Geschlossene Prozessregelung für CAM-gestützte Zerspanung

Ellistat und TopSolid haben eine native Integration zwischen einer automatisierten Prozessregelungslösung und CAM-Systemen umgesetzt. Dadurch wird eine geschlossene Automatisierung der Zerspanung direkt auf Basis von CAM-Daten ermöglicht. Die Zusammenarbeit richtet sich an CNC-Fertigungsbetriebe, die den Einrichtaufwand reduzieren, die Maßgenauigkeit verbessern und die Prozessstabilität erhöhen wollen.

Kontext der Zusammenarbeit
Ellistat entwickelt Systeme zur automatisierten Prozessregelung (APC) für die CNC-Zerspanung mit Fokus auf Maßhaltigkeit und Reduzierung von Prozessstreuungen durch datenbasierte Kompensationsmechanismen. TopSolid stellt integrierte CAD/CAM-Lösungen bereit, die in Dreh- und Mehrachsbearbeitungen weit verbreitet sind.

Die Zusammenarbeit adressiert eine zentrale Herausforderung in der Zerspanung: manuelle Einricht- und Korrekturprozesse bei neuen Bauteilen, die Anlaufzeiten verlängern, Variabilität erhöhen und stark vom Erfahrungswissen der Bediener abhängen. Durch die direkte Integration der APC in das CAM-System wird die Konfigurationskomplexität reduziert und eine skalierbare Automatisierung über unterschiedliche Maschinentypen und Bauteilfamilien hinweg ermöglicht.

Technische Lösung und Aufgabenverteilung
Die Integration erfolgt über das ELLICAM-Modul von Ellistat, das die Ellistat-APC mit TopSolid’Cam ab Version 7.20 verbindet. TopSolid stellt native CAM-Daten zur Verfügung, darunter 3D-Bauteilgeometrien, Bearbeitungsoperationen, Werkzeuge, Koordinatensysteme und Offsets.

ELLICAM extrahiert diese Informationen über standardisierte, auf STEP basierende Schnittstellen und überträgt sie über Programmierschnittstellen (APIs) an die APC. Die APC analysiert die Daten, um ein geschlossenes Regelmodell ohne manuelle Parametrierung zu konfigurieren. Auf Basis der Maßprüfung eines einzelnen gefertigten Teils berechnet die APC Korrekturwerte und übermittelt diese direkt an die CNC-Steuerung über DNC-Protokolle oder CNC-APIs. Algorithmen des maschinellen Lernens aktualisieren die Korrekturmodelle kontinuierlich, um systematische Abweichungen zu berücksichtigen.

Implementierung und Integration
Die Lösung wird als TopSolid-Add-in in Kombination mit der APC-Software von Ellistat implementiert und über ein standardisiertes industrielles Netzwerk verbunden. CAM-Programmierer benötigen keine speziellen APC-Kenntnisse. Die Rüstzeiten für neue Bauteile werden verkürzt, da Werkzeugbahnen nicht speziell für die Prozessregelung angepasst werden müssen. Das System lässt sich in bestehende CNC-Maschinen für Dreh-, Drei- bis Fünfachs-Fräs- und Kombinationsbearbeitungen integrieren.

Anwendungen und Einsatzszenarien
Zielanwendungen sind Fertigungen mit hoher Variantenvielfalt, Präzisionsbauteile sowie Produktionsumgebungen mit häufigen Bauteilwechseln. Typische Einsatzszenarien umfassen die automatische Maßkonformität des ersten Werkstücks, die Reduzierung von Ausschuss in der Anlaufphase und die Stabilisierung der Maßgenauigkeit über gesamte Serien hinweg. Diese Mechanismen unterstützen Strategien der industriellen Automatisierung und der digitalen Fertigungsinfrastruktur.

Ergebnisse und erwarteter Nutzen
Nach vorliegenden Implementierungsdaten reduziert die automatisierte Übernahme von CAM-Daten den Konfigurationsaufwand der APC um rund 80 %, wodurch sich die initiale Einrichtung von mehreren Stunden auf wenige Minuten verkürzt. Durch die Nutzung gemessener Abweichungen und einer geschlossenen Rückkopplung verbessert das System die Wiederholgenauigkeit und verringert den Bedarf an manuellen Korrekturen. Dies trägt zu vorhersehbarer Qualität und einer effizienteren Maschinenauslastung bei.

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