Was ist Verschachtelungssoftware?
Wenn Hersteller und Verarbeiter mit einer CNC-Schneidmaschine Teile aus Blech, Metallplatten oder anderen Materialien schneiden, wird eine „Verschachtelung“ verwendet, um die Materialnutzung im Schneidprozess zu maximieren.
Die Verschachtelung wird als effiziente Anordnung mehrerer Teile oder Formen auf einer bestimmten Fläche definiert. Da Bleche und andere Rohstoffe in der Branche für industrielles Schneiden teuer sind, versucht man, so viele Teile wie möglich ineinander zu „verschachteln“. Dies maximiert die Nutzung der Platten und Bleche, reduziert den Materialabfall und senkt die Materialkosten.
Eine Verschachtelungssoftware ist eine Art CAM-Software (Computer Aided Manufacturing), die zur Vorbereitung der Teilegeometrie auf das Schneiden sowie zum Erstellen von Verschachtelungen verwendet wird. Als Erstes wird die Teilegeometrie importiert – normalerweise in einem CAD-Dateiformat wie DWG oder DXF. Als Nächstes werden die Teiledateien durch die Anwendung verschiedener Parameter wie Ein- und Ausfahrten, Schnittrichtung usw. für das Schneiden vorbereitet. Wenn die einzelnen Teile vorbereitet sind, werden die Verschachtelungen erstellt.
Dies kann entweder manuell durch den Softwarebenutzer erfolgen, indem er Teile per Ziehen und Ablegen („Drag & Drop“) in der Verschachtelung anordnet, oder die Software erledigt dies automatisch. In letzterem Fall werden ein oder mehrere mathematische Verschachtelungsalgorithmen verwendet, um Formen automatisch zur Verschachtelung hinzuzufügen, während Teile gedreht und verschoben werden, um eine optimale Gesamtpassung und einen möglichst geringen Materialverbrauch zu erzielen. In vielen Fällen kann die Software verschiedene Aufträge mit unterschiedlichen Kombinationen aus Teilen, Platten und Verschachtelungsstrategien berücksichtigen, um die besten Gesamtergebnisse zu erzielen. Die Ergebnisse der Verschachtelung können je nach Größe und Form der Teile sehr unterschiedlich ausfallen, aber eine typische Industrieverschachtelung kann zu einer Materialausnutzung von 70 % bei 30 % Abfall führen.
Vorteile von Verschachtelungssoftware
- Materialoptimierung:
Die Verschachtelungssoftware ordnet die Werkstücke auf die effizienteste Weise auf den Materialplatten an und reduziert dadurch den Abfall erheblich. Diese Optimierung kann durch die daraus entstehende Maximierung des Materialverbrauchs zu erheblichen Kosteneinsparungen führen. - Höhere Effizienz:
Dank der Automatisierung des Verschachtelungsprozesses beschleunigt die Software die Produktion. Durch effiziente Verschachtelungswerkzeuge und -funktionen, einschließlich vollautomatischer Verschachtelung, kann die manuelle Programmierung, die zeitaufwändig und fehleranfällig ist, entfallen. Dies führt zu kürzeren Durchlaufzeiten und einer insgesamt höheren Produktivität und Materialeffizienz. - Niedrigere Kosten:
Dank besserer Materialnutzung und höherer Effizienz werden die Gesamtproduktionskosten gesenkt. Hierzu zählen auch Einsparungen bei den Rohmaterialien sowie geringere Arbeitskosten durch weniger manuelle Eingriffe.
Typische Funktionen der Verschachtelungssoftware
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Möglichkeit zum Importieren verschiedener Dateitypen, einschließlich DXF und DWG, sowie die Möglichkeit zur Umwandlung von 3D-CAD in flache Muster
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Manuelle Verschachtelungswerkzeuge, die das Ziehen und Ablegen („Drag & Drop“), Anstoßen und Drehen von Teilen auf der Verschachtelung erleichtern sowie die Möglichkeit bieten, Teile in andere Teile oder entlang der Plattenkante „einzupassen“, und dabei stets den erforderlichen Abstand zwischen den Verschachtelungsteilen beizubehalten.
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Automatisches Verschachtelungssystem, um die Programmierzeit von Minuten auf Sekunden zu reduzieren.
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True-Form-Verschachtelungsstrategien, die die tatsächliche Teilegeometrie erkennen und die Teile ineinander verschachteln (im Gegensatz zur rechteckigen Verschachtelung, bei der vor dem Verschachteln ein imaginärer rechteckiger Rand um jedes Teil gelegt wird und möglicherweise wertvolles Material auf dem Tisch liegen bleibt und entsorgt werden muss).
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Verschachtelung in einem Teil verbieten/freigeben
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Automatische Erkennung von Teilekonflikten
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Möglichkeit, Teile anhand von verschiedenen Teileeigenschaften farblich zu kennzeichnen, um sie beim Verschachteln oder Anzeigen von Berichten leichter identifizieren zu können
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Bearbeitung von Position und Eigenschaften der Ein-/Ausfahrten innerhalb der Verschachtelung
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Individuelle Steuerung des Werkzeugpfads einschließlich Schneidrichtung und Schnittreihenfolge für Teile
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Simulation animierter Schnittabfolgen
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Im Idealfall können Aufträge auch Teile mit verschiedenen Materialarten, -stärken und -plattengrößen enthalten, und die Software erstellt automatisch separate Aufträge.
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Darüber hinaus können einige Anwendungen nicht nur die verfügbaren Teile berücksichtigen, sondern auch die verschiedenen Plattengrößen, um festzustellen, welche Kombination aus Teilen und Platten die höchste Nutzung ergibt. In ProNest wird diese Funktion als „Optimierung des Verschachtelungssystems“ bezeichnet.
Über die Verschachtelungssoftware ProNest
ProNest wurde von den Schneidexperten bei Hypertherm Associates entwickelt und ist eine weltweit führende CAD/CAM-Verschachtelungssoftware, die seit 1984 von Zehntausenden von Kunden eingesetzt wird.
Die ProNest-Produktfamilie unterstützt Plasma-, Wasserstrahl-, Laser- und Autogen-Schneidanlagen sowie andere Maschinenanwendungen wie Fasenschneiden, Rohr- und Leitungsschneiden, Kombinationsstanzen, Plattenbearbeitung und vieles mehr.
Wie erzielt man die besten Verschachtelungsergebnisse?
Wir haben die wichtigsten Vorteile der Verschachtelungssoftware bereits angesprochen, aber welche Tipps und Tricks können Verschachtelungs-Programmierer nutzen, um die besten Ergebnisse mit ihrem Verschachtelungsprozess zu erzielen?
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Entscheiden Sie sich für eine professionelle Verschachtelungssoftware
Einige CNC-Maschinen für die Schneidautomatisierung sind bereits mit grundlegenden Verschachtelungsfunktionen ausgestattet. Wenn Sie einen kleinen Schneidbetrieb haben und vorwiegend Einzelteile oder sehr kleine Serien herstellen, hatten Sie in Ihrem Unternehmen bisher vielleicht keinen Bedarf für eine eigene Verschachtelungssoftware. Aber wenn Ihr Unternehmen wächst, könnte diese Einstiegssoftware Sie bremsen. Wenn Ihrer Software automatische Verschachtelung, True-Shape-Verschachtelung und andere erweiterte Funktionen fehlen, könnten Sie viel Zeit und Material verschwenden. Erwägen Sie, Ihre CNC mit der professionellen Verschachtelungssoftware eines Drittanbieters zu koppeln. -
Verwenden Sie „Common Line“-Schneiden, soweit möglich
Neben der Verschachtelung gibt es noch weitere Möglichkeiten zur Verbesserung der Plattennutzung. Vom „Common Line“-Schneiden spricht man, wenn zwei Teile eine gemeinsame Kante aufweisen. Verschachtelungs-Programmierer verwenden häufig „Common Line“-Schneiden, um die Anzahl der Lochstiche und den Gesamt-Schnittweg zu verringern. Dadurch wird nicht nur die Standzeit der Verschleißteile der Schneidmaschine maximiert, sondern es entfällt auch die Trennung zwischen den Teilen, eine weitere Möglichkeit zur Verringerung des Abfalls. -
Behalten Sie den Überblick über das Platteninventar
Viele CAD/CAM-Verschachtelungssoftware-Anwendungen bieten Ihnen eine Datenbank zum Speichern und Verfolgen Ihres verfügbaren Platteninventars, einschließlich Resten und Skeletten. Durch die Verfolgung des Inventars wird die Materialnutzung optimiert, indem dafür gesorgt wird, dass dem Verschachtelungs-Programmierer alle verfügbaren Platten im Voraus bekannt sind, sodass er die beste Platte für einen Auftrag auswählen kann. Viele Werkstätten haben das Problem, dass sich Restmengen in den Regalen stapeln und die Programmierer nicht wirklich wissen, was noch vorhanden ist, oder sich die Zeit nehmen müssen, ins Lager zu gehen und Teile zu vermessen. Die Plattenlager-Datenbank stellt diese Informationen im Voraus bereit, sodass Sie Ihre optimale Verschachtelung erstellen können. Dies bedeutet oft, dass die Werkstatt Plattenreste schneller verbraucht und ihre Lagerkosten reduziert. -
Versuchen Sie, mehrere Aufträge gleichzeitig zu verschachteln
Eine Möglichkeit, bessere Ergebnisse mit Ihrer Verschachtelungssoftware zu erzielen, besteht darin, ihr mehr Teile zur Auswahl bereitzustellen. Das liegt daran, dass die Verschachtelungs-Engine verschiedene Strategien und Szenarien mit Ihren Teilen ausprobiert und ständig nach der besten Gesamtanordnung der Teile sucht. Das bedeutet natürlich, dass Sie eine höhere Nutzung und allgemein bessere Verschachtelungen erzielen, wenn Sie eine größere Vielfalt an Teilegeometrien zu einem einzelnen Auftrag hinzufügen als wenn Sie diese Aufträge separat ausführen. Versuchen Sie, Aufträge verschiedener Kunden in einem Auftrag zu kombinieren. Wenn Sie beispielsweise Ihr gesamtes Viertelzoll-Material (unlegierter Stahl), das in den nächsten 10 Tagen geliefert werden soll, kombinieren, erhalten Sie eine größere Anzahl an Teilen und wahrscheinlich eine höhere durchschnittliche Nutzung Ihrer Verschachtelungen, als wenn Sie die Aufträge separat ausgeführt hätten. Darüber hinaus sorgen Sie damit für einen längeren, ununterbrochenen Betrieb Ihrer Anlage, was die Lade- und Entladezeit verkürzen kann. Dies ist eine Win-Win-Situation, da die Zeitersparnis durch den ununterbrochenen Betrieb eventuell sogar noch wertvoller ist als die Nutzungsrate. -
Verwenden Sie Füllteile
Nachdem die primären Aufträge verschachtelt wurden, bleibt eventuell noch etwas Platz in der Verschachtelung. Eine Möglichkeit, den restlichen Platz auf der Platte zu nutzen, besteht darin, häufig zugeschnittene Füllteile oder Lagerteile hinzuzufügen, die jetzt zugeschnitten und zur späteren Verwendung ins Inventar aufgenommen werden können. Diese Herstellungsverfahren sind in der Branche üblich, es gibt aber unterschiedliche Vorgehensweisen. Manche Hersteller legen sich einen Vorrat an Teilen an, von denen sie wissen, dass sie öfter Bestellungen dafür erhalten, andere haben riesige Bestellungen für Kleinteile erhalten. Sie versuchen dann, diese in anderen Aufträgen unterzubringen, indem sie jeweils eine Charge auf einmal abarbeiten.