Blechwissen auf Knopfdruck

Die Web-App-Lösung von Optimate enthält automatisierte Potenzialerkennung und KI-basierte Bauteiloptimierung mit integrierter Umkonstruktion. Ein wirkungsvolles Tool also für die Blechbearbeitung, um die Prozesssicherheit zu erhöhen.

Damit das Biegen nicht zum Brechen wird, ist bei der Blechbearbeitung viel Know-how erforderlich. Das befindet sich jedoch meist in den Köpfen der langjährigen Blech-Spezialisten, die sich nach und nach in den Ruhestand verabschieden. Mit dem Weggang der Know-how-Träger schwindet der langjährige Erfahrungsschatz. 

Das Stuttgarter Start-up Optimate hat es sich deshalb zur Aufgabe gemacht, das über Jahrzehnte aufgebaute Blechwissen zu digitalisieren. Eine echte Herausforderung, wenn man bedenkt, wie umfangreich und vielfältig die Anwendungen in der Blechbearbeitung sind. «Wir hatten dieses Problem erkannt und wollten das jahrzehntelange Wissen und den Zugang zu dem Blech-Know-how als ‹digitalen Beratungsservice› vorhalten», erinnert sich CEO und Co-Gründer Jonas Steiling an den Anfang von Optimate vor zwei Jahren.

Diese anfängliche Vision wurde inzwischen Wirklichkeit mit einer digitalen Lösung für die Analyse und Optimierung von Blechbauteilen. Wer die Lösung nutzt, muss nicht mehr Gefahr laufen, ein Bauteil in die Fertigung zu bringen, was womöglich gar nicht oder nur kostenintensiv herzustellen ist. «Wir geben Konstruktion und Arbeitsvorbereitung nicht nur mehr Prozesssicherheit, auch zeitintensive Rückfragen beim Kunden und teure, manuelle Umkonstruktionen gehören damit der Vergangenheit an», weiss Jonas Steiling inzwischen aus zahlreichen Praxisbeispielen.

Bauteile via App in der Cloud analysieren

Die Cloud-Lösung von Optimate besteht aus zwei Produkten: der Machbarkeitsanalyse und der Bauteiloptimierung. In einem ersten Schritt lädt der Anwender sein Blechbauteil als STEP- bzw. Solidworks-Format in der Cloud-basierten Web-App hoch. Mehrere 3D-CAD-Dateien können gleichzeitig hochgeladen und analysiert werden.

Als Materialoption sind Baustahl, Edelstahl und Aluminium auswählbar. Innerhalb weniger Sekunden wird pro Bauteil aufgelistet, wie viel Potenzial vorhanden ist. Ein hoch optimierbares Bauteil kann mehr als 30 % Kostenersparnis bedeuten, ein gut optimierbares Teil immerhin bis zu 20 %. «Der Anwender sieht jetzt Optimierungsmöglichkeiten, wo er zuvor keine Transparenz über seine Bauteile hatte und wo es sich lohnt, nochmals genauer hinzuschauen», erklärt der Optimate-CEO.

Der Service von Optimate erkennt innerhalb von Sekunden das Optimierungspotential und zeigt eventuelle Konstruktionsfehler an. Parallel zur Potenzialerkennung läuft im Hintergrund eine Machbarkeitsprüfung, um für jedes Bauteil sicherzustellen, dass es auch prozesssicher gefertigt werden kann. Falls dies nicht gegeben ist, werden die entsprechenden Flächen an dem Bauteil als Warnungen farblich gekennzeichnet.

Während Verformungen häufig die Optik des Bauteils beeinflussen, hindert ein Grossteil der ausgegebenen Warnungen den Werker in der Produktion daran, dieses Bauteil überhaupt herstellen zu können. Wird beispielsweise die minimale Schenkellänge unterschritten und der markierte Fehlerschenkel ist zu kurz in Abhängigkeit von Biegewinkel, Blechstärke, Material und Werkzeugpaarung, dann lässt sich der Schenkel nicht biegen. Der Konstrukteur kann somit frühestmöglich über die Warnung oder andere Störkonturen informiert werden, die in der 3D-Grafik rot markiert sind.

Bauteiloptimierung auf einen Klick

Was nützen aber Warnungen, wenn diese dann doch noch manuell behoben werden müssen? Der Clou an der Optimate-Lösung: auf Knopfdruck erfolgt sofort ein Konstruktionsvorschlag zur prozesssicheren Fertigung des Bauteils. «Mit einem Klick wird in einer Optimierungsgrafik ein verlängerter Schenkel auf das minimale Schenkelmass angezeigt», präzisiert Jonas Steiling.

Von Vorteil dabei ist, dass sich der Konstrukteur und die Mitarbeiter der Arbeitsvorbereitung immer den Ist-Zustand parallel zum optimierten Soll-Zustand anzeigen lassen können. Der Anwender kann nun das angepasste Bauteil direkt als STEP- oder SolidWorks-Datei herunterladen und in sein CAD-Programm übernehmen. Damit das Ganze funktioniert, müssen die vorhandenen Biegewerkzeuge initial in dem individuellen Kundenprofil eingepflegt werden. Dadurch ist ausgeschlossen, dass Optimierungsvorschläge gemacht werden, für die kein erforderliches Toolset verfügbar ist.

Das Beispiel eines Blechwinkels

Beispiel Blechwinkel: Neben dem Originalteil, welches der Kunde hochgeladen hat, gibt es Konstruktionsvarianten, um die vom Konstrukteur angedachte, teure Schweissnaht durch eine Umformung (Biegung) zu eliminieren. Aus der ursprünglichen Schweissnaht wird eine Biegung, die Grundfläche ist mit einem Trennschnitt versehen. Das Bauteil erhält nun seine Stabilität über die Anschraubsituation und nicht mehr durch die Schweissnaht. Der Schweissprozess kann komplett eliminiert und somit ein ganzer Arbeitsschritt eingespart werden, wodurch sich bei dem Anschlagwinkel nachweislich über 40 % Kostenersparnis erzielen lassen. 

«Wenn so ein Bauteil dann in grösseren Serien zehn- oder hunderttausendfach gefertigt wird, ist die Kostenersparnis enorm», weiss Jonas Steiling. In der Optimierungsplattform wird dann auch gleich die Abwicklung dazu angezeigt: In einem 2D-Zuschnitt sind die Schweissnähte orange dargestellt, die Biegungen als Alternative grün wie auch die Innen- und Aussenkonturen, da der Verschnitt eine entscheidende Rolle bei der Materialoptimierung (Schachtelung) spielen kann. 

Der Anwender in der Konstruktion oder Arbeitsvorbereitung wählt per Klick aus allen fünf vorgeschlagenen Varianten die für ihn geeignetste aus. Die ausgewählte optimierte Variante erscheint am Bildschirm mit Angabe zur Kostenersparnis, wobei genau zu erkennen ist, an welchen Stellen diese erreicht wird. «Die letzte Entscheidung sollte immer noch beim Konstrukteur liegen. Wir liefern ihm die Basis für seine Entscheidung inklusive Umkonstruktion und CAD-Datensatz», betont Jonas Steiling, «mit unseren Tools hat er Zugang zu umfangreichen Expertenwissen rund um die Blechbearbeitung und wir erweitern damit seinen Entscheidungshorizont nachhaltig». Wenn schliesslich der Auftraggeber der Bauteiloptimierung und Umkonstruktion zustimmt, können die optimierten Bauteile prozesssicher in die Produktion gehen.

Webshops und Marktplätze anbinden

Auch Zulieferer kennen das Problem. Nicht selten ordert ein Kunde ein Bauteil, zu dem dann schon ein Preis kalkuliert wird, obwohl es sich gar nicht fertigen lässt. So haben insbesondere Webshop-Betreiber ein grosses Interesse daran, eine automatisierte Machbarkeitsprüfung zu integrieren, um letztlich ausschliessen zu können, dass fehlerhafte Bauteile überhaupt erst in die Fertigung gelangen. 

Inzwischen konnte Optimate bereits diverse Webshops im Zulieferumfeld über die API-Schnittstelle an die Cloud-Lösung direkt anbinden. Im Visier hat das Start-up dabei auch alle Marktplätze für Blechbauteile. Deren Betreiber haben nämlich ebenfalls das Problem, ihren Nutzern für die angebotenen Bauteile Prozesssicherheit zu geben.

«Auch erste Marktplätze und zwar nicht nur in Europa, sondern auch im asiatischen Raum, nutzen schon im Hintergrund ihrer Bestellung unser Optimierungstool», blickt Jonas Steiling optimistisch in die Zukunft seines noch jungen Start-ups. «Da haben wir die Erfahrungen gemacht, dass unsere integrierte Machbarkeitsprüfung bei den Webshop-Betreibern einen riesigen Mehrwert schafft.» 

Zwar werden zunächst Marktplätze für Blechbauteile und die Blechbearbeitung fokussiert, doch sollen in einem zweiten Schritt Marktplätze für die spanende Bearbeitung folgen. «Wenn sich beispielsweise ein Marktplatzbetreiber für 3D Druck dazu entscheidet, Blechtechnologie mit aufzugreifen und anzubieten. Für diesen erleichtert sich der Einstieg über unsere Tools, um Blech-Know-how aufzubauen.

Zudem stehen der KI mit jedem weiteren Anwender, jedem weiteren Webshop und Marktplatz immer mehr Daten zur Verfügung, was unsere Wissensdatenbank für die Blechbearbeitung zunehmend «schlauer» macht», so das Fazit des Optimate-Geschäftsführers.