Software Tebis CAD/CAM v automobilovém průmyslu

Tags: Automotive | CAD | CAM | Software | Tebis

CAD/CAM software Tebis (dále jen Tebis) najdeme v mnoha průmyslových odvětvích, nejčastěji však v automobilovém průmyslu, kde má nejvíce instalací (ke klíčovým zákazníkům patří např. BMW, koncern Volkswagen, Ford a další). V tomto stěžejním oboru jej také používá velký počet dodavatelů nástrojů, forem a nářadí. Pokud bychom chtěli rozdělit využití podle oblastí z hlediska typů výrobků, pak jsou v Tebisu zpracovávány lisovací a tvářecí nástroje nebo formy na vstřikované díly.

Tebis se také uplatňuje v prototypové výrobě a při obrábění finálních dílů. Nahlédneme-li do ostatních oblastí, dobře se jeho využití rozšiřuje také v leteckém a spotřebním průmyslu, medicínské technice, energetice a dalších. Pro všechny tyto segmenty nabízí Tebis vhodné řešení.

Tebis ve vývoji automobilů

Tebis má ve vývoji a konstrukci automobilů mnoho možností použití. Na začátku celého vývoje obvykle stojí designérské studio, které navrhuje vnější tvar budoucího automobilu. Ze skic a prvotních návrhů se vytváří varianty karosérie, které se zhmotní ve formě hliněného fyzického modelu. Tebis je používán k vyfrézování polystyrénového jádra budoucí makety a také k frézování finálního tvaru z modelářské hlíny. Uživatelé oceňují schopnost kombinovat plošný model s polygonálními sítěmi (STL), možnost upravovat sítě přímo v Tebisu a rychlost výsledného obrábění. Velmi dobrá spolupráce s 3D skenery zjednodušuje a usnadňuje zpětný přenos úprav do počítačového modelu. Techniky reverzního inženýrství a optimalizace BREP modulů napomáhají k snadnému přechodu od polygonálního modelu ke Class-A pohledovým plochám.

Tebis moduly BREP pro reverzní inženýrství

Díly pro prototypovou sérii jsou obvykle vyráběny z dočasných, tzv. prototypových nástrojů, které nemusí obsahovat všechny operace, jež se nachází na sériovém nářadí. Vylisované prototypové karosériové díly se musí dokončit do finálního tvaru, tzn. vytvořit otvory, odstranit přebytečný materiál apod. Tyto úpravy jsou obvykle dělány laserovým řezáním. Tebis je schopen modulem laserového řezání nejen zpracovávat plošné CAD modely, ale také řezat data vycházející z digitalizovaných ploch. Právě v prototypové výrobě jsou oceňovány možnosti jednoduchých korekcí řezné dráhy včetně zpětného importu úprav provedených obsluhou na laserovém centru. V případě, že jsou výrobky z plastu nebo kompozitu, může se využít pětiosého ořezu.

Výroba lisovacích nástrojů

Tebis obsahuje množství nástrojů, které se výborně uplatňují v úpravách CAD modelu pro potřeby obrábění. Posíleny jsou funkce analýz, které umožňují uživateli získat přehled nejen o rozměrech součásti nebo celé sestavy, ale také dostat podrobné informace o kvalitě načtených ploch. Můžeme tak zjistit, zda neobsahují zdvojené plochy, smyčky na hranicích, otočené normály, mezery mezi plochami apod., což může negativně ovlivnit výsledné obrábění. Slévárenské a vstřikovací formy jsou snadno upravitelné funkcemi vytváření úkosových ploch, tvorby dělicí roviny, rozvinem plochy apod. Při práci s modely s mnoha tvarovými kapsami účinně pomáhá funkce vyplňování otvorů s komplexní hranicí. K přípravě CAD geometrie pro prizmatické obrábění a vrtání slouží modul konstrukce Feature, který detekuje otvory a standardní kapsy přímo z geometrie a přiřazuje jim speciální konstrukčně-technologické prvky, tzv. Features. Dalšími funkcemi je pak možné tyto prvky upravovat, např. detekovat křížení pro hluboké vrtání.

Tebis – snadné oddělení tvarově složitých kapes.

Tebis se také zapojuje do přípravy CAD modelu vlastního sériového lisovacího nástroje. Činné plochy lisovacího nástroje musí být změněny tak, aby po procesu tváření měl plechový díl navržený tvar prvotního modelu. K této činnosti se používají BREP moduly, které umožňují rekonstrukci, optimalizaci, opravu nebo deformaci komplexních ploch. Z hlavního konstrukčního CAD systému jsou převzaty modely nástroje a zkombinovány s výpočetními modely ze softwaru pro simulaci procesu lisování (např. Autoform, kde hovoříme o tzv. kompenzaci odpružení). Oba dva druhy modelů jsou načteny do Tebisu a pomocí funkce Morfing jsou upraveny výchozí CAD plochy do tvarů, které odpovídají modelu ze simulačních výpočtů. Výhodou této funkce je kontrola celého procesu „deformace" s možností pracovat s komplexními tvary lisovacího nástroje. Výsledný model je možné exportovat do hlavního CAD systému ke konstrukci zbývajících částí lisovacího nástroje.

BREP moduly softwaru Tebis je také možné využít při optimalizaci, např. ke snížení počtu ploch CAD modelu pro obrábění. Jiným příkladem je vytvoření plošného modelu z digitalizovaných dat. Právě při výrobě lisovacích nástrojů je prováděno mnoho ručních úprav, které obvykle nejsou zpětně zaznamenány do CAD modelu. Aby nedocházelo ke ztrátám know-how nebo zdržení vlivem „ladění" nástroje, Tebis umožňuje provádět rekonstrukci na stávajícím CAD modelu pouze v oblastech, kde došlo ke změnám.

Obrábění – Správce výrobního postupu

Hotový model obrobku je opětovně načten do softwaru Tebis, ve kterém se naprogramuje obrábění všech komponent nástroje. Technologové nejprve navrhnou postup výroby, s pomocí Tebis Simulátoru zvolí vhodné obráběcí stroje pro jednotlivé komponenty, vyzkouší a navrhnou způsob ustavení dílu a otestují vhodné nářadí z hlediska jeho délky a velikosti pracovního prostoru obráběcího stroje. Data následně převezmou programátoři, kteří na základě technologického postupu volí konkrétní operace a strategie obrábění celého obrobku nebo jeho částí. Během programování mohou využít firemních znalostí zaznamenaných ve formě šablon obrábění, a to i přesto, že jsou díly vyráběny pouze v jediném kusu. Využití digitalizovaných polotovarů výrazně šetří čas a výrobní náklady při hrubování. Dokončovacími operacemi a zbytkovým obráběním je možné vyrobit nástroj se všemi potřebnými detaily. Pro velké plochy pohledových dílů se využívá komplexní 5osé souvislé obrábění. Jeho předností je mimo využití různých druhů nástrojů zejména rychlý výpočet na složitých tvarových plochách libovolné velikosti. Kombinací různých nastavení je možné dosáhnout plynulého a bezkolizního chodu na stroji.

NC programy a veškeré pohyby obráběcího stroje jsou v Tebis Simulátoru zkontrolovány na kolize celého stroje vůči obrobku, což přispívá k bezpečnosti a spolehlivosti výroby. Kromě toho můžeme v simulátoru ovlivnit výšku přejezdů mezi jednotlivými NC programy, a to bez nutnosti přepočítat dráhu. Mezitím přípravna nástrojů sestaví potřebné nářadí, pomocí předseřizovacího přístroje osazeného technologií Tebis ToolControl provede digitalizaci nástroje a jeho přenos do Tebisu ke kolizní kontrole skutečné sestavy nástroje tak, jak bude osazena na obráběcím stroji. Bezkolizní NC programy jsou předány do řídících systémů obráběcích strojů a díly jsou vyrobeny.

Vizualizace zbytkového obrábění po konverzi 3to5AX

Ukázka simulace obrábění v Tebis Simulatoru

Výroba forem

Při výrobě vstřikovacích forem se setkáváme s komplexními tvary, které kombinují množství vrtacích operací (např. hluboké vrtání chladicích kanálů nebo obrábění žeber a hlubokých dutin). Standardní třískové obrábění je možné doplnit vyjiskřováním nebo drátovým řezáním. Právě u forem vyniknou možnosti konstrukce Feature, která ve spolupráci s 2.5D frézováním a vrtáním poskytuje široké možnosti obrábění. Parametrizací Feature a obráběcích operací se otvírají možnosti automatizace a uchovávání firemních znalostí. K obrábění tvarových ploch slouží zejména moduly 3+2osého frézování. Při obrábění hlubokých tvarů a žeber je možné použít doplněk 3+2osého dokončování 3to5AX, který automaticky transformuje standardní tříosou dráhu na souvislou pětiosou. Výhodou tohoto doplňku je především vyšší kvalita obrobeného povrchu při nevýznamném prodloužení doby obrábění a snadné používání. Místa, která se obtížně obrábí (např. hluboké a úzké kapsy) se mohou vyjiskřovat pomocí tvarových elektrod. V modulu konstrukce elektrod je možné navrhovat činné plochy elektrody a snadno je doplnit o kalibrační rámeček a držák. Vlastní dráha jiskření je součástí navržené elektrody, která se nachází ve správci elektrod. Elektrodu je možné doplnit o polotovar, výrobní NC dráhy a také měřicí dráhy, protože právě konstruktér nejlépe ví, které rozměry elektrody jsou důležité.

Komplexní řešení

Tebis je schopen pokrýt konstrukci a přípravu výroby velmi složitých součástí. Jedním z důležitých prvků softwaru Tebis je správce výrobního postupu, ve kterém jsou shromážděny veškeré informace k obrábění součásti a technologický postup výroby. Ve spolupráci s knihovnami a simulací je možné nejen opakovaně používat uložené technologické znalosti, ale také optimalizovat výrobní postup s ohledem na maximální bezpečnost celého procesu. S doplňkem vícenásobného upnutí se programování více dílů, upnutých na upínací věži nebo rastrové desce, stává mnohem jednodušší a pružnější. Ve správci výrobního postupu mohou být uloženy také programy pro kontrolu kvality – měření vytvořených elektrod či hotového výrobku.

Automatizované obrábění střižných vložek

Některé výrobky svým tvarem vyžadují použití kombinace soustružení a frézování. Tebis je software, který tuto kombinaci umožňuje snadným a efektivním způsobem. Modelování a obrábění v tomto softwaru vhodně doplňují dílenská řešení, jako jsou různé varianty prohlížeče nebo dílenské terminály Front End.

Uživatelé u obrábění oceňují vysokou kvalitu obrobeného povrchu díky výpočtům NC drah, které probíhají na CAD plochách nebo na hybridních modelech, jednoduchost ovládání, rychlost výpočtu drah a rozsáhlé možnosti nastavení.

Všechny tyto komplexní úlohy jsou vhodné pro nasazení softwaru Tebis, který svou všestranností výrazně zrychlí proces konstrukce a výroby.