CGTechs OptiPath und Force Module liefern synergistische Performance

Vor drei Jahren sprach Vericut-Entwickler CGTech mit den Programmierern Don Lahr und Mike Triplett vom Luftfahrt- und Medizintechnik-Lohnfertiger Ultra Machining Company (UMC) über deren Nutzung von Vericuts OptiPath-Wissensbasierter Bearbeitungsmodul. Sie hatten kürzlich ein Update installiert, das eine Anpassung enthielt, die sie CGTech angefordert hatten.

Der Erweiterungswunsch – Vericut SCR #16986 – vereinfachte Vorschubänderungen über bedienerzugängliche Makrovariablen, straffte Einrichtungen und eliminierte die Notwendigkeit, die Programmierabteilung für einfache Variablenanpassungen einzubeziehen.

Lahr und Triplett sind heute noch bei UMC, ebenso Cory Mahn, 12-jähriger Mitarbeiter, der kurz nach dem Update die Programmierungsabteilung verstärkte. Damals gab es Diskussionen über CGTechs neu veröffentlichtes Force-Modul, ein physikbasiertes Werkzeugpfad-Optimierungstool, das Zykluszeiten um 25 % oder mehr reduzieren soll, aber UMC hatte keine unmittelbaren Implementierungspläne.

UMC, Luftfahrt- und Medizintechnik-Lohnfertiger in Monticello, Minnesota, beherbergt Dutzende moderner CNC-Werkzeugmaschinen. Das Unternehmen nutzt Vericut von CGTech seit über 15 Jahren.

Die Pläne änderten sich im Februar 2020, als UMC den ersten Force-Test an einem langlaufenden Auftrag durchführte. „Wir schnitten ca. 10 % Zykluszeit bei dieser Teilenummer, was dem Unternehmen fast 13.000 $ einsparte“, sagt Lahr. Die Ergebnisse beeindruckten das Management genug, um in die Software zu investieren. „Nicht so große Einsparung wie später mit Force erreicht, aber es öffnete die Augen für den Wert des Voranschreitens.“

Das Werkstück: Medizinbauteil aus 304L-Edelstahl, ca. 2×3×0,5 Zoll. Größtes Werkzeug: 0,75-Zoll-4-Schneiden-VHM-Schaftfräser, kleinstes 1/32 Zoll, axiale Schnitttiefe 0,001–0,002 Zoll pro Pass. Lahr merkt an, dass Force den größten Nutzen beim Schruppen und Vorschlichten brachte, aber selbst bei sehr kleinen Werkzeugen half es, Werkzeugpfade so zu optimieren, dass Werkzeugbruch auf null sank bei oft verbesserter Zykluszeit. „Definitiv auch Vorteil für Werkzeugstandzeit.“

Standort-Updates und Automatisierungsschub

Jüngste Änderungen bei UMC beeinflussten die Entscheidung für Force. Noch in zweiter Generation Familienbesitz, aber Mitarbeiterzahl verdoppelt auf fast 200. CNC-Maschinenanzahl gestiegen. Jetzt mehrere Okuma M460V-5AX 5-Achs-Vertikalbearbeitungszentren, ein Paar Okuma 4-Achs-MB-46VAE und drei Matsuura MX-520 5-Achs-Bearbeitungszentren – zwei mit 4-Stationen-Palettenpools.

Wegen Fachkräftemangel wird automatisiertes Maschinenbeschicken für UMC und andere Lohnfertiger jährlich wichtiger.

Trotz höherer Belegschaft steigt Shopfloor-Automatisierung. „Schwer, Fachkräfte zu finden, also fügen wir Roboter an einigen Dreh- und Fräsmaschinen hinzu“, sagt Mahn. „Ermöglicht leicht bemanntes oder sogar unbemanntes Fahren, obwohl Losgrößen klein sind. Wir haben auch Spannmittel aufgerüstet und machen Offline-Werkzeugeinstellung.“

OptiPath vs. Force im Vergleich

Zum Zeitpunkt der Erstellung hat UMC 20 verschiedene Teilenummern mit Force optimiert. Zykluszeitverbesserungen reichen von 3 bis 28 %, aber Lahr betont: UMC wird die Investition im ersten Jahr drei- bis vierfach amortisieren.

Wer mit Werkzeugpfadoptimierung vertraut ist, fragt sich: Wenn UMC schon OptiPath nutzte, warum in Force investieren? Beide versprechen kürzere Zykluszeiten und bessere Werkzeugstandzeit, beide lösen Probleme mit Werkzeugbiegen, Eckenrattern etc. War die OptiPath-Investition umsonst? Nicht im Geringsten, erklärt Gene Granata, CGTechs Produktmanager für Vericut.

„Force und OptiPath sind unterschiedliche Produkte mit unterschiedlichen Optimierungsansätzen, aber jedes ergänzt das andere. OptiPath misst keine Schnittkräfte. Es nutzt volumetrische Optimierung oder Spanndickenmessung. Force misst auch Spanndicke, hat aber zusätzliche Checks: Überwachung von Schnittkräften oder Spindelleistung, Vorhersage von Werkzeugbiegung. In beiden Fällen wird Materialabtrag konstant gehalten durch Vorschubanpassung und Unterteilung von Werkzeugpfadbewegungen für konsistente, nahezu ideale Bearbeitungsbedingungen pro Werkzeug.“

Verschiedene Werkzeuge für verschiedene Situationen

Letztlich haben beide Software ihre optimalen Einsatzfälle. Granata empfiehlt Force für harte, schwer zerspanbare Materialien, wo geringe, spontane Spitzen in Werkzeugbelastung große Probleme an Werkzeugen und Spindeln verursachen. OptiPath empfiehlt er für weiche Metalle wie Aluminium, Baustahl, Grauguss – wo das Ziel schnelle Materialabtragung ist (statt konstanter Spanndicke) oder wo Schnittbedingungen nie unsichere Kraft-/Leistungsniveaus erreichen.

Laut Granata nutzen viele OptiPath-Kunden ihre bewährten OptiPath-Strategien weiter, besonders bei harten/schwer zerspanbaren Materialien, und OptiPath bei Werkzeugen, die diese Optimierung begünstigen. Kein One-Size-Fits-All.

„Es kommt auf die bevorzugten Strategien an. OptiPath-Power-User fügen Force-Optimierung zur OptiPath-Lizenz hinzu und rufen beide ab. Dann kann man werkzeugweise wählen. Programmierer können sogar Strategien während eines Werkzeugpfads wechseln für effektivste Optimierung. Beide sind komplementär für maximal mögliche Optimierungsstrategien.“

UMCs Programmiererteam bestätigt dies. Mahn: Force senkte Zykluszeit auf zuvor per OptiPath gelaufenen Jobs im Schnitt um weitere 5–6 %. Nebeneffekt: Force reduziert auch Programmierzeit. „Mit Force müssen wir in der CAM-Software nicht mehr so exakt beim Werkzeugpfad sein“, sagt Lahr. „Größte Umstellung für mich: Force machen lassen. Es schlägt oft Vorschub vor, der mindestens doppelt so hoch ist wie meiner – aber wenn man es laufen lässt, macht Force es richtig.“