intelligente Prozesssteuerung und konsequente Automatisierung mit Cimatronliefern

In einer Branche, in der Präzision, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit über Erfolg oder Misserfolg entscheiden, setzt PTI Engineered Plastics auf intelligente Prozesssteuerung und konsequente Automatisierung. Durch die Unterstützung des CAD/CAM-Systems Cimatron mit seinen zahlreichen Vorteilen gelingt es dem US-amerikanischen Unternehmen hierbei, anspruchsvolle Projekte in kürzester Zeit umzusetzen.

Das in Macomb, Michigan, ansässige Unternehmen PTI Engineered Plastics ist als Hersteller individuell gefertigter Spritzgussteile und Lohnfertiger in einer hart umkämpften Branche tätig. Der Betrieb hat sich einen hervorragenden Ruf erarbeitet und hebt sich mit seinem 35 Mitarbeiter starken Werkzeugbau von Mitbewerbern ab. Die interne Abteilung entwickelt, konstruiert, fertigt und wartet alle Werkzeuge, die bei der Teilefertigung für einen vielfältigen Kundenstamm – darunter Unternehmen aus den Bereichen Medizintechnik, Automotive, Verteidigung, Luft- und Raumfahrt oder Konsumgüter – zum Einsatz kommen.

Kürzlich stellte sich PTI einer typischen Herausforderungeinen funktionalen Prototypen für einen Elektrofahrzeug-Ladestecker innerhalb eines engen Zeitrahmens von nur fünf Wochen zu entwickeln. Für das Produkt mit filigranen Details wurde ein komplexes Werkzeug für Stückzahlen zwischen 1.000 und 80.000 Teilen umgesetzt. „Es galt hierfür Schieber und bewegliche Einsätze herzustellen und rund 200 Elektroden zu fertigen“, erläutert Werkzeugbauleiter Chris Behring die Herausforderung. „Der Kunde stellte uns seine Füll- und Kühlsimulationen zur Verfügung, um die Verformung des Bauteils zu bewerten. Mithilfe der Morphing- bzw. Bias-Funktion von Cimatron haben wir dann eine Verzugskompensation vorgenommen, um die im Spritzgießprozess erwarteten Maßabweichungen anzupassen und Nacharbeiten zu minimieren.“

Behring ist sicher: Früher wäre die Erodierabteilung bei PTI damit wochenlang beschäftigt gewesen. Das Team hätte die Elektrodengeometrie aus dem Formmodell ableiten, Projektionen modellieren, passende Grundhalterungen hinzufügen, die 200 Elektroden fräsen und ihnen anschließend an verschiedenen Positionen manuell vierstellige Nummern zuordnen müssen. „Wir hätten für die Konstruktion und Fertigung 10 bis 12 Wochen gebraucht, aber dank der Expertise unserer Konstrukteure, der Erfahrung der Werkzeugmacher, der Benutzerfreundlichkeit des Cimatron-Systems und unserer Investitionen in die Automatisierung der Senkerodierprozesse konnten wir den Zeitplan einhalten und eine hochwertige Spritzgussform gemäß der Kundenspezifikationen liefern“, berichtet der Werkzeugbauleiter stolz.

PTI wusste, dass dieses Projekt die Werkzeugbau-Abteilung vor große Herausforderungen stellen würde. Doch dank der Vereinfachung des Prozesses mit Cimatron konnten die Anforderungen vollständig erfüllt werden. „Wir haben gleich beim ersten Schuss die geforderten Toleranzen exakt eingehalten“, sagt Behring.

Durchgängige CAD/CAM-Software und Elektrodenkonstruktion

Dank der Cimatron-Funktionen zur Elektrodenkonstruktion konnte das PTI-Team komplexe Elektroden deutlich einfacher entwerfen und fertigen. „Noch vor gar nicht allzu langer Zeit mussten wir die mühsame CAD-Arbeit manuell erledigen, um Elektrode, Rohling und Halterung zu erstellen“, erklärt Behring. „Dazu gehörten Aufgaben wie das Kopieren einer Reihe von Oberflächen auf ein neues Teil, das Versetzen dieser Flächen für 2D-Orbits oder 3D-Übermaßkorrekturen, das Verlängern, Trimmen, Modifizieren etc. Das Modell zu erstellen, die Werkzeugwege zu programmieren und die Halterungen einzurichten, nahm früher viel Zeit in Anspruch. Anschließend mussten wir den G-Code für die Senkerodiermaschine definieren. Das dauerte eine Stunde und musste für jede Elektrode wiederholt werden. Heute führen wir den gesamten Prozess mit Quick Electrode in kürzerer Zeit durch und sind dabei auch noch genauer.“

Quick Electrode automatisiert viele der sich wiederholenden Arbeitsschritte bei der Konstruktion von Elektroden. Das Tool richtet die Elektrodenbaugruppe ein, verwaltet eine Farbpalette und Höhenregeln, verwendet Standard- und Spezialfunktionen für Volumen- und Oberflächengeometrien und erstellt automatisch die gesamte Dokumentation. Darüber hinaus wird mit der EDM-Einrichtung der G-Code für die Senkerodiermaschine von PTI automatisch generiert.

Einer der Hauptvorteile der Elektrodenlösung von Cimatron liegt für die Konstrukteure von PTI auch in der benutzerfreundlichen Oberfläche und der intuitiven Bedienung. Laut Behring ermöglicht diese selbst weniger erfahrenen Nutzern effizient mit der Anwendung arbeiten zu können. „Das ist für uns entscheidend, weil sich unsere Fachleute dann auf ihre eigentlichen Konstruktionsaufgaben konzentrieren können, gleichzeitig aber die Effizienz und Genauigkeit bei der Elektrodenbearbeitung gewährleistet bleibt!“ Die Funktionen zur Elektrodenextraktion und zur Automatisierung der Konstruktion ermöglichen es dem Team, die benötigten Elektroden effizient und mit nur wenigen Arbeitsschritten zu erstellen.

„Cimatron führt unsere Bediener Schritt für Schritt durch den Prozess der Elektrodenkonstruktion. Wir wählen einfach die gewünschte Form – rechteckig oder zylindrisch –, passen die Erodiersituation an und leiten daraus die Elektrode ab“, erklärt Behring. Das System erstellt und aktiviert automatisch die neue Elektrodenbaugruppe. Der Topdown- Workflow führt die Anwender von der Erstellung des Rohlings und des Erodiervolumens über die Flächenoder Volumenverlängerung bis zur Basis, die Definition des Halters, das Setzen des Referenznullpunkts sowie das Kopieren oder Spiegeln der Elektrode in weitere Kavitäten. „Die Elektrodenlösung von Cimatron war für uns definitiv ein großer Pluspunkt“, betont Behring. „Die schnelle Elektrodenableitung und die automatisierten Konstruktionsfunktionen spielen in unserer täglichen Arbeit eine wichtige Rolle.“

Automatisierte Elektrodenfertigung

Die Automatisierung der Elektrodenfertigung bei PTI hat maßgeblich dazu beigetragen, dass das Unternehmen auch komplexe Projekte mit engen Zeitplänen erfolgreich bewältigen kann. Dabei werden vier HSC-Bearbeitungszentren für Grafit eingesetzt. Jede Maschine ist mit einem Vakuumsystem ausgestattet und zu 100 Prozent in ein Erowa-Handlingsystem integriert. Ergänzt wird die Ausstattung jeweils durch drei Makino-Senkerodiermaschinen und zwei Drahterodieranlagen. Auf die Elektrodenauto matisierung setzt das Unternehmen auch aus schlichter Notwendigkeit. So ließ sich bei PTI die Produktionskapazität deutlich steigern und den wachsenden Kundenanforderungen Rechnung tragen.

„Wir haben 2.500 Sätze Elektrodenhalter für unsere Roboter, die für etwa vier bis fünf Wochen reichen, bevor sie ausgetauscht werden müssen“, berichtet Behring. Wesentlich sei dabei, dass sich die Elektrodenlösung von Cimatron nahtlos in die Senkerodiermaschinen integrieren lässt. Vor der Einführung dieser Funktion in Cimatron mussten PTI-Mitarbeiter die Maschinen noch manuell programmieren, selbst, nachdem die Elektrodenfertigung bereits automatisiert war. „Heute können wir die Elektrodenkonstruktion direkt aus Cimatron an unsere Senkerodiermaschinen übertragen – manuelle Programmierung ist nicht mehr nötig“, fügt Chris Behring hinzu. „Das hat die Fehlerrate deutlich reduziert und die Gesamteffizienz spürbar verbessert.“

Steigerung der Produktions- und Geschäftsleistung

Durch die Einführung von Cimatron und den konsequenten Ausbau der Elektrodenautomatisierung hat PTI seine Prozesse im Werkzeugbau deutlich verbessert und zugleich die gesamte Fertigungsleistung spürbar gesteigert. Das Unternehmen hat seine Abläufe verschlankt und die Jahresproduktion von ehemals rund 800 auf unter 300 Werkzeuge reduziert. Gleichzeitig verlagerte sich der Fokus auf eine höhere Kavitätenzahl und komplexeren Geometrien. Diese Neuausrichtung ermöglicht es PTI heute, seine Fertigung optimal zu unterstützen, die inzwischen den Schwerpunkt auf die Herstellung hochpräziser Medizintechnik-Komponenten sowie auf Einweg-Bauteile für Medikamenten- Selbstdosierungsgeräte in hohen Stückzahlen legt.

Die Einführung von Cimatron war für PTI eine echte Zäsur. Zuvor arbeitete das Unternehmen mit fünf verschiedenen Softwarelösungen. „Systeme für Kalkulation, Konstruktion, Fertigung und Montage unserer Werkzeuge zu nutzen, hat uns Zeit und Geld gekostet“, stellt Behring heute fest. „Die Kosten für die verschiedenen Programme, der Schulungsaufwand und die Fehler beim Übertragen und Konvertieren von Daten zwischen den Systemen waren schlichtweg zu hoch. Seit dem Wechsel zu Cimatron sind wir fünfmal effizienter. Wir haben die Übersetzungszeit sowie Fehler bei der Dateiübertragung beseitigt und gleichzeitig die Performance im gesamten Werkzeugbauprozess deutlich gesteigert.“

Mit Cimatron als stabile Basis ist PTI heute nicht nur bestens aufgestellt für zukünftiges Wachstum und weitere Innovationen, sondern auch bereit, neue Horizonte zu erschließen. Das Unternehmen plant, in den Metalldruck einzusteigen, die 5-Achs-Bearbeitung weiter auszubauen und sein Engagement für kontinuierliche Verbesserung und technologische Weiterentwicklung zu verstärken. | Dieser Artikel erschien ursprünglich in „Moldmaking Technology“, August 2024.

Für weitere Informationen:

PTI Engineered Plastics: teampti.com