CAD og CAM - Livsnerven for enhver produksjonsbedrift

CAM-verktøy bruker produktmodeller som er opprettet i en CAD-programvare. Det er CAM programvaren som konverterer datamodellene til et språk som maskineringsverktøyet forstår (NC-kode).

Derfor må hele prosessen begynne med CAD (Computer Aided Design). Dataene som danner 3D modellene brukes så for å lage avledede tegninger. Dette er basis for produksjonen. CAD-CAM prosessen har automatisert denne prosessen. På denne måten sikrer man kvalitet og sparer tid.   

Målet med CAD-applikasjoner er å  gi all nødvendig informasjon for hele produktets livssyklus utover de rene geometridata –  men spesielt for produksjon. Det er kjent materie og de aller aller fleste bedrifter som lager produkter har hatt slik software i bruk i mange år.

Fra CAD til CAM - Det kritiske punktet i prosessen

CAM har også eksistert i mer enn 70 år. Den gangen var det primært de største produksjonsbedriftene i aerospace eller bilindustrien som brukte CAM, rett og slett fordi det var kostbare programmer. Grensesnittet mellom design og produksjon er et ekstremt kritisk punkt i prosessen. På 1990-tallet ble de første CAD-CAM-applikasjonene introdusert på PC-en, og det revolusjonerte produksjonen fullstendig. I dag er CAM programvare tilgjengelig for de aller fleste.

Kostnadseffektiv produksjon er i dag essensielt for alle produksjonsbedrifter, global konkurranse og prispress har gjort det nødvendig. Dette krever bruk av moderne teknologi, effektiv ledelse og optimalisering av produksjonsprosesser. De to siste tiår har tilgangen til nye og moderne produksjonsmetoder akselerert. Robotisering og automatisering i produksjonsmiljøer har revolusjonert måten vi produserer på. Additive metoder med 3D printing er i sterk vekst – støttet opp av generativ design.

Computer Aided Manufacturing (CAM) brukes i dataassistert produksjon. Det er programvaren som lager NC-koden, som regel basert på en 3D-modell.

Siden starten har CAM brakt en rekke forbedringer til produksjonsprosessen, inkludert:

1. Fobedrede maskinegenskaper: CAM-systemer utnytter moderne 5-aksemaskiner for å produsere mer sofistikerte og komplekse deler av høy kvalitet.

2. Forbedret maskineffektivitet: Dagens CAM-programvare tilbyr høyhastighets maskinverktøybaner som gjør at produksjonen gjøres raskere enn noen gang før.

3. Forbedret ressursbruk: CAM-systemer kan brukes til å produsere komplekse geometrier med minimal bruk av materialer, noe som blant annet reduserer kostnadene.

Moderne programvarer understøtter i dag hele prosessen, og gir en strømlinjeformet plattform for effektiv produksjon. Autodesk har sin MAKE plattform.

Ingen CAM uten CAD

Prosessen begynner med alltid med CAD. Men det er så mye mer enn det. Enhver CAM-maskin har sine muligheter og begrensninger. Selve designet må ta hensyn til det for å sikre optimal «produserbarhet». Fokuset er på funksjonaliteten, produserbarheten og estetikken til delen. CAD kan skape ekstremt komplekse design, men hvis det ikke kan produseres av CAM-systemene for hånden, er det ikke til nytte.

I dette stadiet må modellen tilordnes koordinater, CAM programvaren vil utfra koordinatene kunne gjennomføre en simulering av produksjonen. Integreringen av modellens struktur og grafikk med produksjonsfilene bringer ut eventuelle skjulte feil i modellen og tillater oss å rette dem. Å rette feil før produksjonen starter er vesentlig mht. kostnader.  Simulering av produksjonssyklusen så nøyaktig som mulig gir et bilde av det fullførte produksjonsoppsettet.  

Dagens intuitive og smarte 3D verktøy gir allerede tidlig i produktutviklingsprosessen mulighet til å kontrollere og simulere en optimal «produserbarhet». Jo mer produksjonsorienterte CAD-dataene er, desto raskere og mer effektivt kjører CAM-programvaren.

CNC-maskinen

Når modelleringsfasen er fullført, går data videre til dataassistert produksjon. Den endelige modellen med designdataene eksporteres fra CAD-programvaren til CAM-programvaren. Nå begynner programvaren å lage koden for CNC-maskinering, og selve produksjonsprosessen vil kunne simuleres visuelt. Det innebærer en viktig kvalitetskontroll før maskinene kjøres i gang. Denne planleggingen av verktøybanene er grunnlaget for prosesspålitelig og effektiv produksjon. Med andre ord er beregningen av optimale verktøybaner et av de avgjørende kjerneelementer i CAM. Uansett så er forutsetning for effektiv CAM gode CAD modeller.

Maskineringskoden og dermed verktøybanen er avhengig av at programvaren detekterer eventuelle geometriske feil, spesielt de som vil påvirke produksjonsprosessen og dermed skapes optimalt verktøybanedesign. De riktige parametere som skjærehastighet, skjæredybde, mating, spenning, kjølevæskestrøm velges for å finne den rette balansen mellom maskineringshastigheten og overflatefinishen.

Oppstart og funksjon av en CNC-maskinen innebærer oppgaver som pre-start, verktøylasting, lasting av CNC-program, tørrkjøring og programkjøring. Avsluttende kvalitetskontroll er forutsetning før et produkt sluttbehandles (lakk, overflater) før forbruker kan overta produktet.

De ulike prosessene i CNC-maksineringen kalles også applikasjoner. Disse inkluderer for eksempel applikasjoner som har vært godt etablert i mange år, for eksempel fresing, dreiing, boring, sliping og klinking av arbeidsstykket.

Utviklingen i bransjen går fort og nye og innovative applikasjoner som integrerte måle-, limings-, polerings- eller spesielt også additive prosesser (3D printing) brukes i økende grad.

Det er flere faktorer som påvirker konkurransekraft og innovasjon i produserende industri. Kontinuerlig investering i forskning og utvikling (FoU) er avgjørende for å utvikle nye produkter og prosesser som kan gi en bedrift en konkurransefordel. Dette krever et langsiktig perspektiv og en kultur som oppmuntrer til eksperimentering og nyskapning og viljen til å investere midler i forskning og utvikling. Jo mer kompleks et produkt og kravet til produktet er desto mer vil det kreves av investering, men til gjengjeld er også ROI større.

En bedrift må være i stand til å produsere sine produkter på en kostnadseffektiv måte for å kunne konkurrere med andre produsenter. Dette krever bruk av moderne teknologi, effektiv ledelse og optimalisering av produksjonsprosesser.