Digital Prototyping für Abfüllanlagen - Pressebericht aus IEE 1-2/2011

Zum Abfüllen harmonisiert

Abfüllanlagen sind Sonderlösungen in Losgröße Eins und bei deren Herstellung müssen mehrere Konstruktionsbereiche harmonisiert werden, damit am Ende alles funktioniert.  Um dabei Kosten und Entwicklungszeit zu sparen, bieten sich Digital- Prototyping- Systemlösungen an.

Das Unternehmen Feige wurde von Gerhard Feige 1972 gegründet und gehört seit 2003 zur Haver & Boecker-Gruppe. Das Unternehmen hat sich zu einem führenden Hersteller von Maschinen zur Abfüllung von flüssigen und pastösen Produkten entwickelt. Alle Maschinen sind stets Sonderlösungen in Losgröße Eins, bei deren Herstellung mehrere Konstruktionsbereiche harmonisiert werden müssen, damit am Ende alles funktioniert. Um dabei Kosten und Entwicklungszeit zu sparen, erstellt das Unternehmen die Anlagen digital mit Lösungen von Autodesk.
Digital Prototyping in Vollendung
Bereits 1991 entschied sich das Unternehmen für den Einsatz von Autocad. Das Programm galt damals wie heute als der Standard im 2D-Bereich, war anerkannt und die Kosten für ein mittelständisches Unternehmen waren tragbar. Ab 2002 erfolgte dann Schritt für Schritt der Umstieg auf 3D. Dabei wurden immer Testumgebungen errichtet, auf denen parallel zu etablierten Konstruktionsprozessen gearbeitet wurde. Dies geschah zuerst mit Mechanical Desktop und später auch mit Autodesk Inventor. Schließlich verlangten es die umfangreichen Anlagen-Konstruktionen komplett auf Inventor umzusteigen. ,,Wir benötigten vor allem eine Lösung, die es uns ermöglicht strukturiert und problemlos mit großen Baugruppen arbeiten zu können. Daher haben wir uns letztendlich für Autodesk Inventor entschieden. Ein weiterer Pluspunkt ist die direkte Überleitung in Autocad. Das ermöglichte uns einen reibungslosen Umstieg", sagt Thomas Schnell, CAD-Administrator bei Feige. Mit der 2011er Version sind nun weitere Funktionalitäten für die Bereiche Mechatronik, Mechanik, Steuerung, Dokumentation und Animation verfügbar, um so die Anlagen effektiv erstellen zu können.
Das System überzeugte vor allem durch die enge Integration verschiedener Autodesk—Lösungen wie Autocad und Showcase. Zudem arbeiten viele Partnerunternehmen mit diesen CAD-Lösungen, so dass ein unkomplizierter Datenaustausch stattfinden kann.
,,In der Konstruktion hat sich das System bewährt. Die Entwicklung in 3D führt zu weniger Störfallen. Es gibt wenig bis keine Kollisionen, da man alles bereits vorab visualisiert. Diese Visualisierung ist ein Vorteil, da die Anlage bereits vor der Fertigung erlebbar wird. Zudem existieren Produkte von Zulieferern heute zum Großteil in 3D. Das Bauteil wird dann so verbaut, als ob man es direkt in der Hand hätte, mit all seinen Eigenschaften, wie Größe oder Anschraubungspunkte. Das Verständnis für die Anlage wird dadurch stark gefördert", sagt Schnell.
Dabei werden im Schnitt bis zu 5 000 Maschinenteile in einem Anlagen-Segment verbaut. Durch die 64-Bit- Unterstützung ist das Bearbeiten von großen Baugruppen kein Problem mehr. Der CAD-Administrator sieht zu- dem einen Zeitvorteil von rund 30 % durch die Konstruktion in 3D, während gleichzeitig die Qualität der Anlagen gestiegen ist. Durch den Umstieg auf das neue Release erwartet das Unternehmen weitere Produktivitätsvorteile, da vor allem die Funktionen für die Konturverfeinerung und die Detailgenauigkeit die Konstrukteure von Feige bei der Konstruktion unterstützen.
Herauszuheben ist die Shrinkwrap-Funktion. Dadurch lässt sich eine große Baugruppe oder ein Bauteil rasch in ein vereinfachtes Volumen- oder Flächenmodell umwandeln, das als kompakte Ersatzdarstellung genutzt werden kann. So wird sichergestellt, dass das geistige Eigentum in der Zusammenarbeit mit Dritten geschützt wird.
,, Es ist so, als würden wir ein Tuch über unsere Anlagen legen, aber wichtige Anschlusspunkte für unsere Partner weiter- hin sichtbar lassen. Dadurch schützen wir unser Know-how und können uns entscheidende Wettbewerbsvorteile sichern." Auch die Simulations- und Analysefunktionen helfen den Konstrukteuren bei der Berechnung der Anlagen. Die Simulationsumgebung ermöglicht Bewegungssimulationen sowie statische und modale Finite-Elemente-Berechnungen (FEM) auf Bauteil- und Baugruppenebene. Traglasten und Kräfte  können dadurch genau analysiert werden.
,,Durch die Konstruktion in 3D und die Berechnungsfunktionen können wir immer mehr ans Limit gehen. Früher hätten wir ein Blech oder einen Pfeiler aufgrund unserer Erfahrung einfach dicker konstruiert, damit es hält. Heute können wir die Bauteile komplexer gestalten und dadurch auch Material und letztendlich Kosten sparen."
Schnellere Entscheidungen durch Visualisieren
Visualisierungen sind heute bei allen Konstruktions- und Vertriebstätigkeiten wichtig. Sobald neue Aufträge eingegangen sind, lässt sich vergleichen, welche bereits bestehenden Bauelemente wieder verwendet werden können. Momentan befinden sich über 160 000 Konstruktionszeichnungen in der Datenbank des Unternehmens. Daraufhin erfolgt eine Bedarfsmeldung an den entsprechenden Konstrukteur, dass ein Bauteil modifiziert oder neu entworfen werden muss. ,,Die Vor-Visualisierung des 3D-Modells ist dabei so exakt und realistisch, dass wir es als Entscheidungsgrundlage verwenden können“, sagt Schnell. Wenn das Bauteil freigegeben ist, wird es in die Anlage integriert. Das Bad Oldesloer Unternehmen verwendet zudem Autodesk Showcase, um die gesamte Anlage fotorealistisch zu visualisieren. Außerdem erstellen die Konstrukteure kleine Animationsfilme, die den Ablauf der Anlage simulieren. Anhand dieser Bilder und Filme werden Entscheidungen getroffen, ob die Anlage so richtig konzipiert ist und schließlich dem Kunden präsentiert werden kann. Als nächster Schritt werden die Bilder auf die Bedienelemente der Abfüllanlagen, die in der Regel über Touchpanals verfügen,  übertragen. Die Konstruktionsdaten werden auch für dias Programmieren von Robotern, die Teil der Anlagen sind, verwendet. Die exakte Darstellung ermöglicht es den Steuerungstechnikern, ihr Programm zu schreiben, das daraufhin auf den Roboter überspielt werden muss.
Durchgängig zur technischen Dokumentation
Seit 2010 bietet Autodesk mit dem Inventor Publisher eine leistungsfähige Lösung für die Erstellung technischer Dokumentationen in 2D und 3D an. Um die Montage mit Anleitungen für ihre Service-Techniker zu erleichtern, hat sich Feige für die neue Lösung entschieden und testet nun erste Prozesse. ,,Die Möglichkeit, detaillierte Anleitungen mit Explosionszeichnung und Teildarstellungen schnell und einfach aus den Inventor-Daten zu generieren, stellt für uns einen Mehrwert dar. Auch die Erstellung animierter Filme, zum Beispiel darüber, wie Bauteile ausgewechselt werden müssen, erleichtert unseren Technikern die Arbeit und macht diese auch sicherer. Langfristig planen wir unsere komplette Dokumentationserstellung mit diesem Tool zu ergänzen", sagt Schnell.
Autor Christian Strebe ist PR-Berater bei Foriis PR in München.