Fortschrittliche Nester-Software steigert Produktionseffizienz für Fertiger und Metallschneider

Mit der neuesten Software für das Nesten von Teilen steigern Fertiger und Metallschneider die Fertigungsproduktivität erheblich

Intelligentere, schnellere Nester-Softwareprogramme mit besserer Automatisierung und weiteren großen Verbesserungen helfen Fertigern und Metallschneidern in Lohnfertigungsbetrieben und anderen Fertigungsunternehmen, einen Produktivitätsschub in ihre Fabrikabläufe zu bringen. Das Beschleunigen von Werksprozessen ist immer entscheidend, aber dies mit optimaler Effizienz durch neue Nester-Werkzeuge und -Techniken zu tun, verschafft Betrieben einen Vorsprung gegenüber der Konkurrenz.

Nester-Softwaresysteme werden von einem breiten Spektrum der Fertigungsindustrie eingesetzt – von kleinen Lohnfertigern bis hin zu mittelgroßen und großen Fertigungsbetrieben, die eine Vielzahl von Metallschneidsystemen einsetzen, von Laserschweiß- und Schneidanlagen über Wasserstrahl-, Plasmaschneid- bis hin zu Oxyfuel-Schneidsystemen. Die richtigen Ausbeuten beim Schneiden von Flachblechen zu erzielen, ist ein zentrales Ziel für Betriebe, neben der Gewährleistung hoher Sicherheitsstandards, Kostensenkung und Beschleunigung der Abläufe durch modernste vernetzte Systeme und Automatisierungsausrüstung.

Nesten für maximale Ausbeute

Während Hersteller immer die besten Ausbeuten aus ihren Nester-Programmen erzielen wollen, ist dies nicht der einzige Faktor, den Manager bei der Suche nach der besten Nester-Lösung für ihren speziellen Betrieb beachten sollten, betont James Lindsey, SigmaNest-Produktmanager bei SigmaTEK Systems LLC (Cincinnati).

„Typischerweise gibt es bei Nester-Software mehrere Aspekte, an denen man die Produktivität misst“, sagt Lindsey. „Die Nester-Ausbeute ist einer davon. Sie ist der einfachste. Wir gehen einen Schritt weiter. Es geht nicht nur um Ausbeute, sondern darum, die Teile für nachgelagerte Prozesse vorzubereiten.“

Drei oder vier Aufträge nah beieinander zu bringen, kann helfen, gute Ausbeuten zu erzielen – also die maximal möglichen Teile aus einem gegebenen Materialblatt. Die Automatisierung des Prozesses mit NC-Optimierung, die Automatisierung des Nestens und des NC-Werkzeugpfads, steigern die Produktivität enorm.

„Bei der Ausbeute ist alles möglich“, sagt Lindsey. „Je nach den Teilen, die Sie laufen lassen, könnte es 80–90 % betragen, aber es kann zwischen 60–90 % schwanken. Wenn Sie überwiegend rechteckige Teile fertigen, ist 90 % das Ziel.“

Wenn ein Betrieb runde Teile schneidet, gibt es keine großartige Möglichkeit, hohe Nester-Ausbeuten zu erreichen. „Nehmen Sie einfach eine Scheibe – da kann ich beim Nesten runder Teile nicht viel machen. Es wird Ausschuss geben. Wir nehmen dieses Stück heraus, und das nennen wir einen Rest, und manche entscheiden sich, diesen auszuschneiden. Wenn es Baustahl ist, kümmern wir uns typischerweise nicht darum und haben Werkzeuge, um das zu verwalten.“

„Unsere Kunden haben typischerweise eine breite Palette an Maschinentypen und -marken und wollen eine Software, die all ihre Maschinen betreibt, ohne Funktionalität der Maschinenfähigkeit zu verlieren“, fügt Lindsey hinzu. „Datenimport mit bestehenden Systemen und Datenexport in ERP-Systeme ist immer wichtig.“

Die neueste SigmaTEK SigmaNest X1 Version 1.3 fügte 64-Bit-Windows-Betriebssystemunterstützung hinzu, was Geschwindigkeit brachte, und weitere Nester-Verbesserungen erhöhten die Ausbeuten um 2–4 % oder mehr, so Lindsey. Weitere Nester-Ausbeuteverbesserungen werden in der nächsten SigmaTEK-Veröffentlichung erwartet, die diesen Monat erscheint. Dieses Update wird weitere NC-Werkzeugpfadverbesserungen in den Teilehandhabungssystemen sowie NC-Funktionen mit den neuesten Faserlasern bringen. „Wir haben auch begonnen, Teile von SigmaNest SX freizugeben, einer 3D-Version von SigmaNest“, fügt er hinzu.

Automatisiertes Nesten, Cloud-Optionen

Wenn Shop-Manager darüber nachdenken, ob sie Teile nisten sollen, gibt es eigentlich nur eine gute Antwort. Der einzige Weg, das Material und die beteiligten Maschinen vollständig zu optimieren, ist, gute Nester-Fähigkeiten zu haben. „Es spielt keine Rolle, welchen Prozess Sie verwenden, die Antwort wäre dieselb. Wenn Sie über Nesten sprechen, sprechen Sie darüber, das Material bestmöglich zu nutzen“, bemerkt Laura Blackmon, Managerin Software-Programmierung bei ESAB Cutting Systems (Florence, SC), einem Hersteller von Schweiß-, Plasmaschneid- und Oxyfuel-Schneidsystemen.

In Fertigungsbetrieben müssen Werksarbeiter große Stücke Plattenstahl und -metalle einbringen, die oft so groß wie 10 × 20 ft (3 × 6 m) sind, mit Kränen und anderer Automatisierung, sagt Blackmon. „Sie haben ziemlich viel Be- und Entladen, es gibt viele Sicherheitsanforderungen zu beachten“, fügt sie hinzu. „In dieser Zeit gibt es keine Maschinenauslastung, kein Schneiden. Was Nesten tut, ist, alle Teile zu sammeln, diese auf ein Plattenstück zu legen, und mit Nesten erhalten Sie eine viel höhere Materialauslastung. Sie verringern auch die Produktionszeit um mindestens 50 %, vielleicht sogar 75 % – also ein riesiger Unterschied zwischen Nesten und Nicht-Nesten.“

Mit ESABs neuester Columbus III Nester-Software können Bediener ihre automatisierten Nester-Fähigkeiten nutzen, um Nester-Aufgaben auf Mitternacht zu legen, sagt sie, und die Aufträge eines Betriebs werden mit optimalem Nesten für jeden Auftrag und jeden Kunden programmiert. „Ohne ein Nester-Programm können Sie das nicht effizient machen. Ein weiteres großes Thema bei Kunden ist die Gewährleistung der Arbeitssicherheit. Wenn wir über Sicherheit sprechen, ist das Teil der Schneidkosten“, sagt sie. „Arbeitsunfallkosten schießen durch die Decke, und wenn man in die Kosten der Sicherheit einsteigt, wird es ein sehr, sehr großes Thema.“

Nesten ermöglicht es Betrieben auch, die Zeit, die Arbeiter für das Entnehmen und Platzieren von Material aufwenden, drastisch zu reduzieren, sagt Blackmon. „Wenn diese Maschine nicht läuft, läuft das Plasma nicht, bekomme ich keine Amortisation“, stellt sie fest. „Alles unter 75 % [Maschinenlaufzeit/Auslastung] ist sehr unproduktiv.“

Zwei neue Funktionen haben Columbus-Nutzern geholfen, darunter ein neuer Job Wizard und neue cloudbasierte Softwaretools, sagt Blackmon. Der Job Wizard ermöglicht es Auftragseingangsabteilungen, ihre Aufträge einfach in Columbus für die nächtlichen Nester-Operationen abzulegen. „Columbus versteht den Lagerbestand des Unternehmens; um Mitternacht beginnt es mit dem Nesten und wenn der Shop morgens öffnet, sind die Nester bereits fertig. Wir sind完全 auf Automatisierung umgestiegen.“ Die Software nestet Aufträge automatisch und kann mehrere verschiedene Materialien und Materialdicken berücksichtigen, und die Zeichenwerkzeuge des Programms arbeiten mit allen gängigen 3D-CAD-Volumenmodellierungspaketen zusammen.

Der zweite große Fortschritt sind die neuen CutCloud- und WeldCloud-Datendienste des Unternehmens, die ESAB auf einer Messe in Düsseldorf, Deutschland, im September demonstrierte und die auf der FABTECH-Messe im November in Chicago gezeigt werden. Die cloudbasierten Datenaustausch-Tools CutCloud und WeldCloud eliminieren die Person mit dem Klemmbrett, die den Prozess analysiert, und verarbeiten stattdessen Echtdaten mit webbasierten Tools, um Fabrikprozesse schneller und vollständiger zu analysieren.

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

Die Bilanz verbessern

Die Automatisierung der Fertigungslinie mit besseren Mischungen führt oft zu niedrigeren Schneidkosten für Fertigungsbetriebe. „Traditionell haben Fertiger Aufträge getrennt voneinander bearbeitet. Das erleichtert es, Teile/Kunden für die Auftragsverfolgung im Betrieb und die Kostenverrechnung getrennt zu halten“, sagt Doug Wood, Radan General Manager Americas für Vero Software (Cheltenham, UK, und Tuscaloosa, AL). „Heutige Nester-Lösungen sind so weit fortgeschritten, dass sie Blechfertigern erlauben, Aufträge mehrerer Kunden zu kombinieren und den Überblick über die Teile zu behalten.

„Aufträge zu kombinieren und die Teile herzustellen, wenn sie gebraucht werden, hilft bei der Materialauslastung und den Maschinenlaufzeiten“, fügt er hinzu. „Die Nester-Systeme können auch mit dem ERP- oder MRP-System eines Unternehmens integriert werden, um Produktionsanforderungen zu übergeben. Sobald die Nester generiert wurden, können Etiketten erstellt oder Teile automatisch zur Identifikation geätzt werden.“

Fertiger profitieren nicht nur von erhöhter Materialauslastung, so Wood, sondern auch von erhöhter Maschineneffizienz, indem die Maschine mit vollen Blechen läuft, wann immer möglich – die benötigten Teile und Mengen werden gefertigt.

Einige der neuesten Verbesserungen in Radans 2018er Release beinhalten einen neuen Nester-Engine in der aktualisierten Version, die diesen Monat erscheint, sagt Wood. Die Software wird die pro-Blatt-Auslastung und den gesamten Nester-Auftrag, also das Nester-Projekt, adressieren.

„Zusätzlich haben wir Radmanager entwickelt, ein neues Produkt, das Herausforderungen beim Nesten mit mehreren Ingenieuren und mehreren Maschinen adressiert“, fügt Wood hinzu. „Radmanager bietet eine Lösung mit Transparenz über mehrere Maschinen oder Arbeitszentren für mehrere Bediener, die Flexibilität bei Produktionsanforderungen ermöglicht. Wenn eine Maschine für vorbeugende Wartung oder Reparatur ausfällt, können Sie schnell sehen, ob eine der anderen Schneidanlagen Verfügbarkeit hat und die Produktion verlagern. Radmanager bietet auch Funktionalität, um Teile aus Qualitäts- oder Toleranzgründen abzulehnen und sie wieder in den Nester-Zeitplan aufzunehmen.“

Hersteller in der Fertigungsindustrie suchen hauptsächlich nach Benutzerfreundlichkeit, Nester-Lösungen, die 2D- und 3D-Daten schnell und einfach importieren können, und Software, die auch Produktionsanforderungen aus MRP-Systemen handhabt, sagt Wood. „Sobald die Teile genestet wurden, kann die Leistung für das Erreichte bei Materialauslastung und Maschinenlaufzeiten verfolgt werden. Zusätzlich sind das Generieren der notwendigen Berichte und Teiletiketteninformationen oder das automatische Ätzen der Teilenummer zur Identifikation Fähigkeiten, die Hersteller suchen.“

Heutige Nester-Software wird für jede Industrie eingesetzt, die mehrere Formen und Mengen verarbeitet, fügt er hinzu. „Wir hatten Anfragen, Komponenten für Holz, Kunststoff, Nylon, Glas, Blech und Platten zu nisten – und sogar eine Anfrage, auf Schokolade zu nisten.

„Jede unterschiedliche Maschine hat ihre eigenen Eigenschaften, erforderliche Blechränder, Teileabstände und Drehwinkel“, sagt Wood. „Eine gute Nester-Lösung sollte in der Lage sein, Anpassungen on-the-fly vorzunehmen. Wenn heute mein Wasserstrahl zur Wartung ausfällt, müssen alle heute benötigten Teile auf meine CNC-Stanzpresse umgeleitet werden, und Teile, die mit anderen Abstandsanforderungen und Werkzeugen genestet wurden, müssen angewendet werden, um die Teile auf der Stanzpresse herzustellen.“

Effizienz erfordert auch, dass das Nesten mit der CAM-Software des Unternehmens verbunden sein muss, fügt er hinzu. „Ein Loch verschieben, einen Einstich ändern oder eine kurzfristige Änderung berücksichtigen – das sind Realitäten in einer Fertigungsumgebung“, merkt Wood an. „Idealerweise ist es in Ihr Designsystem integriert, um eine Baugruppe direkt in Ihr Nester-Projekt zu legen und die Abwicklungen während des Prozesses zu berechnen, ohne Teildateien exportieren/importieren zu müssen.“

Geschwindigkeit und Genauigkeit liefern Produktivität

Viele neue Funktionen in heutiger fortschrittlicher Nester-Software liefern Teileproduktivität mit schnelleren Schneidzeiten und besserer Genauigkeit, bemerkt Derek Weston, Produktmarketingmanager für CAD/CAM-Produkte bei Hypertherm (Hanover, NH), Entwickler von Wasserstrahl- und Plasmaschneidmaschinen. Diese Gewinne kommen von effizienterem CAD-Import, schnellerem Nesten oder Schneidetechniken, die die Gesamtschneidzeit reduzieren. Zum Beispiel stellt er fest, dass Hypertherms Rapid-Part-Technologie bis zu 100 % Steigerung der Teile pro Stunde liefern kann, und die True-Hole-Technologie plasmagetrennte, schraubenfertige Löcher in Baustahl liefert, wodurch sekundäre Bohroperationen entfallen.

Verbesserungen bei schnellerer Programmierung, Benutzerfreundlichkeit und Kostensenkung durch Materialersparnis summieren sich, und Weston sagt, dass fortschrittliche Nester-Software überraschend einfach zu erlernen und zu bedienen ist, weniger Schritte erfordert und es Nutzern ermöglicht, Aufgaben schneller zu erledigen. „Das beschleunigt nicht nur den Programmierprozess, sondern erleichtert auch die Einarbeitung neuer Mitarbeiter“, sagt er. „Beim Wechsel zu einer fortschrittlichen Nester-Software sehen Sie möglicherweise eine sofortige Verbesserung der Materialauslastung. Dies ist auf die raffinierten Algorithmen und Optimierungstechniken zurückzuführen, die im automatischen Nesten verwendet werden, und auf Effizienzgewinne durch Plattenmanagement und Auftragsverarbeitung. Selbst eine kleine Verbesserung der Materialauslastung kann Zehntausende Dollar pro Jahr einsparen.“

Neue technische Durchbrüche beinhalten die vollständige Unterstützung der Hypertherm ProNest-Software für ihre SureCut-Technologien, einschließlich True Hole und Rapid Part, die automatisch ohne Bedienerintervention geliefert werden, und True Bevel, das die Einrichtzeit für Fasen erheblich reduziert. SureCut-Technologien werden ohne Bedarf an hochqualifizierten Bedienern angewendet, merkt er an.

Einige neue Funktionen in ProNest 2017 v12.1 umfassen Dynamic Align, das eine verbundene Spalte oder Reihe von rechteckigen Teilen erstellt, die auf einer Seite ausgerichtet sind, und die ausgerichteten Teile können mit einer gemeinsamen Linie oder Brücke verbunden werden. Dies ermöglicht das Ablegen von Teilen mit einem einzigen Schneiddurchgang entlang der ausgerichteten Kante und vermeidet Kollisionen, wenn Teile freigegeben werden, während der Schneidkopf sich vom Teil entfernt. Weitere neue Funktionen von ProNest sind Data Sync, das ProNest-Auftragsdaten im von ERP-Systemen benötigten Format exportiert, sobald Nester abgeschlossen sind, und Solidworks Bevel Detection, zum Erkennen von Fasekanten an Solidworks-Teilen und automatisches Zuweisen von ProNest-Fasen während des Imports.

Nester-Bedarf für Wasserstrahlschneiden

Nicht jeder Fertiger muss sofort in Nester-Software einsteigen, merkt Carl Olsen, Direktor für Softwareprodukte bei OMAX Corp. (Kent, WA) an. „Nesten ist etwas, das ich Wasserstrahl-Leuten eigentlich davon abrate, gleich am Anfang einzusteigen, weil, wenn Leute danach fragen, es oft eine Fantasie darüber ist, wie sie ihre Maschinen nutzen werden, die nicht immer mit der Realität übereinstimmt, und sie nicht wissen, was sie nicht wissen, sodass sie am Ende die falsche 20.000-Dollar-Software kaufen“, sagt Olsen. „Es gibt eine große Vielfalt an Nester-Software da draußen mit verschiedenen Anwendungsfällen und Funktionsumfängen, also hängt die beste Nester-Software stark davon ab, wie sie genutzt wird. Es ist also etwas, das man sorgfältig evaluieren sollte, typischerweise am besten, nachdem man einige Monate Erfahrung mit seiner Maschine gesammelt hat, wenn klar wird, was tatsächlich gebraucht wird.

„Es gibt ein paar primäre Gründe zu nisten, aber nicht jeder Fertiger braucht Nesten. Hier sind jedoch die primären Dinge, die Nester-Software für einen Shop tun kann“, sagt Olsen, einschließlich „Material effizient mit Teilen zu füllen, um die Menge an Ausschussmaterial zu minimieren und die Menge an Teilen, die in eine Materialplatte geschnitten werden, zu maximieren.“ Sekundäre Funktionen von Nester-Software umfassen Managementfunktionen wie das Verfolgen von Restblechen, Auftragsplanung und andere Funktionen, so Olsen.

Die neueste OMAX-Software bietet Nutzern verbesserte automatische Werkzeugpfadplanung, speziell unter Berücksichtigung der automatischen Werkzeugpfadplanung für genestete Bleche. „Dies kann verwendet werden, um die Nutzung von Drittanbieter-Nestern zu ermöglichen, die keine eigene Werkzeugpfadplanung haben“, sagt Olsen.

Für viele Nutzer ist Benutzerfreundlichkeit oft wichtig in Nester-Software, sagt Olsen. „Die Fähigkeit, ein Blech maximal mit minimalem Ausschuss zu füllen, ist oft ein Differenzierungsmerkmal“, sagt er. „Manchmal sind es Integrations- und Automatisierungsmöglichkeiten. Andere Male ist es eine einzigartige Funktion für einen bestimmten Prozess.“ Shops, die eine Vielzahl von Formen in hoher Produktion schneiden, können Nester-Software am besten nutzen, fügt er hinzu.

Nester-Software ist entscheidend für die effiziente Nutzung von Material und Bedienerzeit, bemerkt Kurt Mueller, Direktor für Produktmanagement beim Wasserstrahlhersteller Flow International Corp. (Kent, WA). „In der Lage zu sein, verschiedene Kundenaufträge, die dasselbe Material nutzen, effizient zu kombinieren, ermöglicht besseren Durchsatz für den Fertigungsbetrieb und weniger Ausschussmaterial“, sagt Mueller. „Schließlich ermöglicht Nester-Software das Verfolgen und Wiederverwenden von Reststücken, die für andere Aufträge geeignet sind.“

Flows neueste Software-Updates erweitern die Fähigkeit, eine breite Palette branchenüblicher Modellformate zu importieren, einschließlich der Arbeit mit Volumenmodellen für sowohl 2D- als auch 3D-Schneiden, fügt er hinzu. „In der Lage zu sein, eine breite Vielfalt an Formaten aufzunehmen, gibt Fertigungsbetrieben Flexibilität und erfordert nicht, dass sie viele verschiedene CAD-Tools kaufen, um Teile auf ihren Flow-Wasserstrahlmaschinen zu schneiden.“

Wesentliche Merkmale guter Nester-Software umfassen effizientes Packen von Formen auf ein Material, eine einfache Möglichkeit, Reste zu verfolgen und diese für zukünftige Nester wieder in die Software einzubringen, sowie Benutzerfreundlichkeit. „Um den maximalen Nutzen aus Nester-Software zu ziehen, muss sie für Programmierer mit so geringen Lernbarrieren wie möglich zugänglich sein.“

Metallfertiger profitieren sicherlich von besserer Materialauslastung, aber Nester-Software ist in jeder Industrie nützlich, wo Flachmaterial verwendet wird – egal um welchen Materialtyp es sich handelt, fügt er hinzu. „Unternehmen, die hochwertige Materialien wie Titan und andere Legierungen verarbeiten, werden noch größere Vorteile realisieren, wenn sie Teile effizient nisten.“