Wohl jeder CNC-Anwender stand schon vor dem Problem, aus einem frei geformten Modellteil ein NC-Programm erstellen zu müssen. Mit einer interessanten Neuigkeit in diesem Bereich wartet die Firma Licom Systems auf: Ein im Holzbereich neuartiger 3D-Digitizer ermöglicht es in Verbindung mit dem Programmiersystem Licom AlphaCAM, geometrisch unbekannte, dreidimensionale Objekte in kurzer Zeit dezentral zu erfassen und die entsprechenden NC-Programme zu generieren.
Seinen Ursprung habe der 3D-Digitizer in der Filmmetropole Hollywood: Für aufwendige Spielfilmproduktionen – beispielsweise „Jurassic Park“ – galt es dort, kleine, handgeformte Modelle dreidimensional digital zu erfassen. So erläutert Stephan Schneider, Geschäftsführer der Licom Systems GmbH, in einem Gespräch mit der BM-Redaktion den ursprünglichen Verwendungszweck des amerikanischen High-Tech-Produktes. Doch die Funktionalität des Gerätes birgt auch erheblichen praktischen Nutzen für den Bereich der Holz- und Kunststoffverarbeitung in sich. Das zeigte sich Mitte Januar, sozusagen bei der Deutschlandpremiere für den auf den ersten Blick eher unscheinbar wirkenden 3D-Digitizer.
Während sich zweidimensionale Teile meist in bekannter Art und Weise über Digitalisierbretter nachzeichnen lassen und so CAD/ CAM-fähig werden, entziehen sich beispielsweise Formholzteile aufgrund ihrer komplexen 3D-Geometrie häufig der exakten Zeichnungsaufbereitung. Deshalb wird oft mit Mustern gearbeitet.
Wie kommt man aber nun von einem Musterteil zu dessen NC-Programm? Hier gibt es mehrere Möglichkeiten, die sich z.B. hinsichtlich des technischen Aufwandes teilweise erheblich unterscheiden. Das Spektrum reicht vom Teachen oder automatischen Abtasten auf der CNC-Maschine bis hin zu berührungslosen optischen Verfahren (punkt- oder linienförmiges Laserscanning). Diesen allen gemeinsam ist, daß entweder die CNC-Maschine über längere Zeit belegt und somit „unproduktiv“ ist, und/ oder teilweise sehr aufwendige und somit kostspielige Meßeinrichtungen erforderlich sind.
An diesem Punkt setzt Licom nun mit dem 3D-Digitizer an: Maschinenfern, beispielsweise in der AV, lassen sich mit ihm die Geometriedaten angelieferter Modellteile erfassen und in die Programmiersoftware AlphaCAM übergeben, wo dann das benötigte NC-Programm erstellt wird.
Das ganze funktioniert so: Zunächst werden das Musterteil (z.B. eine Stuhlschale) und der 3D-Digitizer auf dem Arbeitstisch fixiert bzw. positioniert. Beim anschließenden Digitalisierungsvorgang wird die kleine Metallspitze, die sich am Ende des aus mehreren Drehgelenken bestehenden Auslegers befindet, stufenlos und mit beeindruckender mechanischer Leichtigkeit von Hand frei im Raum bewegt. Berührt die Spitze nun einen zu erfassenden Punkt, reicht ein „Klick“ auf das Fußpedal, um ihn zu speichern. Die Genauigkeit gibt Licom mit +/- 0,15 mm an.
Im Fall der Stuhlschale wurde für den Digitalisierungsvorgang die äußere Kante gewählt (siehe Fotos). In Bereichen großer Konturradien müssen nicht so viele Punkte erfaßt werden wie bei engen Radien. Da es sich um ein symmetrisches Teil handelt, reicht das Digitalisieren von nur einer Stuhlschalen-Hälfte. Diese wird später in AlphaCAM einfach gespiegelt. Für die halbe Schale sind rund 40-50 Erfassungspunkte erforderlich.
Beim Digitalisieren der Werkstückkontur wird jeder erfaßte Punkt online auf dem Bildschirm sichtbar, die 3D-Kontur baut sich sozusagen „simultan“ in AlphaCAM auf. Über die vorhandene Spline-Funktionalität werden diese Linienzüge dann per Knopfdruck „geglättet“, also in einen harmonischen, übergangslosen Kurvenzug übergeführt.
Auch große Teile, die über den Arbeitsbereich des Digitizers hinausgehen, lassen sich durch entsprechendes „Nachsetzen“ (Umpositionieren) problemlos aufnehmen.
Liegt das Modell als digitaler Kurvenzug in AlphaCAM vor, kann das NC-Programm (je nach Werkstück und Maschine mit bis zu 5 interpolierenden Achsen) generiert werden. Hier bietet die Software komfortable und nahezu uneingeschränkte Möglichkeiten (vgl. auch BM 5/97, S. 41).
Alles in allem dauert der Digitalisierungsvorgang inklusive CNC-Programmerstellung für die Stuhlschale rund 15 Minuten.
Der 3D-Digitizer läßt sich auch im 2D-Bereich einsetzen und kann, so Stephan Schneider, entsprechend als Alternative zum konventionellen Digitalisierbrett angesehen werden. Das Gerät ist in zwei Ausführungen erhältlich, die sich bezüglich ihres Arbeitsbereiches (Halbkugel mit einem Durchmesser von 1,27 m oder 1,68 m) unterscheiden.
Einsatzgebiete sind die digitale Erfassung und anschließende Herstellung von (Form-) Teilen in vielen Bereichen der Holz- und Kunststoffverarbeitung. Die Qualitätskontrolle oder auch das „Scannen“ von Zeichnungen oder anderen zweidimensionalen Vorlagen sind nur zwei weitere Möglichkeiten für den Einsatz des Gerätes.
Die Investitionskosten für den anschlußfertigen 3D-Digitizer liegen bei der kleineren Ausführung bei deutlich unter 10 000 Mark, die größere Variante kostet knapp 3000 Mark mehr.
Die Software
Licom AlphaCAM ist ein leistungsstarkes, modular aufgebautes Programmiersystem für CNC-Oberfräsen. Vom konventionellen 2D-Oberfräsen bis hin zur simultanen 5-Achs-Bearbeitung deckt das Windows 95/ NT-Programm ein breites Spektrum ab.
Im integrierten, Licom-eigenen CAD-Teil kann der Anwender zeichnerisch die benötigten Fräskonturen erstellen. Ist die entsprechende Kontur gezeichnet, versieht man sie mit Bearbeitungsschritten wie z.B. Formatieren, Ausräumen von beliebig geformten Freiformtaschen mit Inseln, Bohrbearbei- tungen mit Vorschubstrategien, Kantenanleimen oder 3D-Gravieren. Die generierten Werkzeugbewegungen lassen sich in einer echten 3D Volumen-Grafik anzeigen bzw. simulieren. In ähnlicher Weise wiederkehrende Teile können über die integrierte Makrosprache erzeugt werden.
Licom AlphaCAM kann beliebige Windows True Type-Fonts verwenden, um mit diesen, z.B. auf geschwungenen Konturen, Schriftzüge zu setzen. Outline-Schriften können dann vertieft oder erhaben ausgefräst werden. E
Ein flexibles Postprozessoren-Konzept erlaubt es, dasselbe Programm für unterschiedliche Maschinen bereitzustellen. Die Berechnung der theoretischen Bearbeitungszeiten unterstützt dabei die Erstellung eines Maschinenbelegungsplanes.
Die Software verfügt außerdem über ein integriertes „Schachtelmodul“ zur automatischen oder manuellen Erzeugung einer verschnittoptimierten Anordnung von Werkstücken auf (Rest-) Platten beliebiger Größe.
Anwendungsbereiche von AlphaCAM finden sich zum einen in der Massivholzbearbeitung (z.B. Sonderlösungen im Treppenbereich, Holzspielzeug). Mit „AlphaCAM Express“ bedient das Unternehmen zunehmend auch branchenspezifische Spezialsegmente, z.B. die Fronten-, Korpus-, Arbeitsplatten- oder Türherstellung. Die Modularität der Software erlaubt grundsätzlich speziell auf den Kundenwunsch zugeschnittene, individuelle Lösungen.
Gelegenheit, sich AlphaCAM und den 3D-Digitizer aus der Nähe anzuschauen, bietet die Holz-Handwerk 98 in Nürnberg. Dort werden sowohl die Firma Licom Systems (Halle 10.0, Stand 111) als auch diverse Maschinenhersteller die neue Technik vorführen. c
Das Mutterhaus der vor zwei Jahren in Deutschland gegründeten Licom Systems GmbH ist die Licom Systems Ltd. mit Sitz in Großbritannien. Das Unternehmen ist branchenübergreifend spezialisiert auf den Bereich der CNC-Programmierung bzw. die Konfektionierung individueller CAD/CAM-Lösungen.
In Deutschland ist das Unternehmen schwerpunktmäßig im Bereich der Holz- und Kunststoffverarbeitung aktiv. Das fünfköpfige Team um Geschäftsführer Stephan Schneider setzte dabei von Anfang an auf die Zusammenarbeit mit führenden CNC-Maschinenherstellern.
Neben den sieben Licom-Niederlassungen (Deutschland, Italien, Niederlande, Großbritannien, Taiwan, USA, Japan) verfügt das Unternehmen über ein weltweites Netz von Händlern und Distributoren.
(Kontakt: Licom Systems GmbH, 52134 Herzogenrath, Fax: 0 24 07/91 86 75)
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