Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts „Ramp-Up-Halbe“ wurdenSimulationswerkzeuge zum Einsatz auf den Ebenen Anlage, Maschine und Prozessentwickelt. Virtuelle Fertigungssysteme ermöglichen die deutliche Beschleunigung desProduktionsanlaufs neuer oder rekonfigurierter Fertigungsanlagen und Werkzeugmaschinenim Anwenderwerk ebenso wie beim Anlagenhersteller. Bereits während derAuslegung eines Fertigungsprozesses befähigt die technologieorientierte Weiterentwicklungder NC-Simulation zu Bewertung und Verbesserung des Ergebnisses. Eine neu geschaffene PLC-Simulation (Programmable Logic Controller) erlaubt eine systematische Optimierung von PLC-gesteuerten Maschinenfunktionen. Auf der Anlagenebene sichert die Kopplung von Leittechnik und Simulation komplexe Anlagenabläufe ab. Insgesamt wird die Leistungsfähigkeit von Fertigungssystemen frühzeitig validiert, dadurch werden deutlich reduzierte Anlaufzeiten erreicht und nachhaltig gesteigerte Prozessqualitäten erzeugt. Aus den Ergebnissen leiten sich auch neue Perspektivenzur Nutzung von Modellen aus der Entwicklungsphase in allen nachfolgenden Phasendes Lebenszyklusses eines Fertigungssystems ab.

Obwohl Simulationstechniken heute bereits zur Materialflusssimulation, zur Maschinenoptimierung, zur Ablaufsimulation an Arbeitsplätzen und zur Prozesssimulationeingesetzt werden, sind die erzielbaren Aussagen hinsichtlich Schlüsselfaktoren wieder erreichbaren Werkstückgenauigkeiten, -oberflächengüten und -bearbeitungszeitensowie der Prozesssicherheit und übergreifenden Durchlaufzeiten in automatisiertenFertigungssystemen unzureichend. Dies ist auf das Fehlen wichtiger Simulationsmodelleund -komponenten und eine nicht durchgängige Vernetzung in der CAx- undSimulationskette zurückzuführen. Funktionstests bzgl. der Bearbeitung als auch der Materialflüsse können heute größtenteils erst an realen Fertigungssystemen erfolgen – zu einem Zeitpunkt, an dem Änderungsschleifen, wenn überhaupt noch möglich, mit erheblichem Zeit- und Kostenaufwand verbunden sind.

Den gegenläufigen Forderungen nach einer weitergehenden Optimierung der Fertigungsprozesse einerseits sowie der Verkürzung von Anlagenentwicklungs- und Produktionsanlaufdauer andererseits kann nur entsprochen werden, indem die Optimierung und Verifizierung von Fertigungsfunktionen losgelöst von der realen Produktionsanlage ermöglicht werden.

Verständigungsprobleme und unzureichend abgestimmte Vorgehensweisen zwischen den am Entwicklungsprozess beteiligten Partnern sind darüber hinaus weitere wichtige Unsicherheitsfaktoren, die bei komplexen Fertigungssystemen zu InstallationsundInbetriebnahmeproblemen sowie eingeschränkter Funktionalität führen. Im vorliegenden Buch wird der virtuelle Fertigungsanlauf als neues Konzept vorgestellt, das aktuelle verfügbare Simulationstechniken und neue Entwicklungen auf diesemGebiet zusammenführt und deren Einsatz im Anlauf veranschaulicht.

 

1 Virtueller Fertigungsanlauf

1.1 Motivation

1.2 Produktionsanlauf in der Werkzeugmaschinenindustrie

1.3 Herausforderungen im Anlauf

1.4 Virtueller Anlauf

1.5 Literatur

1.6 Virtueller Fertigungsanlauf in der Automobilindustrie

2 Technologieorientierte NC-Simulation

2.1 NC-Simulation in der Serienfertigung

2.2 Steuerungsbasierte NC-Simulation

2.3 Alternativwegplanung

2.4 Stabilitätsorientierte Fertigung

2.5 Möglichkeiten und Grenzen der NC-Simulation am Beispiel

von HPC-Prozessen im Flugzeugbau

3 Virtuelle Steuerung

3.1 Entwicklung einer virtuellen Werkzeugmaschinensteuerung

3.2 Anwendungsorientierte Mechatroniksimulation mit realen und virtuellen Steuerungen

3.3 Virtuelle Steuerungsmodelle zur Bedienerschulung imFertigungsanlauf

4 Fertigungsleittechnik

4.1 Herausforderungen bei Entwicklung und Inbetriebnahme von

Fertigungsleitsystemen im Wandel der Zeit

4.2 Prozessvisualisierung auf Anlagenebene

4.3 Virtuelles Engineering in der Fertigungsleittechnik