So wählen Sie eine CNC-Frässoftware für die Fertigung aus: Postprozessoren, Werkzeugwegstrategie und Gesamtkosten

Die meisten Softwarevergleiche beantworten die falsche Frage. Sie geben Auskunft darüber, welche Plattform die umfangreichste Funktionsliste bietet, während die Entscheidung, die tatsächlich über den Erfolg eines Kaufs entscheidet, viel enger gefasst ist: Lässt sich diese Software auf den Maschinen einsetzen, die Sie bereits besitzen, in den von Ihnen angegebenen Durchlaufzeiten und mit den Programmierern, die Sie tatsächlich einstellen können?

Dieser Leitfaden befasst sich eher mit der Auswahlmethode als mit einer Produktrangliste. Er behandelt die fünf Kriterien, die das Ergebnis bestimmen, erklärt, warum der Postprozessor das größte versteckte Risiko bei jedem Switch darstellt, zeigt, wie man die Kosten über drei Jahre statt nur den Neupreis modelliert, und erläutert, wie man einen Benchmark-Test durchführt, der die Behauptung belegt, bevor man etwas unterschreibt. Wenn Sie sich zunächst einen Überblick über die einzelnen Plattformen verschaffen möchten, finden Sie in unserem Vergleich von zehn CAM-Plattformen für das CNC-Fräsen behandelt Preisstufen und Achsenunterstützung, während der Vergleich zwischen Mastercam, SolidCAM, Fusion 360 und hyperMILL näher auf Werkzeugwege und Simulation eingeht.

Welche Aufgaben muss eine CNC-Frässoftware in einem Fertigungsbetrieb erfüllen?

CNC-Frässoftware wandelt ein 3D-Modell in geprüften, maschinenspezifischen G-Code um. In der Produktion bedeutet das vier Aufgaben gleichzeitig: die Erstellung effizienter Werkzeugwege, die Simulation der gesamten Maschine, um Kollisionen zu erkennen, bevor sich die Spindel dreht, die Ausgabe von Code, den eine bestimmte Steuerung ohne manuelle Bearbeitung akzeptiert, sowie die Beibehaltung der Assoziativität zum CAD-Modell, sodass ein überarbeitetes Modell keine Neuprogrammierung von Grund auf erfordert.

Diese Unterscheidung ist wichtig, da Prototypenwerkstätten und Serienfertigungsbetriebe aus unterschiedlichen Gründen scheitern. Eine Prototypenwerkstatt leidet unter langsamer Programmierung. Ein Serienfertigungsbetrieb leidet unter Uneinheitlichkeit: zwei Programmierer, die aus demselben Modell unterschiedliche Taktzeiten erzeugen, oder eine Nachbearbeitung, die bei jedem Auftrag manuell durchgeführt werden muss. Entscheiden Sie sich gegen die Fehlerquelle, mit der Sie tatsächlich konfrontiert sind.

Die fünf Kriterien, die über den Ausgang entscheiden

Die Funktionslisten sind lang und überschneiden sich größtenteils. In der Praxis sind es fünf Faktoren, die den Unterschied zwischen einer guten Wahl und einem kostspieligen Fehler ausmachen.

1. Postprozessor-Abdeckung für die Steuerungen, die Sie tatsächlich ausführen

Ein Postprozessor wandelt allgemeine Werkzeugwegdaten in die Sprache um, die Ihre Steuerung versteht. Fanuc, Siemens, Heidenhain, Haas, Mazak und Okuma unterscheiden sich alle darin, wie sie Arbeitsversätze, Werkzeuglängenausgleich, Festzyklen, Begrenzungen der Drehachsen und das Verhalten beim sicheren Zurückfahren handhaben. Ein Postprozessor, der zwar nah dran ist, aber nicht exakt passt, erzeugt Code, der auf dem Bildschirm gut aussieht, das Werkstück auf dem Boden jedoch zerkratzt.

Bitten Sie die Anbieter um eine getestete Post-Datei, die genau auf Ihre Steuerung und Maschinenkonfiguration zugeschnitten ist, und nicht um eine allgemeine Post-Datei für diese Produktfamilie. Falls es keine solche gibt, erkundigen Sie sich nach den Kosten für eine maßgeschneiderte Entwicklung und nach der dafür benötigten Zeit, denn diese Kosten müssen von Anfang an in Ihrem Budget berücksichtigt werden und dürfen nicht erst im dritten Monat als Überraschung auftauchen.

2. Die Tiefe der Fräsbahnstrategie im Vergleich zu Ihrem tatsächlichen Werkstückmix

Adaptives oder dynamisches Schruppen, Restbearbeitung, trochoidales Nutenfräsen und Schlichten mit konstantem Eingriff sind die Strategien, die die Zykluszeit beeinflussen. Ob sie von Bedeutung sind, hängt von Ihrem Werkstückmix ab. Ein Betrieb, der Aluminiumplatten mit offenen Aussparungen bearbeitet, profitiert weniger vom fortschrittlichen Schruppen als ein Betrieb, der Hohlräume aus gehärtetem Stahl bearbeitet, wo ein kontrollierter Werkzeugeingriff die Lebensdauer der Fräser sicherstellt.

Ordnen Sie Ihre letzten fünfzig Aufträge drei Kategorien zu: einfache 2,5D-Bearbeitung, prismatische 3-Achsen-Bearbeitung mit etwas 3+2-Indexierung und echte simultane Mehrachsenbearbeitung. Investieren Sie in die mittlere Kategorie und das obere Ende Ihres Leistungsspektrums, nicht in Aufträge, die Sie vielleicht eines Tages erhalten werden. Wenn die Zykluszeit Ihr Engpass ist, finden Sie in unserem Leitfaden zu Parameter für das Hochgeschwindigkeits-CNC-Fräsen erläutert, welche Strategien tatsächlich die Bearbeitungszeit verkürzen und welche das Problem lediglich auf den Werkzeugverschleiß verlagern.

3. CAD-Assoziativität und die Weitergabe von Änderungen

In der Fertigung ändern sich die Modelle. Die in Ihr CAD-System integrierte CAM-Software aktualisiert die Werkzeugwege, wenn sich die Geometrie verschiebt. Bei einer eigenständigen CAM-Software, die eine neutrale Datei wie STEP oder Parasolid importiert, ist dies in der Regel nicht der Fall, was bedeutet, dass bereits eine kleine Änderung eine vollständige Neuprogrammierung erforderlich machen kann.

Der praktische Test besteht nicht darin, ob der Anbieter angibt, dass die Funktion assoziativ ist. Es geht vielmehr darum, was passiert, wenn sich ein Loch um 2 mm verschiebt und eine Verrundung wächst: Wird der Arbeitsgang neu generiert, schlägt er mit einer eindeutigen Warnmeldung fehl oder behält er stillschweigend den alten Werkzeugweg bei? Bitten Sie darum, dies in einer Demo mit Ihrer eigenen Datei zu sehen.

4. Eine Simulation, die die Maschine und nicht nur das Werkzeug abbildet

Die Werkzeugwegprüfung zeigt den Materialabtrag an. Die Maschinensimulation bildet die tatsächliche Kinematik ab, einschließlich Tisch, Schwenkdrehpunkt, Spannvorrichtung, Werkzeughalter und Achsverfahrgrenzen. Bei 3-Achsen-Bearbeitungen ist der Unterschied noch überschaubar. Bei 3+2- und simultanen Bearbeitungen ist es jedoch der Unterschied zwischen dem Erkennen einer Kollision mit dem Schwenkdrehpunkt im Büro und dem Feststellen dieser Kollision an einer beladenen Maschine.

Wenn Sie mehrachsige Bearbeitungen durchführen oder planen, sollten Sie die vollständige kinematische Simulation als Grundvoraussetzung und nicht als optionales Upgrade betrachten. Geprüfte Programme verkürzen zudem die Rüstzeit, da der Bediener eine bekanntermaßen fehlerfreie Abfolge bestätigt, anstatt diese mit reduzierter Vorschubgeschwindigkeit zu testen. Unsere Schritt-für-Schritt-Anleitung zu Vorgehensweise bei der Einrichtung einer CNC-Maschine zeigt, wo die Simulation Prüfzeit einspart und wo nicht.

5. Verfügbarkeit von Programmierern und die Lernkurve

Selbst die leistungsfähigste Plattform ist wertlos, wenn man kein Personal dafür finden kann. Einige Systeme werden an Fachhochschulen flächendeckend unterrichtet und verfügen über einen großen lokalen Personalpool. Andere sind zwar leistungsstark, aber sehr spezialisiert, sodass man die Mitarbeiter intern schulen muss und das Risiko eingeht, auf Schlüsselpersonen angewiesen zu sein.

Bevor Sie eine Vorauswahl treffen, sollten Sie die Jobbörsen in Ihrer Region nach Programmierern durchsuchen, die die jeweiligen Systeme angeben. Eine Plattform mit zwei lokalen Bewerbern ist etwas ganz anderes als eine mit vierzig, ganz gleich, was die Funktionsübersicht aussagt.

Ein sechster Faktor, den es zu prüfen gilt: die Werkzeugbibliothek

Unternehmen unterschätzen den Zeitaufwand für den Aufbau und die Pflege einer Werkzeugbibliothek. Ein gutes System speichert Halter, Verlängerungen, Schnittdaten nach Werkstoff und Nennlängen an einem Ort und nutzt diese dann in jedem Programm wieder. Ein schlechtes System zwingt Programmierer dazu, Werkzeuge für jeden Auftrag neu zu definieren, was nicht nur zeitaufwendig ist, sondern auch ein Kollisionsrisiko darstellt, wenn ein Halter kürzer modelliert wird als die tatsächliche Baugruppe.

Stellen Sie bei der Bewertung zwei Fragen: Kann die Bibliothek Daten von Ihrem Werkzeuglieferanten importieren, und enthält sie die vollständigen Geometriedaten für Halter und Verlängerungen, die für die Simulation erforderlich sind? Eine Bibliothek, die nur den Durchmesser und die Länge des Schneidwerkzeugs speichert, erkennt keinen Zusammenstoß mit dem Halter – egal, wie gut die Simulations-Engine auch sein mag.

Passen Sie die Software an Ihre Maschinenliste an, nicht an ein Datenblatt.

Gehen Sie von den Anlagen aus und arbeiten Sie rückwärts vor. Listen Sie jede Maschine auf, einschließlich ihrer Steuerung, ihrer Achskonfiguration, ihrer Verfahrwege und der Kapazität ihres Werkzeugwechslers. Fragen Sie sich dann, welche Programmierfunktionen jede Maschine tatsächlich benötigt.

Durch diese Maßnahme scheiden in der Regel sofort zwei oder drei Kandidaten aus, und oft stellt sich heraus, dass die teure Variante, die Sie in Betracht gezogen haben, ein Problem löst, das Sie noch gar nicht haben. Entscheiden Sie sich für die Variante, die Ihre aktuellen Rechner sowie den nächsten Rechner abdeckt, den Sie tatsächlich im Budget vorgesehen haben.

Gesamtbetriebskosten über drei Jahre

Der Kaufpreis ist die kleinste Zeile im Modell. Berechnen Sie den Betrag auf diese Weise, wobei Sie Ihre eigenen Zahlen anstelle der Schätzung des Anbieters verwenden sollten.

1. Lizenzkosten für die von Ihnen benötigten Arbeitsplätze, einschließlich aller Module, die für eine bestimmte Art von Aufgabe erforderlich sind.
2. Jährliche Wartung oder Verlängerung des Abonnements über drei Jahre hinweg, da der Rabatt aus dem ersten Jahr nur selten erneut gewährt wird.
3. Entwicklung und Validierung des Postprozessors für jede ausgeführte Steuerung sowie erneute Validierung, wenn eine Maschine oder Steuerung hinzugefügt wird.
4. Schulungstage pro Programmierer, berechnet auf Basis der Gesamtarbeitskosten zuzüglich des während der Schulung entgangenen Ertrags.
5. Produktivitätsverluste während der Migration – das ist der Punkt, den die meisten Betriebe außer Acht lassen, der aber am meisten schmerzt.
6. Ersetzen Sie die Hardware, wenn die Software mehr Grafik- oder Speicherleistung benötigt, als Ihre aktuellen Arbeitsplätze bieten.

Besondere Aufmerksamkeit verdienen die Migrationskosten. Altsysteme lassen sich nicht zwischen CAM-Systemen übertragen. Jeder bewährte Auftrag wird entweder im neuen System neu programmiert oder verbleibt im alten, was bedeutet, dass zwei Systeme betrieben und für beide bezahlt werden müssen. Entscheiden Sie im Vorfeld, ob Sie den laufenden Katalog neu programmieren, bei der nächsten Bestellung neu programmieren oder eine einzige Alt-Lizenz für Archivierungsarbeiten beibehalten möchten. Diese Entscheidung wirkt sich stärker auf die Gesamtkosten über drei Jahre aus als die Lizenzstufe.

Dauerberechtigung oder Abonnement

Eine unbefristete Lizenz ist beim Kauf teurer und mit einer jährlichen Wartungsgebühr verbunden, die den fortlaufenden Bezug von Updates und Support gewährleistet. Ein Abonnement ist anfangs kostengünstiger und lässt sich problemlos an die Mitarbeiterzahl anpassen, doch die Zahlungen laufen ununterbrochen weiter, und der Zugriff erlischt, sobald diese eingestellt werden.

Ausschlaggebend ist in der Regel eher die Stabilität der Nachfrage als rein rechnerische Überlegungen. Bei über viele Jahre hinweg konstanten Nutzerzahlen spricht meist einiges für eine unbefristete Lizenzierung. Unternehmen mit saisonalen Schwankungen, projektbezogener Personalbesetzung oder echter Unsicherheit darüber, welche Plattform sie in fünf Jahren noch nutzen werden, profitieren hingegen erheblich von der Flexibilität eines Abonnements. Simulieren Sie beide Modelle über denselben Dreijahreszeitraum mit denselben Annahmen, bevor Sie eine Entscheidung treffen.

Führen Sie vor dem Kauf eine echte Testversion durch

Bei Hersteller-Demonstrationen kommen Teile des Herstellers zum Einsatz. Das sagt nichts über Ihre Arbeit aus. Gestalten Sie die Bewertung stattdessen wie einen kontrollierten Test.

1. Wählen Sie zwei konkrete Aufträge aus: einen, der Ihren umsatzstärksten Auftrag darstellt, und einen, der Ihren anspruchsvollsten Auftrag darstellt.
2. Senden Sie identische CAD-Dateien, Materialdefinitionen, Werkzeuglisten und Toleranzvorgaben an jeden Lieferanten auf der Auswahlliste.
3. Bitten Sie jeden, die Programmierzeit vom Öffnen der Datei bis zum Ausgeben des Codes zu erfassen und die aus ihrer eigenen Simulation abgeleitete voraussichtliche Zykluszeit anzugeben.
4. Veröffentlichen Sie den Code für Ihr konkretes Steuerungsmodul und lesen Sie ihn durch. Achten Sie dabei auf manuelle Änderungen, unerwartete Rückzugshöhen sowie darauf, wie Arbeitsversätze und Werkzeuglängenausgleich gehandhabt werden.
5. Führen Sie den ausgewählten Kandidaten auf der Maschine zunächst in einem Testlauf und anschließend mit Material durch und vergleichen Sie die tatsächliche Zykluszeit mit der Prognose.
6. Wiederholen Sie Schritt vier nach einer gezielten Modellüberarbeitung, um die Assoziativität ehrlich zu testen.

Daraus ergeben sich zwei Kennzahlen: die Programmierzeit pro Teil und die Zykluszeit pro Teil. Beide lassen sich anhand Ihres betriebseigenen Stundensatzes direkt in Geld umrechnen, wodurch aus einer Frage der Präferenz eine reine Kalkulation wird. Eine prognostizierte Zykluszeit, die deutlich vom tatsächlichen Wert abweicht, ist an sich schon eine Erkenntnis, da die Produktionsplanung davon abhängt, dass diese Schätzung zuverlässig ist.

Häufige Fehler, die echtes Geld kosten

• Kapazitäten für Arbeiten zu erwerben, die der Betrieb noch gar nicht ausführt, und dann jahrelang Wartungskosten für ungenutzte Module zu zahlen.
• Die Verwendung eines generischen Postprozessors und die manuelle Bearbeitung des Codes bei jedem Auftrag als normaler Vorgang hinnehmen.
• Dabei werden die Kosten für die Umschulung erfahrener Programmierer außer Acht gelassen, die am wenigsten bereit sind, den Arbeitsplatz zu wechseln, und deren Verlust am teuersten ist.
• Die Entscheidung allein anhand der Taktzeit, obwohl die Programmierzeit die eigentliche Einschränkung darstellt – was in Betrieben mit großer Produktvielfalt und geringen Stückzahlen häufig der Fall ist.
• Die Anforderung einer Maschinensimulation für die 3+2-Bearbeitung wurde übersprungen, da die 3-Achsen-Simulation ausreichend erschien.
• Der Testlauf wurde mit einfachen Teilen durchgeführt, da die komplizierten Teile in dieser Woche auf der Fertigungsfläche benötigt wurden.

Wenn Outsourcing besser ist als der Kauf einer weiteren Lizenz

Der Kauf von Software ist ein Weg, um mehr Kapazitäten zu schaffen. Er ist jedoch nicht immer die kostengünstigste Lösung. Wenn die Aufgaben, die dieser Entscheidung zugrunde liegen, nur einen kleinen Teil Ihres Arbeitsvolumens ausmachen oder Funktionen erfordern, die Sie nur gelegentlich nutzen würden, können die Kosten für die Softwarelizenzen zuzüglich Schulungen und der Nachentwicklung die Kosten für den Kauf der fertigen Komponenten übersteigen.

Sobald das Gesamtkostenmodell vorliegt, ist der Vergleich ganz einfach: Vergleichen Sie die Gesamtkosten für die Software über drei Jahre mit dem Angebotspreis für die Auslagerung derselben Teile im gleichen Zeitraum und berücksichtigen Sie dabei die Programmierstunden, die Sie intern aufwenden würden. Bei komplexen 5-Achs- und Schwerbearbeitungen spricht diese Analyse meist für das Outsourcing, da es sich hierbei um Module mit der höchsten Lizenzstufe, der längsten Einarbeitungszeit und dem geringsten Pool an verfügbaren Programmierern handelt.

Yicen Precision führt 3-Achsen-Bearbeitungen bis hin zu simultanen 5-Achsen-Bearbeitungen durch CNC-Fräsdienstleistungen aus einem Werk in Shenzhen, wobei Programmierung, Vorrichtungsbau und Prüfung im eigenen Haus erfolgen. Wenn Sie eine Software-Investition gegen die Vergabe der Arbeiten abwägen, senden Sie dieselbe Teiledatei an Yicen Präzision Wenn Sie ein Angebot anfordern, erhalten Sie eine konkrete Zahl für die Auslagerung, die Sie Ihrem Dreijahres-Kostenmodell gegenüberstellen können, statt nur einer Schätzung.

Häufig gestellte Fragen