Sandvik Coromant hat an einem erfolgreichen Forschungsprojekt zum STEP-Datenaustausch (Standard for the Exchange of Product Model Data) teilgenommen. In Zusammenarbeit mit GKN Aerospace Engine Systems, der Technischen Hochschule Chalmers in Göteborg und dem Fraunhofer-Chalmers Research Centre for Industrial Mathematics (FCC) hat die Arbeitsgruppe eine Kooperationsumgebung entwickelt und diese auf den Wartungs- und Reparaturprozess (MRO) für komplexe Metallteile angewendet. Die Ergebnisse zeigen, dass ISO-Normen für die digitale Fertigung eine Grundlage für den interoperablen, modellbasierten Datenaustausch und die Ausführung über die gesamte reparaturbezogene Wertschöpfungskette hinweg bieten.
Die Reparatur einer beschädigten Turbinenschaufel ist fast immer ein individueller Einzelfall. Das liegt daran, dass kein Schaden dem anderen gleicht, die Toleranzen extrem eng sind und die Arbeit Fachwissen aus verschiedenen Bereichen erfordert. Um Reparaturen zu realisieren, mussten bislang Bilder, PDFs, Screenshots und Original-CAD/CAM-Dateien zwischen Unternehmen und Softwaresystemen ausgetauscht werden. Ein sehr zeitaufwändiger Prozess, der das Fehlerrisiko erhöhte.
Im Rahmen des von Vinnova und dem „Advanced Digitalization“-Programm finanzierten Dig4ReMan-Projekts wandte die Projektgruppe die STEP-Anwendungsprotokolle AP242 und AP238 an, um eine neutrale, modellbasierte Sprache für 3D-Geometrie, PMI, Bearbeitungsanweisungen und Werkzeugdaten zu entwickeln. Ähnlich wie bei einem gemeinsam genutzten Cloud-Dokument können alle Beteiligten dasselbe Modell einsehen und aktualisieren, ohne dass Informationen verloren gehen.
Das Ergebnis ist ein vollständig vernetzter digitaler Prozess, der sich durch den gesamten Reparaturzyklus zieht: von der Inspektion eines beschädigten Teils über den Materialabtrag und die Planung der additiven Fertigung bis hin zur Simulation, CAM-Programmierung und finalen Bearbeitung sowie Verifizierung. Laut GKN Aerospace können bei einer aufgearbeiteten Komponente im Vergleich zu einem neuen Ersatzteil bis zu 95 Prozent Material, Energie und CO2-Emissionen eingespart werden. Zudem sind die Kosten deutlich niedriger.
Die Forscher der Technischen Hochschule Chalmers und des FCC steuerten fortschrittliche Modelle zur Vorhersage von Verformungen, Toleranzen und dem thermischen Verhalten bei. Sandvik Coromant wiederum brachte sein Fachwissen über Schneidwerkzeuge und Datenstandards ein wodurch CNC-Maschinen und CAM-Systeme umfangreichere Fertigungsinformationen austauschen können als mit G-Code möglich ist.
„Diese Art der Bearbeitung ist extrem anspruchsvoll“, erklärt Johan Vallhagen, leitender Forscher und Projektleiter bei GKN Aerospace. „Jede beschädigte Schaufel stellt eine neue Herausforderung dar.“ Üblicherweise verlässt man sich auf manuelle Anpassungen und eine zerstreute Kommunikation über viele Systeme hinweg. Durch die Verwendung einer standardisierten digitalen Kette können wir die Komplexität jedoch drastisch reduzieren und sicherstellen, dass alle Experten mit denselben exakten Daten arbeiten.“
Die ISO-STEP-Standards kamen in jedem Schritt des Arbeitsablaufs zum Einsatz. AP238 ermöglicht den Austausch von Bearbeitungssequenzen, Werkzeugdefinitionen und ISO-13399-Werkzeugparametern zwischen CAM-Systemen sowie zwischen CAM und Maschine. AP242 erlaubt eine modellbasierte Definition, die bei Prüfung, Planung, Simulation und Verifizierung einheitlich genutzt wird.
„Es ging nicht nur darum, Teile zu reparieren“, betont Mikael Hedlind, Projektkoordinator bei Sandvik Coromant. „Es ging darum, zu beweisen, dass Konstruktions-, Bearbeitungs-, Simulations- und Prüfdaten nahtlos zwischen Unternehmen fließen können. Die STEP-Standards gaben uns hierfür eine gemeinsame Sprache. Und sobald alle dieselbe Sprache sprechen, wird die Zusammenarbeit schneller, klarer und intelligenter.“
Das Dig4ReMan-Projekt hat gezeigt, dass der STEP-basierte Datenaustausch die konkrete Fertigungsabsicht auch über verschiedene Organisationen, Disziplinen und Softwaresysteme hinweg vermitteln kann. Um die digitale Zusammenarbeit in der Fertigung weiter zu stärken, werden Sandvik Coromant und seine Partner auch künftig geeignete neue Methoden entwickeln.
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