FTZ – additive Fertigung

additive Fertigung



Der 3D-Druck, so die landläufige Bezeichnung für die additive Fertigung, beschreibt den Aufbau von Werkstücken in Schichten und ohne Werkzeug. Ziel ist es durch das gezielte Einbringen, Verfestigen, Aufschmelzen oder Aushärten eines formlosen Stoffes einen dreidimensionalen Körper zu  erstellen und dabei die Nachteile der klassischen subtraktiven Fertigung zu umgehen.

Die additive Fertigung hat sich in den letzten Jahren aus der Nische des Prototypen- und Modellbaus herausgearbeitet. Nicht nur das viele Privathaushalte bereits über einfache 3D-Drucker verfügen, auch komplexere Geräte finden immer mehr Anwendung in klassischen Lohnfertigungsunternehmen der Region. Dieser Trend ist natürlich auch an der bbs|me angekommen, sodass bereits viele Fachgruppen und Bildungsgänge über einzelne Drucker verfügen. Damit werden u.a. Schülerprojekte und Anschauungsmaterialien hergestellt. Doch auch die Vermittlung von Design- und Konstruktionsregeln, der Vergleich verschiedener additiver Fertigungsverfahren und -werkstoffe oder das Bedenken neuer Fertigungsprozessstrukturen finden Eingang in den Unterricht.

Besonders in diesem Bereich ist die bbs|me gut aufgestellt: Neben den üblichen FDM-Kunststoffdruckern, die heute in fast allen allgemeinbildenden Schulen üblich sind, können bei Bedarf hochgenaue und detaillierte Druckobjekte aus Polymerharz im UV-Belichtungsdrucker hergestellt werden. Dieses Verfahren findet überwiegend bei Projekten mit geringen Festigkeitsanforderungen Verwendung.

Bei steigenden Belastungen der Druckteile kann auf FDM-Kunststoffdrucker mit unterschiedlichen Filamentarten zurückgegriffen werden.

Für besondere Anforderungen und spezielle Konstruktionsübungen werden die Highlights der Schule verwendet: Der Markforged Onyx Pro, ein Nylonfilamentdrucker, der seine Druckobjekte zusätzlich Hightechfasern schichtweise verstärkt. Mit dieser Faserverstärkung durch z.B. Glas- Carbon- oder Kevlarfaser lassen sich hochfeste und zugleich flexible Konstruktionen erreichen.

Wird zudem noch eine erhöhte Temperaturbeständigkeit bei gleichzeitig hohen Kräften gefordert ist jedoch bei den Kunststoffdruckern in der Regel schnell die Grenze der des Machbaren erreicht. Auch hier bietet die Schule eine Lösung an. Mit dem Markforged Metal X lassen sich auch 3D Objekte aus Stahl und Kupfer fertigen und durch klassische CNC-Zerspanung um weitere Aspekte modernen Fertigens ergänzen.

Auch für besonders große Druckobjekte stellt die Technikerschule eine Lösung bereit: Multimaterialdruck mit XX Litern Bauraum.

All diese Möglichkeiten werden auf unterschiedlichen Niveaus in der Schule genutzt und finden immer wieder Eingang in fach- und berufsgruppenübergreifenden Unterricht und Projekte, wie z.B. die seit 2017 regelmäßig stattfindenden Zusatzangebote der Metallberufe zum Bau oder Inbetriebnahme von 3D Druckern für den Heimgebrauch. 2021 und 2022 traten Schüler im europäischen Konstruktionswettbewerb gegen andere Schulen europaweit an und waren jeweils auf dem Siegertreppchen zu finden. Auf der Ideenexpo2022 in Hannover präsentierten Schüler der Technikerschule zusammen mit Auszubildenden der Werkzeugmechaniker die Möglichkeiten der vernetzten Fertigung ganz im Sinne eines Industrie 4.0-Ansatzes.

Derzeit befindet sich das Werkstoffprüflabor im Aufbau, um 3D gedruckte Bauteile zukünftig besser objektiv und vergleichbar Teilen der klassischen Fertigung gegenüberstellen zu können.

Das Fertigungstechnische Lernzentrum verbindet zudem unsere Partner in der dualen Ausbildung mit der Forschung. Die Planungen für gemeinschaftliche Veranstaltungen mit Niedersachsen additiv, der Laserakademie Hannover und Berufsschulen der Region laufen und werden zukünftig weiteren Aufschwung in die Welt der Fertigung bringen, nicht nur an der bbs|me.


FTZ – CAD/CAM-Programmierung

CAD/CAM-Programmierung



Bei der CAD/CAM-Programmierung wird das Konstruktionsprodukt, welches heute in den meisten Fällen als 3D-CAD-Modell vorliegt, direkt zur Erstellung des NC-Programms für die Fertigung auf der Werkzeugmaschine genutzt.

3D-CAD-Modell


Die Schülerinnen und Schüler konstruieren das zu fertigende Bauteil zunächst mithilfe eines CAD-Systems oder Sie greifen auf bereits vorhandene 3D-Modelldaten zurück. Auf den Schulungs-PCs ist die Konstruktionssoftware Inventor Professional der Fa. Autodesk installiert. Grundsätzlich ist auch das Arbeiten mit anderen Programmen wie Solidworks oder Catia der Fa. Dassault möglich.


CAM-Programmierung der Werkzeugmaschine


Das Programm für die Fräs- oder Drehmaschine wird durch eine integrierte CAM-Software, InventorCAM der Fa. SolidCAM, mit voller grafischer 3D-Unterstützung erstellt. Dabei arbeiten die Schülerinnen und Schüler in der gewohnten Umgebung der Konstruktionssoftware und nutzen die Werkzeugdatenbank und die Werkzeugwegfunktionen um zu Beginn Programme für einfache Werkstücke, bis hin zu Programmen für komplexe Werkstücken mit z.B. 3D-Freiformflächen zu erstellen.


Simulation und Fertigung


Schon während der Programmerstellung nutzen die Schülerinnen und Schüler die verschiedenen Simulationsfunktionen der CAD-CAM-Software und erkennen und korrigieren so Fehler. Dann wird das Programm zur Werkzeugmaschinen übertragen und das Bauteil durch Drehen und/oder Fräsen hergestellt.

FTZ – Fortbildungen

Fortbildungen zum Programmieren mit ShopMill und ShopTurn



Die VDW-Nachwuchsstiftung bietet, auf Grundlage von Kooperationsverträgen mit mehreren Bundesländern, Lehrkräften und Ausbildern im Metallbereich der berufsbildenden Schulen Qualifizierungsmaßnahmen an. Auch an der BBS-ME finden Fortbildungsveranstaltungen in Kooperation mit der Fa. Siemens statt.

Grundkurs CNC-Drehen: Programmieren mit SIEMENS ShopTurn Operate



Vom 15.05.2017 bis zum 19.05.2017 fand in unseren Schulungs- und Werkstatträumen ein Grundkurs CNC-Drehen: Programmieren mit SIEMENS ShopTurn Operate statt. Dieses Mal waren Teilnehmer aus drei Bundesländern vertreten.


Termine


Es sind aktuell noch keine weiteren Fortbildungen terminiert.

FTZ – Zertifizierung

Siemens Zertifikate für’s Fräsen und Drehen



Auszubildende und Schülerinnen und Schüler können bei uns Zertifikate erwerben, die ihnen CNC- Programmierkenntnisse mit der Siemens-Steuerung Operate 4.5 bescheinigen. An den PC-Arbeitsplätzen, die unmittelbar an den Fertigungsbereich angeschlossen sind, erhalten sie dazu auf die Siemenssteuerung abgestimmten Unterricht  . Hier erlernen und trainieren die Schülerinnen und Schüler die Programmierung der Fräs- und/oder Drehmaschine.

Die Siemens-Software SinuTrain bildet das Bedienpult der jeweiligen Werkzeugmaschine nach, und so können die Auszubildenden die Programme grafisch unterstützt nach der WOP-Methode (arbeitsplatzorientiertes Programmieren) erstellen.

Zertifikate

SINUMERIK ShopMill
SINUMERIK ShopTurn



Zu den Inhalten gehören unter anderem:

  • Einführung in die Funktion der Steuerung
  • Einführung in den Programmaufbau
  • Programmierung mit Standardbefehlen
  • Programmierung von Konturen
  • Programmierung mit Unterprogrammen

FTZ – CNC-Programmierung mit Sinutrain von Siemens

CNC-Programmierung mit SinuTrain von Siemens



Die PC-Arbeitsplätze sind unmittelbar an den Fertigungsbereich angeschlossen. Hier programmieren die Schülerinnen und Schüler die CNC-Programme für die Fräs- und Drehmaschine.

Die Siemens-Software SinuTrain bildet das Bedienpult der jeweiligen Werkzeugmaschine nach, und so können die Auszubildenden die Programme grafisch unterstützt nach der WOP-Methode (arbeitsplatzorientiertes Programmieren) erstellen.

Unterricht Siemens Sinutrain ShopMill Sinumerik Operate FSM Betriebstechnik 2016

Arten der Programmierung

DIN/ISO
ShopTurn & ShopMill



Mittels der DIN/ISO-Programmierung werden
G-Code-Programme erstellt, wobei die Auszubildenden hier auf alle genormten Technologiezyklen zugreifen können.

Die grafisch unterstützte Arbeitsschritt-Programmerstellung für das Fräsen erfolgt mit ShopMill, für das Drehen mit ShopTurn. ShopMill und ShopTurn arbeiten mit dynamischen Grafiken für Konturelemente und Zyklen und stellen das Programm in einem übersichtlichen Arbeitsplan dar. Diese Art der Programmierung führt zu einem schnellen Ergebnis und Erfolgserlebnis.


Fertigungsablauf


Die Schülerinnen und Schüler können den gesamten Fertigungsablauf durchführen, indem sie Werkstücke programmieren, die Programme simulieren, die Werkzeugmaschine einrichten, das Programm abarbeiten lassen, die Werkstücke prüfen und gegebenenfalls erforderliche Änderungen bzw. Nacharbeit vornehmen.

FTZ – Fertigungstechnisches Lernzentrum

Fertigungstechnisches Lernzentrum



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Das Fertigungstechnische Lernzentrum; kurz FTZ; verfolgt die Idee eines schulformübergreifenden Modells zur Ausbildung an CNC-Werkzeugmaschinen. Kern der Idee ist die Abbildung  des gesamten Handlungskreises von der Planung bis zur Endkontrolle. Das 2014 ins Leben gerufene Konzept bündelt damit Berufe, deren Kernkompetenz die Fertigung ist.

An der bbs|me der Region Hannover werden im FTZ aus dem Berufsfeld Metall die Ausbildungsberufe

  • Feinwerkmechaniker,
  • Fertigungsmechaniker,
  • Konstruktionsmechaniker,
  • Maschinen- und Anlagenführer,
  • Technische Produktdesigner,
  • Technische Zeichner,
  • Werkzeugmechaniker und
  • Zerspanungsmechaniker
    beschult.

Im Bereich der Vollzeitschulen spiegelt sich die Schwerpunktsetzung in der einjährigen Berufsfachschule Metalltechnik mit den Schwerpunkten Fertigungstechnik und Metallbautechnik wider.
Auch bei der Ausbildung der Techniker in den Fachschulen Maschinentechnik und Metallbautechnik ist die Fertigungstechnik ein wesentlicher Bestandteil. Gleiches gilt ebenso für die Fachoberschule Technik und für das berufliche Gymnasium Technik, jeweils mit den Schwerpunkten Metalltechnik.

Um den Ansprüchen einer zukunftsfähigen Ausbildung in den fertigungstechnischen Berufen gerecht zu werden, bedarf es dem kontinuierlichen Austausch aller Beteiligten.
Ein Ziel des FTZ ist ein Konzept zu entwickeln, das möglichst viele Bildungsgänge berücksichtigt und Synergieeffekte nutzt. Im Zentrum der Weiterentwicklung der Fertigungstechnik steht die CNC-Technik, sowohl auf der Seite der Maschinen als auch auf der Seite der Steuerungen bzw. Programmierung.

Die Anwendung der CNC-Technik bildet ein wesentliches berufliches Handlungsfeld der Zerspanungsmechaniker. Aber die CNC-Technik spielt in der beruflichen Erstausbildung auch bei den Werkzeugmechanikern, den Fertigungsmechanikern und den Feinwerkmechanikern eine wichtige Rolle. Bei den Konstruktionsmechanikern und Metallbauern wird diese Technik zunehmend bei der Blechbearbeitung eingesetzt. Für die Technischen Zeichner/technischen Produktdesigner gewinnt die CAD/CAM-Kopplung immer mehr an Bedeutung. Schließlich wird die CNC-Technik auch im Bereich der Orthopädiemechaniker zunehmend eingesetzt.

Dieses Anforderungsfeld spielt siegelt sich auch in der derzeitigen Ausrichtung und Ausstattung des FTZ wieder:

  • Es stehen 26 Schülerarbeitsplätze zur Mehrachsprogrammierung mit Siemens SinuTrain zur Verfügung. Jeder Arbeitsplatz ist voll CAM fähig, d.h. es kann mit InventorCam das im Virtuellen konstruierten Bauteil für die jeweilige Fertigungsaufgabe vorbereitet werden.

Zur Fertigung stehen dann eine Spinner VC450 3+2 Achs Fräsmaschine und eine DMG CTX450 Drehmaschine mit angetriebenen Werkzeugen zur Verfügung. Während der Fertigung können zudem die Kräfte aufgenommen werden, sodass auch Rückschlüsse auf die ausgewählten technologischen Randbedingungen gezogen möglich werden.

Nach der Fertigung bietet das FTZ die Option der Vermessung des gefertigten Bauteils auf einem handgeführten Koordinatenmessarm. So kann neben der klassischen Messtechnik auch auf modernste Messmethoden zurückgegriffen werden und den Lernenden aller Leistungsstufen ein passendes Angebot unterbreitet werden.

Hierbei unterstützen uns maßgeblich unsere Partnerfirmen aus der Industrie, sei es bei Mitarbeiterupdates oder Problemlösungen. Die bbs|me ist Bildungspartner mit Siemens und darf entsprechend Zertifikate über die unterschiedlichen Programmiergebiete nach Siemensstandard ausgeben.

Ausstattung

Spinner VC450
DMG CTX 310 ecoline
26 Programmierplätze
Spike Kraftmesssystem
Hexagon RomerAbsolute Koordinatenmessarm


Unser kombinierter Schulungs- und Fertigungsbereich ist mit modernen CNC-Werkzeugmaschinen ausgestattet.

Fräsen
Spinner VC450 mit SINUMERIK 840D sl Steuerung
5-Achsen-Fräsmaschine

Drehen
DMG CTX 310 ecoline mit SINUMERIK 840D sl Steuerung
2-Achsen-Univesal-Drehmaschine mit angetriebenen Werkzeugen (12-fach Werkzeugrevolver) und C-Achse

Bildungspartner

Siemens
Hexagon