und Plasmaschneidmaschinen, mit diesen Gewinnen durch effizienteren CAD-Import, schnelleres Verschachteln oder Schnitttechniken, die die Gesamtschnittzeit reduzieren. Er stellte beispielsweise fest, dass die Rapid Part-Technologie von Hypertherm eine bis zu 100 %ige Steigerung der Teile pro Stunde ermöglichen kann und die True Hole-Technologie plasmageschnittene, verschraubungsfertige Löcher in Baustahl liefern kann, wodurch die Notwendigkeit sekundärer Bohrvorgänge entfällt.

Verbesserungen bei der schnelleren Programmierung, Benutzerfreundlichkeit und Kostensenkungen durch Materialeinsparungen summieren sich, und Weston sagte, dass fortschrittliche Verschachtelungssoftware überraschend einfach zu erlernen und zu verwenden ist, weniger Schritte erfordert und es den Benutzern ermöglicht, Aufgaben schneller zu erledigen. „Das beschleunigt nicht nur den Programmierprozess, sondern erleichtert auch die Einarbeitung neuer Mitarbeiter“, sagt er. „Wenn Sie zu einer fortschrittlichen Verschachtelungssoftware wechseln, sehen Sie möglicherweise eine sofortige Verbesserung der Materialausnutzung. Dies liegt an den ausgeklügelten Algorithmen und Optimierungstechniken, die beim automatischen Verschachteln verwendet werden, und an der Effizienz, die durch das Plattenmanagement und die Verarbeitung von Arbeitsaufträgen erzielt wird. Selbst eine kleine Verbesserung der Materialnutzung kann Zehntausende von Dollar pro Jahr einsparen.“

Zu den neuen technischen Durchbrüchen gehört die vollständige Unterstützung der Hypertherm ProNest-Software für ihre SureCut-Technologien, einschließlich True Hole und Rapid Part, fügte er hinzu, die automatisch ohne Bedienereingriff geliefert werden, und True Bevel, das die Einrichtungszeit für Fasen erheblich reduziert. SureCut-Technologien werden ohne die Notwendigkeit hochqualifizierter Bediener angewendet, stellte er fest.

Einige neue Funktionen, die in ProNest 2017 v12.1 verfügbar sind, umfassen die dynamische Ausrichtung, die eine verbundene Spalte oder Reihe von rechteckigen Teilen erstellt, die auf einer Seite ausgerichtet sind, und ausgerichtete Teile können mit einer gemeinsamen Linie oder Brücke verbunden werden. Dies ermöglicht das Fallenlassen des Teils mit einem einzigen Schnitt entlang der ausgerichteten Kante und vermeidet Kollisionen, da Teile freigegeben werden, wenn sich der Schneidkopf vom Teil wegbewegt. Weitere neue Funktionen von ProNest sind die Datensynchronisierung, die ProNest-Auftragsdaten in dem von ERP-Systemen benötigten Format exportiert, wenn Verschachtelungen fertiggestellt werden, und die Solidworks Bevel Detection, um abgeschrägte Kanten an Solidworks-Teilen zu identifizieren und ihnen während des Imports automatisch ProNest-Fasen zuzuweisen.

Verschachtelungsbedarf für Waterjets

Nicht jeder Hersteller muss sofort in Nesting-Software einsteigen, bemerkte Carl Olsen, Director of Software Products, OMAX Corp. (Kent, WA). „Nesting ist etwas, von dem ich den Wasserstrahl-Leuten eigentlich abraten möchte, gleich zu Beginn damit anzufangen, denn wenn die Leute danach fragen, ist es oft eine Fantasie darüber, wie sie ihre Maschinen verwenden werden, die nicht immer mit der Realität übereinstimmt, und das tun sie nicht wissen, was sie nicht wissen, und kaufen am Ende die falsche 20.000-Dollar-Software“, sagte Olsen. „Es gibt eine große Auswahl an Verschachtelungssoftware, die eine Vielzahl von Anwendungsfällen und Funktionssätzen hat. Welche Verschachtelungssoftware am besten geeignet ist, hängt also stark davon ab, wie sie verwendet wird. Es ist also etwas, das sorgfältig bewertet werden sollte, normalerweise am besten, nachdem man einige Monate Erfahrung mit seiner Maschine gesammelt hat, wenn klar wird, was tatsächlich benötigt wird.

„Es gibt ein paar Hauptgründe für eine Verschachtelung, aber nicht jeder Hersteller benötigt eine Verschachtelung. Hier sind jedoch die wichtigsten Dinge, die Nesting-Software für eine Werkstatt tun kann“, sagte Olsen, einschließlich „Material effizient mit Teilen zu füllen, um die Menge an Abfallmaterial zu minimieren und die Menge der in eine Materialplatte geschnittenen Teile zu maximieren.“ Zu den sekundären Funktionen der Verschachtelungssoftware gehören Verwaltungsfunktionen wie die Verfolgung von Resttafeln, Auftragsplanung und andere Funktionen, sagte er.

Die neueste OMAX-Software bietet Benutzern eine verbesserte automatische Werkzeugwegplanung, insbesondere unter Berücksichtigung der automatischen Werkzeugwegplanung für verschachtelte Bleche. „Dies kann verwendet werden, um die Verwendung von Nestern von Drittanbietern zu ermöglichen, die keine eigene Werkzeugwegplanung haben“, sagte Olsen.

Für viele Benutzer ist Benutzerfreundlichkeit bei Nesting-Software oft wichtig, sagte Olsen. „Die Fähigkeit, eine Materialbahn mit minimalem Ausschuss maximal zu füllen, ist oft ein Unterscheidungsmerkmal“, sagte er. „Manchmal sind es Integrations- und Automatisierungsmöglichkeiten. In anderen Fällen handelt es sich um ein einzigartiges Merkmal für einen bestimmten Prozess.“ Die Geschäfte, die eine Vielzahl von Formen in hoher Produktion schneiden, können die Verschachtelungssoftware optimal nutzen, fügte er hinzu.

Nesting-Software ist entscheidend für die effiziente Nutzung von Material und Bedienerzeit, bemerkte Kurt Mueller, Director of Product Management beim Wasserstrahlhersteller Flow International Corp. (Kent, WA). „Die Möglichkeit, Aufträge verschiedener Kunden, die dasselbe Material verwenden, effizient zu kombinieren, ermöglicht einen besseren Durchsatz für die Fertigungshalle und weniger Ausschuss“, sagte Mueller. Schließlich ermöglicht die Verschachtelungssoftware die Verfolgung und Wiederverwendung von Resten in einer Größe, die für andere Jobs geeignet ist.“

Die neuesten Software-Updates von Flow erweitern die Fähigkeit, eine Vielzahl von branchenüblichen Modellierungsformaten zu importieren, einschließlich der Arbeit mit Volumenkörpermodellen sowohl für das 2D- als auch für das 3D-Schneiden, fügte er hinzu. „Die Möglichkeit, eine Vielzahl von Formaten aufzunehmen, ermöglicht Fertigungsbetrieben Flexibilität und erfordert nicht, dass sie viele verschiedene CAD-Tools kaufen müssen, um Teile auf ihren Flow-Wasserstrahlmaschinen zu schneiden.“

Zu den Hauptmerkmalen einer guten Verschachtelungssoftware gehören das effiziente Packen von Formen auf ein Material, eine einfache Möglichkeit, Reste zu verfolgen und diese für zukünftige Verschachtelungen wieder in die Software einzufügen, sowie die Benutzerfreundlichkeit. „Um den größtmöglichen Nutzen aus Verschachtelungssoftware zu ziehen, muss sie für Programmierer mit so wenig Lernbarrieren wie möglich zugänglich sein.“

Metallhersteller profitieren sicherlich von einer besseren Materialausnutzung, aber Nesting-Software ist in jeder Branche nützlich, in der Flachmaterial verwendet wird – unabhängig von der Materialart, fügte er hinzu. „Unternehmen, die hochwertige Materialien wie Titan und andere Legierungen verarbeiten, werden noch größere Vorteile erzielen, wenn sie Teile effizient verschachteln.“