Was ist Computer Aided Manufacturing?
Wie der Name schon sagt, geht es bei Computer Aided Manufacturing (CAM) darumdie menschliche Interaktion im Fertigungsprozess durch computergesteuerte Maschinen zu ersetzen. CAM ermöglicht es uns, hochkomplexe Produkte schnell und einheitlich zu entwickeln.
Vor der Erfindung von CAM-Techniken mussten qualifizierte Ingenieure und Maschinenbediener Fertigungsmaschinen einrichten und bedienen, um Produkte herzustellen. Die Maschinen folgten einer Reihe von Lochkartenanweisungen, den so genannten „Schablonen“, die von den Ingenieuren manuell eingesetzt wurden. Bediener und Ingenieure mussten die Maschinen dann manuell steuern und sicherstellen, dass sie den Anweisungen folgten. Der gesamte Prozess war fehleranfällig, langsam, ungenau, arbeitsintensiv und teuer.
CAM war eine Revolution in Bezug auf die Herstellung von Gütern und Maschinen. Im Wesentlichen ersetzte CAM die altmodischen Lochkartenvorrichtungen durch eine Reihe digitaler Anweisungen, die über spezielle Software an automatisierte Maschinen gesendet werden. Die Maschinen können dann automatisch Material zuschneiden und Teile zur Herstellung von Produkten zusammensetzen.
CAM beseitigt mögliche menschliche Fehler, eliminiert Inkonsistenzen und reduziert die Anzahl der während des Konstruktionsprozesses benötigten Prototypen. Die gesamte Fertigungsindustrie wurde mithilfe von CAM effizienter, genauer und kostengünstiger.
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Wie funktioniert CAM und welche unterschiedlichen Prozesse gibt es?
Der CAM-Prozess setzt sich aus verschiedenen Phasen zusammen, von denen jede für das Ergebnis von Bedeutung ist. Jede Phase muss sorgfältig geplant und ausgeführt werden, um Produktionsfehler zu vermeiden, die zu Fertigungsfehlern und Produktfehlern führen können.
Konstruktionsphase
Der CAM-Prozess beginnt damit, dass ein Konstrukteur oder Ingenieur ein detailliertes digitales 3D-Modell entwickelt, das ein vorgeschlagenes Produkt oder eine vorgeschlagene Maschine darstellt. Das 3D-Modell wird mithilfe von spezieller CAD-Software (Computer Aided Design) konstruiert, verschiedenen Tests und Simulationen unterzogen und verfeinert.
Nachbearbeitungsphase
Auch wenn CAM-Maschinen automatisierte Funktionen ausführen, sind sie nicht völlig autonom. Sie erfordern eine Reihe von Anweisungen, die befolgt werden müssen. Nach der Fertigstellung der Konstruktion prüft die CAM-Software das Modell auf Fehler, die die Fertigung behindern, und generiert dann einen Werkzeugweg, den die CAM-Maschine zur Herstellung des Produkts verwendet.
Diese Werkzeugweganweisungen werden als CNC (Computerized Numerical Control) bezeichnet. CNC verwendet die Maschinensprache G-Code. G-Code steuert die Geschwindigkeit einer Maschine, ihre Aktionen, den Vorschub, die erforderlichen Kühlmittel usw. Dies wird als Nachbearbeitungsphase bezeichnet.
Maschinensimulationsphase
Vor Beginn der Fertigung wird eine Maschinensimulation durchgeführt. Diese Simulation ist eine digitale Darstellung aller Aspekte des CAM-Prozesses. So können Ingenieure die effizienteste Methode zur Herstellung eines Produkts entwickeln.
Fertigungsphase
Nachdem die optimale Fertigungsmethode bestimmt wurde, kann der eigentliche Fertigungsprozess beginnen. Der CNC-Code wird über die CAM-Software an die Maschine übertragen, Rohstoffe werden der Maschine zugeführt und der Fertigungsprozess selbst beginnt. Ingenieure überwachen den ersten Fertigungslauf genau, um Fehler oder Defekte zu identifizieren. Für jeden Prozessschritt sowie für das Endprodukt sind strenge Qualitätskontrollen erforderlich.
Welche verschiedenen Typen von CAM-Software gibt es?
Da es verschiedene Phasen des CAM-Prozesses gibt, ist nicht jede CAM-Software für denselben Zweck konzipiert. Ingenieure können ausgewählte Typen von CAM-Software für bestimmte Rollen nutzen. Zu den häufigsten Typen von CAM-Software gehören Folgende:
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Was sind die Vorteile der Verwendung von CAM?
Der Einsatz von CAM-Methoden hat im Vergleich zu älteren manuellen Fertigungstechniken viele Vorteile. Der Hauptvorteil von CAM besteht darin, dass es den Herstellern ermöglicht, hochgradig vorhersehbare und konsistente Produktserien in jeder Größenordnung zu produzieren. CAM ermöglicht auch eine stärkere Anpassung an Kundenwünsche und eine größere Flexibilität bei der Konstruktion. Dies führt zu einer besseren Produktqualität.
CAM-Software kann jede Phase des Fertigungsprozesses analysieren und die effizienteste Methode zur Herstellung eines Produkts ermitteln. Dadurch werden die Fertigungskosten deutlich gesenkt und Produktionsgeschwindigkeiten erhöht. Unternehmen können Waren in kürzerer Zeit für weniger Geld produzieren. Kunden erhalten Produkte von besserer Qualität zu geringeren Kosten. Die Optimierung des Fertigungsprozesses führt auch zu einem besseren Ressourcenmanagement und zu mehr Nachhaltigkeit.
CAM hat außerdem positive Auswirkungen auf die Arbeiter in der Fabrik. CAM-Software ermöglicht eine bessere Kommunikation zwischen Kollegen, was zu einer höheren Produktivität und mehr Sicherheit führen kann. Dadurch, dass die Arbeiter keine großen, gefährlichen Maschinen mehr bedienen müssen, verringert sich das Verletzungsrisiko erheblich.
Übliche CAM-Ausrüstung
Der CAM-Prozess erfordert eine hochkomplexe und hochentwickelte Software, die eine Reihe von präzisionsgefertigten CNC-Maschinen steuert.
CAM wird verwendet, um eine Reihe von Maschinen zu steuern, die Werkstücke formen und gestalten, z. B. Laserschneider, Wasserstrahlschneider, Plasmaschneider und EDM-Maschinen (Electrical Discharge Machining, Funkenerodieren). Die von diesen Maschinen durchgeführten hochpräzisen Schneidvorgänge wären ohne CAM nicht möglich.
Viele Fabriken, die Waren mit CAM-Techniken herstellen, verwenden fortschrittliche Robotertechnik für die Montage von Produkten. Dies ist eine gängige Praxis im Fahrzeugbau, in der Luft- und Raumfahrt sowie der Mikrochip-Branche.
Die Fortschritte in der additiven Fertigungstechnologie haben dazu geführt, dass mehr Unternehmen als je zuvor 3D-Drucker einsetzen. Obwohl die Entwicklung noch in den Kinderschuhen steckt, sagen Experten voraus, dass die additive Fertigung in naher Zukunft weit verbreitet sein wird.
Was sind die neuesten Trends in der CAM-Branche?
Neben der Entwicklung des 3D-Drucks und der additiven Fertigung gibt es weitere neue Entwicklungen in der CAM-Branche. Die Technologie des digitalen Zwillings ermöglicht es Ingenieuren, hochpräzise Darstellungen von Fabriklayouts zu erstellen. Diese liefern ihnen wichtige Daten, mit denen sie die Fertigungstechniken besser optimieren können.
Fortschritte in der Cloud-Computing-Technologie und dem industriellen Internet der Dinge treiben die Entwicklung von Industrie 4.0 voran. Experten gehen davon aus, dass Produktionsanlagen nicht mehr als eigenständige Unternehmen betrachtet werden, sondern eng miteinander vernetzt werden und Informationen über Prozesse und Ressourcen in Echtzeit austauschen. Künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen, Sensortechnologie, Augmented Reality und Big-Data-Analysen werden eine neue Ära des CAM einläuten.
CAM – Fazit und Perspektiven
Computer Aided Manufacturing (CAM) hat die Herstellung von Produkten und Maschinen revolutioniert. Mit hochentwickelter CAM-Software und hochmodernen Maschinen können wir Produkte in kürzerer Zeit, zu geringeren Kosten und mit weniger Abfall auf sicherere und nachhaltigere Weise als je zuvor herstellen.
CAM-Techniken beseitigen die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler und ermöglichen die Herstellung präzise konstruierter, einheitlicher Produkte in jeder Größenordnung. Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass das moderne Leben ohne die Nutzung von CAM einfach nicht möglich wäre.
CAM ist aber nicht nur abhängig von Technologie und Maschinen, auch der Mensch ist nach wie vor gefragt. Die erfolgreiche Anwendung von CAM-Techniken hängt von den Bemühungen qualifizierter und talentierter Ingenieure, Bediener und Konstrukteure ab, die Produkte entwerfen, Produktionsmethoden optimieren und die Produktion steuern. Um dies effektiv zu tun, nutzen diese Experten CAM-, PLM- und CAD-Software, die von innovativen Unternehmen wie Dassault Systèmes entwickelt wurde.
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Dassault Systèmes hat es sich zur Aufgabe gemacht, Lösungen bereitzustellen, mit denen Fertigungsunternehmen qualitativ hochwertigere Produkte in kürzerer Zeit und mit weniger Ressourcen als je zuvor produzieren können. Wir möchten unseren Kunden die Werkzeuge an die Hand geben, die sie benötigen, um die Herausforderungen der modernen Welt zu meistern.
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Häufig gestellte Fragen
Mit Hilfe von CAM-Simulationssoftware können Ingenieure Eigenschaften präzise nachbilden und testen, z. B. wie viel Last oder Spannung ein Produkt aushalten kann, wie es auf Vibrationen reagiert und wie Flüssigkeiten durch das Produkt fließen.
3D-Druck und additive Fertigungstechniken werden jetzt von führenden Herstellern auf der ganzen Welt in bestehende CAM-Prozesse integriert. Große Auflagen eines 3D-gedruckten Produkts lassen sich nur mit CAM-Techniken effizient herstellen.
Dank CAM müssen menschliche Arbeitskräfte keine großen, gefährlichen Fertigungsmaschinen mehr bedienen. Auch wenn viele der Aufgaben in der Fabrikhalle aus früheren Jahren überflüssig geworden sind, hat CAM das menschliche Element in der Fertigung nicht beseitigt. Es besteht nach wie vor ein Bedarf an talentierten Bedienern, Programmierern, Maschinisten, Managern, Konstrukteuren und Ingenieuren.
Die CAM-Technik bietet zwar zahlreiche, sehr wichtige Vorteile, hat aber auch ihre Nachteile. Zu den Nachteilen von CAM gehören die Möglichkeit von Computerfehlern, die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler (z. B. die Eingabe falscher Daten), die Kosten für CAD- und CAM-Software vor Ort und die Kosten für die Wartung einer hochkomplexen CAM-Infrastruktur. Doch selbst unter Berücksichtigung dieser Nachteile überwiegen die Vorteile von CAM immer noch.