Licentie om te besparen

Aesculap heeft een hoogwaardige afdeling voor prototypebouw, waar vrijwel alle nieuwe productontwikkelingen vorm krijgen. Ook van groot belang is de veelzijdige gereedschapsproductie. Progressieve matrijzen, spuitgiet- en smeedgereedschappen, dieptrekmatrijzen, opspaninrichtingen en zelfs speciale gereedschappen voor machinale bewerking worden hier geproduceerd. Hans Keller is verantwoordelijk voor beide gebieden: “Of het nu gaat om machines, gereedschappen of software: we houden nauwlettend in de gaten hoe de markt zich ontwikkelt en we investeren wanneer we verbeteringen kunnen realiseren.”

Prototypebouw

Een van de verantwoordelijken in het prototypebouwteam is Frank Fedtke, een pionier als het gaat om CAM-programmering bij Aesculap. Hij herinnert zich: “Aanvankelijk was frezen – en dus CAM-programmering – beperkt tot machines met drie lineaire assen. Toen er machines met een extra rotatie-as bijkwamen, konden de eisen ook met onze toenmalige programmeersoftware worden beheerd. Toen er vervolgens bewerkingscentra voor vijf-assig bewerken kwamen, waren die heel interessant voor de productie van onze complexe, deels vrije-vorm-prototypes, maar met onze software waren we niet in staat om zelf geschikte NC-programma’s te maken. We moesten hiervoor externe partners inhuren. Zelfs toen ons toenmalige CAM-systeem de eerste 5-assige strategieën aanbood, namen de berekeningen vele uren in beslag en waren de resultaten onzeker.”

In 2013 besloot Aesculap het CAM-systeem hyperMILL van Open Mind te testen bij de bouw van prototypen. “Voor ons in de prototypebouw, waar we veel verschillende onderdelen moeten produceren, leek dit CAD/CAM-systeem ideaal. hyperMILL voorzag namelijk toen al in verschillende instelstrategieën, zodat we voor elke geometrie en elk van onze machines geschikte freesbanen konden maken.”

Knie-implantaten van groot tot klein: met hyperMILL kunnen alle maten van gedrukte implantaten veilig worden nabewerkt.

De testpositie werd gevolgd door de aankoop van twee licenties. Na slechts één jaar had de investering zichzelf terugbetaald. Verdere licenties volgden. De reikwijdte van de door Open Mind aangeboden bewerkingsstrategieën is eveneens toegenomen en blijft toenemen. “We produceren bijna elke nieuwe ontwikkeling eerst als een enkel onderdeel of kleine serie”, legt Fedtke uit. “Dit zijn chirurgische elementen, maar ook behuizingen, motoren en andere componenten voor onze Power Systems, dat wil zeggen onze elektrisch aangedreven gereedschappen.” Prototypebouw is ook verantwoordelijk voor speciale implantaten (knie, heup, wervelkolom). Die worden bijna altijd in 3D- geprint en dan machinaal bewerkt.

Diverse 5-assige strategieën

Onder de hyperMILL-strategieën die het meest worden gebruikt bij prototypebouw, rekent Fedtke bijvoorbeeld 5-assig equidistant nabewerken. Hiermee kunnen steile en vlakke oppervlakken in één beweging worden bewerkt. Het resultaat is een vloeiende en schokvrije overgang tussen de afzonderlijke gereedschapspaden, zodat optimale oppervlakken worden gecreëerd. Dit resulteert in kortere afwerkingstijden.

Matrijzenbouw

Na de ervaring met de prototypenbouw is ook de matrijzenbouw al vroeg overgeschakeld op hyperMILL. Ook hier zijn verschillende licenties in gebruik. Fedtke: “We kunnen opmerkelijke besparingen realiseren bij het programmeren, maar ook bij de rekentijden en de bewerking.” Een voorbeeld hiervan zijn de thermovorm matrijzen voor steriele containers. Dit zijn dozen waarin zowel het implantaat als alle voor de operatie benodigde instrumenten in steriele toestand worden afgeleverd. Opnieuw Fedtke: “Voorheen leverde het programmeren van de vijfassige simultane freesbanen in de diepe holtes ons aanzienlijke problemen op, vooral omdat een hoge oppervlaktekwaliteit vereist is. De rekentijden bedroegen meer dan 12 uur en we moesten er zeker van zijn dat de berekening zouden worden uitgevoerd zonder afgebroken te worden. Dankzij hyperMILL hebben we nu nog maar 8,5 uren nodig om uit te komen op een procesveilig NC-programma.”

Productie van smeedmatrijzen

De laatste licentie waarin Aesculap Matrijzenbouw heeft geïnvesteerd, betreft het hyperMILL Automation Center, dat kan worden gebruikt om complexe procesreeksen te standaardiseren en te automatiseren. Wat de functies betreft, is het gebaseerd op functie- en macrotechnologie, maar de automatiseringsmogelijkheden gaan veel verder dan dat.

Maar eerst de reden voor de geautomatiseerde programmering. Er zijn ongeveer 200 verschillende standaard heupprotheses van Aesculap, die vooral verschillen in grootte en geometrische details. Aesculap heeft een groot aantal smeedmatrijzen nodig voor de productie ervan. Tot voor kort produceerden de gereedschapsmakers deze op een 5-assig bewerkingscentrum met een twee-assige pendeltafel. Ze hebben een automatisch laad- en lossysteem voor zes pallets aan de machine toegevoegd. Ze selecteerden ook nieuwe gereedschappen voor een nog efficiëntere bewerking. Het gevolg: in totaal moesten 1800 freesprogramma’s worden herschreven. Met de hand zou dit ongeveer twee uur per programma hebben gekost.

Geautomatiseerde programmering

Dit moet sneller, dachten de gereedschapsmakers, en ze namen contact op met Open Mind. Ze werden het eens over een gezamenlijk project waarbij ze gebruik zouden maken van de diensten van de automatiseringsdeskundigen van Open Mind voor de herprogrammering van de smeedmatrijzen. Die maken gebruik van het in eigen beheer ontwikkelde hyperMILL Automation Center Advanced als ontwikkelingsinstrument voor dergelijke veeleisende, geautomatiseerde processen.

Michael Greisinger van Open Mind legt uit: “Het hyperMILL Automation Center Advanced bouwt voort op ons hyperMILL CAM-systeem en de hyperCAD-S CAD-software. Het biedt technologie die veel verder gaat dan de automatisering van standaard geometrie-eigenschappen. De kenmerken van de CAD-modellen spelen een ondergeschikte rol. De aandacht gaat vooral uit naar de elementen die een CAD-model kan bevatten. Met een verscheidenheid aan sjabloonfuncties kunnen ervaren hyperMILL-gebruikers de afzonderlijke processtappen definiëren. Hierdoor kunnen ook complexe processen worden gedefinieerd en gestandaardiseerd.”

Zijn aanbeveling: “Het automatiseren van het programmeerproces is altijd de moeite waard wanneer families van onderdelen moeten worden bewerkt. In principe moet het mogelijk zijn verschillende gelijksoortige onderdelen te programmeren die verschillen in grootte, maar ook in het aantal en de vorm van de te bewerken vlakken, gaten, schroefdraad, enz.”

Van 2 uur naar 12 minuten

Applicatie-ingenieur Thilo Hagen was voor Aesculap bij het project betrokken. Het resultaat overtuigde hem volledig: “We zijn erin geslaagd de programmeertijd terug te brengen tot 12 minuten.” De aankoop van de software was dus slechts een formaliteit. Sindsdien heeft Hagen de automatiseringstool al voor zeven projecten van uiteenlopende omvang gebruikt: “Het gaat bijvoorbeeld om eenvoudigere onderdelen zoals waterstraalopspanningen of vormbekken voor het nabewerken van heupprotheses. Het laatste project, de programmering van de schachtafdekkingen, is veeleisender. Dan bespaar je uiteindelijk ook meer tijd.”