Unser Business: Simulation von Fertigungsprozessen

Umform- und Fügeprozesse sowie additive Verfahren simulierenn

Vor mehr als 20 Jahren haben wir als Unternehmen begonnen, Methoden und software-basierte Instrumente für die Simulation von Fertigungsprozessen zu entwickeln und in Projekten einzusetzen. Mit unseren Produkten und Services konzentrieren wir uns auf umformende, fügende und additive Fertigungsverfahren.

Die Rahmenbedingungen für die fertigende Industrie haben sich in den letzten beiden Jahrzehnten stark gewandelt – unter anderem getrieben durch die voranschreitende Globalisierung: Der globale Wettbewerb beflügelt die Fertigungsunternehmen in ihrem Streben nach höchster Fertigungsqualität der Produkte, nach günstigsten Herstellungskosten, nach kürzeren Entwicklungs- und Lieferzeiten, bei der kontinuierlichen Verbesserung von Entwicklungs- und Fertigungsprozessen und nicht zuletzt bei der gezielten Jagd nach der nächsten Produktinnovation.

Prozesssimulation

Prozesssimulation setzt sich durch

Die zunehmende Leistungsfähigkeit der Prozesssimulation, insbesondere die steigende Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse, kürzere und damit praxisnahe Rechenzeiten (bedingt durch stärkere Hardware und effizientere Software), die vereinfachte Bedienbarkeit der Simulationssoftware, alle diese Faktoren begünstigen die unaufhaltsame Verbreitung dieser Methode.

Die Simulation hat ihren Nimbus als „Freak-Tool“ verloren:

  • Wo gestern noch experimentell simuliert wurde, sind die Simulationsverfahren und
    -produkte heute so ausgereift, dass sich in Konstruktion und Fertigung der Grundsatz durchsetzt: „Erst simulieren, dann produzieren“.
  • Wo gestern noch punktuell simuliert wurde, um Fertigungsprobleme zu analysieren, wird heute von vornherein simuliert, um Probleme zu identifizieren, bevor sie in der Praxis auftauchen.
  • Wo gestern noch der Fokus auf der Machbarkeit einzelner Herstellschritte lag, werden heute schon Herstellvarianten parallel gerechnet und die Ergebnisse verglichen, um letztlich die beste Variante zu identifizieren.

Was ist Prozesssimulation?

Die Prozesssimulation (im Sinne von „Simulation von Fertigungsprozessen“) ist eine der aufstrebenden IT-gestützten Methoden, die in der Fertigung bewährte und zumeist erfahrungsbasierte, analoge Methoden ablösen. Mit der Prozesssimulation können praktische Erprobungen von Fertigungsprozessen in die virtuelle Welt des Computers verlagert werden.

Ziel der Prozesssimulation ist es, durch eine möglichst umfassende Berücksichtigung aller relevanten Prozessparameter in der Fertigung eine exakte Vorhersage abzugeben, so dass die teure und zeitaufwändige praktische Erprobung auf ein Mindestmaß reduziert werden kann.

Und die Entwicklung der Prozesssimulation geht weiter:

  • Werden heute noch Simulationsergebnisse einzelner Herstellschritte inselhaft betrachtet, so werden Simulationsergebnisse künftig von Herstellschritt zu Herstellschritt weiter gegeben und ganze Prozessketten simuliert (Prozesskette Intra-Fertigung)
  • Werden heute noch CAD-Daten aus der Konstruktion als möglichst feste Vorgabe an die Fertigung weiter gegeben, so werden morgen Ergebnisse aus der Fertigungssimulation in die Konstruktion zurückfließen (mit dem Ziel: „design as manufactured“)
  • Müssen heute noch Prozessparameter in der Fertigungssimulation manuell angepasst werden (manuelle Optimierung), so werden sie morgen durch automatisierte Prozessschleifen abgelöst (automatische Optimierung)

Wer bei diesen Entwicklungstrends an „Industrie 4.0“ denkt, liegt richtig: Nicht nur die durchgängige IT im Shop-Floor der Fertigung selbst bringt diese Vision voran, sondern auch die vorgelagerte CAD-/CAE-basierte Entwicklung der Produkte und Fertigungsprozesse leistet ihren Beitrag.

Simufact ist Key Player

Für die Europäische Kommission hat PricewaterhouseCoopers (PwC), eine der führenden Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaften in Deutschland, eine Studie mit dem Namen „Next Generation Forging“ erstellt. Darin identifiziert PwC den Einsatz von Simulationssoftware als einen von drei Treibern für die weitere Entwicklung der Industrie; Simufact ist demnach einer der „Key Player“ am Markt.

Zur Studie

Und noch etwas: Die Methode der Prozesssimulation gilt heute zwar in reiferen Industrieländern bereits als etabliert, hat aber in den aufstrebenden Industrieländern ein enormes Wachstumspotenzial vor sich.

Wettbewerbsvorteile

Ihre Wettbewerbsvorteile

Wozu dient die Prozesssimulation? Antworten aus Sicht des Praktikers:

  • Machbarkeit und Prozessstabilität sicherstellen
  • Neue Produkte effizienter entwickeln
  • Anzahl der Erprobungen reduzieren
  • Wissen und Know-how dokumentieren
  • Materialeinsatz reduzieren
  • Nacharbeiten reduzieren
  • Werkzeugstandmengen erhöhen
  • Optimale wirtschaftliche Ausnutzung der Aggregate
  • Reklamationen reduzieren
  • Vermarktung eigener Leistungen & Imagepflege

Rechnet sich das denn? Neudeutsch: ROI-Betrachtung

Natürlich ist der Einsatz von Simulationswerkzeugen erst einmal ein Kostenfaktor. Aber die Investition zahlt sich durch deutlich reduzierte Kosten in der Verfahrensentwicklung und in der laufenden Serienproduktion sehr schnell aus. Die Prozesssimulation amortisiert sich in der Regel in wenigen Monaten (Return-on-invest-Berechnung).

Wer in der frühen Phase der Prozessentwicklung sorgfältig arbeitet, kann viel Geld sparen. Andersherum lässt ein nicht robuster und fehlerhafter Fertigungsprozess in der Serienproduktion (Ausschuss, Stillstandzeiten von Maschinen, Werkzeugverschleiß, etc.) die Gewinnmarge schrumpfen und wird betriebswirtschaftlich zu einer Belastung.

 

Produktkosten (nach Prof. Klaus Ehrlenspiel, TU München, Lehrstuhl für Produktentwicklung)
Produktkosten (nach Prof. Klaus Ehrlenspiel, TU München, Lehrstuhl für Produktentwicklung)

Die Abbildung erläutert, wo in einem Fertigungsunternehmen typischerweise die Produktkosten entstehen: 2/3 der Kosten sind Produktions-, Material- und Zuliefererkosten, nur 9 Prozent sind Entwicklungskosten. Wenn man sich nun vergegenwärtigt, welche der fünf Phasen den höchsten Einfluss auf die Gesamtkosten haben, wird deutlich: Die Produkt- und Prozessentwicklung hat mit 70% den weitaus größten Anteil an den beeinflussenden Kosten. Produzierende Unternehmen können daraus ableiten, dass in der frühen Phase die größten Einsparpotenziale zu erzielen sind.

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