DE112007002554T5

DE112007002554T5 - Automatische Angebotserstellung für CNC-bearbeitete kundenspezifische Teile

Info

Publication number: DE112007002554T5
Application number: DE112007002554T
Authority: DE
Inventors: Lawrence J. Wayzata Lukis; Christopher Ramsey Walls-Manning; Mark R. Lakeville Kubicek
Original assignee: Proto Labs Inc
Current assignee: Proto Labs Inc
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-11-05
Also published as: US20110060439A1; WO2008052090A2; US8239284B2; GB2455953B; US20070038531A1; GB2455953A; US7840443B2; GB0906719D0; WO2008052090A3

Abstract

Verfahren zur automatischen, kundenspezifischen Angebotserstellung für die Herstellung eines Teils, wobei das Verfahren aufweist:
Empfangen einer CAD-Datei für das herzustellende Teil, wobei die CAD-Datei ein Teileoberflächenprofil definiert;
Beurteilen kostenbeeinflussender CNC-Bearbeitungsparameter des Teileoberflächenprofils;
für den Kunden erfolgendes Anzeigen mindestens eines Menüs mit vom Kunden wählbaren Werten für einen kostenbeeinflussenden Herstellungsparameter, der nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängt;
Ermöglichen, daß der Kunde einen der angezeigten vom Kunden wählbaren Werte auswählt;
Computererstellen eines Angebots für die Teileherstellung teilweise auf der Grundlage der durch CNC-Bearbeitung des Teileoberflächenprofils bestimmten kostenbeeinflussenden Parameter und teilweise auf der Grundlage des vom Kunden ausgewählten Werts; und
Senden des computererstellten Angebots zum Kunden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fertigung kundenspezifischer Teile und insbesondere die Herstellung kundenspezifischer Teile, die einen CNC-Bearbeitungsbetrieb beinhalten, der auf einer vom Kunden gelieferten CAD-Datei beruht. Zu solchen Teilen zählen Teile, die aus CNC-bearbeiteten Formen, z. B. zum Gebrauch mit Spritzgießmaschinen, aus Metallblöcken hergestellt werden, sowie Teile, die aus Werkstückmaterialblöcken direkt CNC-bearbeitet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung softwaregestützte Verfahren, Systeme und Werkzeuge, die bei der Konstruktion und Fertigung solcher mit Hilfe eines CNC-Bearbeitungsbetriebs hergestellter kundenspezifischer Kunststoffteile und bei der Anzeige von Informationen für Kunden zum Einsatz kommen, damit der Kunde ausgewählte Eingaben zu verschiedenen Aspekten einer solchen Konstruktion und Fertigung vornimmt, die den Preis eines kundenspezifischen Teileprofils beeinflussen.
Verbreitet wird unter anderen Arten von Formgebungstechniken das Spritzgießen genutzt, um Kunststoffteile aus Formen zu produzieren. Sobald die Spritzgießform gefertigt und die Spritzgießmaschine ordnungsgemäß eingerichtet ist, lassen sich durch Spritzgießen Teile mit komplexen Geometrien in schneller Folge rasch herstellen, um Produktionsabläufe mit großen Stückzahlen zu erreichen. Unternehmen und Personen, die sich mit der Fertigung von Formen befassen, bezeichnet man gewöhnlich als ”Formenbauer”. In vielen Fällen (Spritzgießen mit ”gerader Formenbewegung” bzw. ”Auf-Zu”-Spritzgießen genannt) besteht die Form aus zwei Metallblöcken, einem oberen und einem unteren. Am häufigsten bestehen die Metall blöcke aus hochqualitativem Maschinenbaustahl, damit die Form eine annehmbar lange Standzeit hat. Entgegengesetzte Oberflächen jedes Formenblocks werden so bearbeitet, daß sie gemeinsam die erforderliche Kavität (Höhlung) in der Formgestalt des gewünschten Teils wie auch ”Schließ”-Flächen bilden, die die Kavität abdichten, wenn die Formenblöcke zusammengepreßt werden. Die Linie, an der sich Schließflächen mit der Oberfläche der Kavität schneiden, nennt man Trennlinie. Die entsprechende durch die Trennlinie gebildete Linie auf der Oberfläche des hergestellten Teils nennt man Formennaht. Nachdem die Formanordnung in einer Spritzgießmaschine aufgespannt ist, werden Teile hergestellt, indem die Kavität mit Kunststoffschmelze gefüllt wird. Nach Erstarren der Kunststoffschmelze werden die Formenblöcke voneinander getrennt. Das Kunststoffteil, das nach Trennung normalerweise am unteren Block haftet, wird dann mit Hilfe von Auswerfern ausgeworfen.
Die Formenbautechnik blickt auf eine lange Geschichte relativ schrittweiser Neuerungen und Fortschritte zurück. Formen werden in Übereinstimmung mit einer Spezifikation der Teilegeometrie konstruiert, die von einem Kunden geliefert wird; vielfach müssen auch funktionelle Aspekte des Kunststoffteils berücksichtigt werden. Traditionell gehört zum Formenbau mindestens ein persönliches Gespräch zwischen Formenbauer und Kunden, in dem der Kunde dem Formenbauer die detaillierte Teilegeometrie, gewöhnlich mit Hilfe von Zeichnungen, übergibt und die Funktion des Teils skizziert. Anhand seiner Kenntnis der Spritzgießtechnologie konstruiert der Formenbauer die den Zeichnungen des Teils entsprechende Form. Insbesondere orientiert der Formenbauer das Teil so, daß eine Auf-Zu-Formentrennung möglich ist, teilt seine Oberfläche in zwei Bereiche, die durch eine geeignete Trennlinie getrennt sind, und repliziert diese Bereiche im oberen und unteren Block. Der Formenbauer bestimmt die Lage und Form der Schließflächen und vergrößert bei Bedarf die Abmessungen der Kavität bezogen auf das gewünschte Teil, um Schrumpfung des Kunststoffmaterials Rechnung zu tragen. Der Formenbauer bestimmt die Größe und Position eines oder mehrerer Anschnitte und Kanäle, um einen ausreichenden Durchflußweg für die in die Kavität eingeschossene Kunststoffschmelze vorzusehen. Außerdem werden Größen und Lagen von Öffnungen für Auswerferstifte vom Formenbauer ausgewählt. Die Bearbeitungsoperationen, die zur Fertigung der gewünschten Form durchzuführen sind, werden vom Formenbauer bestimmt. Danach setzt der Formenbauer verschiedene Schneidwerkzeuge ein, z. B. Schaftfräser, Bohrer und Reibahlen, um die Grundkavität, Schließflächen, Anschnitte, Kanäle und Auswerferstiftöffnungen in Metallblöcken zu bearbeiten. Zum Herstellen bestimmter schwer zu fräsender Merkmale in der Form kann der Formenbauer auch Elektroden konstruieren und bearbeiten und dann eine Elektroerosivbearbeitung (”EDM”) der Formenblöcke vornehmen. Danach rüstet der Formenbauer die Formenblöcke mit Auswerferstiften aus und bereitet die Formanordnung für den Einsatz in der Spritzgießmaschine vor. Im gesamten Verlauf dieser Konstruktion und Fertigung trifft der Formenbauer zahlreiche Konstruktionsentscheidungen zu den geometrischen Details der zu bearbeitenden Kavitäten sowie zu den zur Bearbeitung zu verwendenden Werkzeugen.
Neben dem Gebrauch von Bearbeitung zur Herstellung einer Spritzgießform kommt Bearbeitung seit langen zum Einsatz, um Metall, Holz, Kunststoff und ähnliche Festmaterialien direkt zu Teilen umzuformen. Bearbeitung beinhaltet einen subtraktiven Vorgang, bei dem Material aus einem größeren festen Block, der gehalten oder im Werkzeug eingespannt ist, geräumt, gebohrt, gesägt, gedreht, zerspant oder ähnlich entfernt wird. CNC-Bearbeitung hat den Bearbeitungsvorgang beschleunigt und ist in vielen Teileherstellungs- und Bearbeitungsabteilungen alltäglich geworden. Bei der CNC-Bearbeitung muß Code erstellt werden, der die CNC-Maschine anweist, wel che Werkzeuge und Werkzeugwege für die Materialabtragsschritte notwendig sind. Genau wie beim Einsatz von CNC-Bearbeitung zum Bearbeiten eines Formenblocks kann das Verfahren zum Generieren von CNC-Werkzeugwegen, um ein Teil direkt zu bearbeiten, in Abhängigkeit von der Komplexität der Werkzeugwege einfach oder schwierig sein. Für einfache Profile, die normalerweise eine rechtwinklige oder kastenartige Formgestalt haben, die sich mit Zwingen auf der CNC-Maschine leicht festhalten läßt, kann die CNC-Bearbeitung eine realisierbare Möglichkeit bei der Produktion in Klein-, Mittel- oder Großserien sein. Wenn Teileformprofile und -geometrien komplizierter gestaltet sind, erfordert CNC-Bearbeitung oft die Schaffung kundenspezifischer Spannvorrichtungen, mit denen die Teile beim Bearbeiten gehalten werden. Für die Konstruktion und Fertigung kundenspezifischer Spannvorrichtungen ist es nicht ungewöhnlich, daß sie mehr Zeit und Kosten als die Konstruktion und Fertigung eines Einzelteils benötigt. Wegen der zusätzlichen Zeit und Komplexität im Zusammenhang mit kundenspezifischen Spannvorrichtungen kommt CNC-Bearbeitung kaum für Teile in kleiner Stückzahl mit komplexeren Formen zum Einsatz, die in einer kurzen Fertigstellungszeit gefertigt werden müssen. Für Teile mit mittleren oder hohen Stückzahlen kann die Konstruktion und Fertigung kundenspezifischer Spannvorrichtungen gerechtfertigt sein, was die Bearbeitung wieder zu einer realisierbaren Möglichkeit in Abhängigkeit von der Formgestalt des Teils macht. Ist aber auch mit kundenspezifischen Spannvorrichtungen die Bearbeitungszeit für das Teil zu lang, sind häufig andere Verfahren der Teileherstellung kostengünstiger als eine ”Gesamtprofil”-Bearbeitung, d. h. im wesentlichen die Bearbeitung eines Großteils der Oberfläche des Teils in der CNC-Maschine.
Unabhängig davon, ob eine Form hergestellt oder ein Teil direkt bearbeitet wird, beinhalten all diese Schritte einen hohen Grad an Qualifizierung und Erfahrung seitens des For menbauers und/oder Mechanikers. Erfahrene Formenbauer und/oder Mechaniker schlagen nach Untersuchung der vom Kunden gelieferten Konstruktion eventuell mitunter Änderungen an der Teilegeometrie vor, damit das Teil besser herstellbar und billiger ist. Hocherfahrene, begabte Formenbauer und Mechaniker können einen Aufschlag für ihre Leistungen berechnen, sowohl für ihre genauen Erfahrungen und Erkenntnisse darüber, was in der Form funktioniert und nicht funktioniert, als auch für ihre Qualifikation, Geschwindigkeit und Kunstfertigkeit bei der Bearbeitung der Form oder direkten Bearbeitung des Teils.
Wegen der großen Anzahl zu treffender technischer Entscheidungen und der von hochqualifizierten Formenbauern aufgewendeten erheblichen Zeit bei der Detailanalyse der Teilegeometrie durch Sichtkontrolle ist es allgemein recht teuer und sehr zeitaufwendig, eine gewünschte Spritzgießform zu erhalten. Eine Einzelform kann Kosten im fünf- oder sechsstelligen Dollarbereich verursachen, und Lieferzeiten von acht bis zwölf Wochen oder mehr sind verbreitet. Wenngleich oft nicht so zeitaufwendig oder teuer wie die Bearbeitung einer Form, können auch große Ausgaben und lange Verzögerungen anfallen, auch nur ein Einzelteil von einem hochqualifizierten Mechaniker zu erhalten.
Wie in vielen anderen Industriebereichen wurden verschiedene Fortschritte der Computertechnik auf die Technik des Formenbaus und der Bearbeitung angewendet. Heute werden die meisten Kundenzeichnungen nicht mehr von Hand angefertigt, sondern mit handelsüblichen Programmen, die als CAD-(computergestützte Konstruktions-)Software bezeichnet werden. Zur Anfertigung von Zeichnungen der Formen auf der Grundlage der Zeichnungen von kundenspezifischen Teilen verwenden Formenbauer auch CAD-Software, darunter Pakete, die speziell für diese Aufgaben entwickelt wurden. Zudem werden in den meisten Formenbaufirmen und in vielen Bearbeitungsbe trieben die Bearbeitungsoperationen nicht manuell gesteuert. Stattdessen kommen CNC-Maschinen (mit computerisierter numerischer Steuerung), z. B. Senkrechtfräser, zum Einsatz, um Teile, Formen und/oder EDM-Elektroden in Übereinstimmung mit einem Satz von CNC-Befehlen herzustellen. Um detaillierte Werkzeugwege für die vom Formenbauer oder Mechaniker zugewiesenen Werkzeuge zu berechnen und lange Abfolgen solcher Befehle für CNC-Fräser zu erzeugen, werden Computer mit CAM-Software (zur computergestützten Fertigung) von vielen Formenbauern und Mechanikern eingesetzt (wozu wiederum einige Pakete gehören, die speziell für den Formenbau entwickelt wurden). CAD/CAM-Softwarepakete sind um Geometriekerne aufgebaut – rechenintensive Software, die numerische Algorithmen implementiert, um einen breiten Bereich mathematischer Probleme zu lösen, die mit der Analyse geometrischer und topologischer Eigenschaften dreidimensionaler (3D) Objekte, z. B. Flächen und Kanten von 3D-Körpern, sowie mit der Erzeugung neuer, abgeleiteter 3D-Körper zusammenhängen. Derzeit ist eine Anzahl ausgereifter und leistungsfähiger Geometriekerne im Handel erhältlich.
Obwohl existierende CAD/CAM-Softwarepakete Konstrukteuren und CNC-Mechanikern ermöglichen, mit geometrisch komplexen Teilen zu arbeiten, sind sie noch weit davon entfernt, die Arbeit des Konstrukteurs völlig zu automatisieren. Statt dessen stellen diese Pakete ein Sortiment softwaregestützter Operationen bereit, die viele Teilaufgaben automatisieren, aber immer noch erfordern, daß zahlreiche Entscheidungen vom Benutzer getroffen werden, um die Konstruktion zu erstellen und Bearbeitungsbefehle zu generieren. Gewöhnlich erleichtern CAD/CAM-Pakete solche Entscheidungen mit Hilfe von interaktiver Visualisierung der Konstruktionsgeometrie und der Bearbeitungswerkzeuge. Damit ist die Software auf vielfältige Aufgaben anwendbar, die mechanische Konstruktions- und Bearbeitungsoperationen betreffen. Nachteilig bei dieser Vielfalt in der Anwendung auf den Formenbau und die Bearbeitung ist, daß sie zu langen und arbeitsintensiven Arbeitssitzungen führt, um Formkonstruktionen und CNC-Bearbeitungsbefehle für viele kundenspezifische Teile zu erzeugen, darunter Teile, die sich zum Auf-Zu-Formen eignen.
Häufig kann der Formenbauer durch Visualisierung einschätzen, ob die Form und die Spritzgießteile mit Hilfe verfügbarer Werkzeuge ausreichend konstruktionsnah hergestellt werden können. Die Formtreue, mit der Kunststoffteile hergestellt werden können, ist durch die endliche Genauigkeit von Fräsern und Schneidwerkzeugen begrenzt, die zur Bearbeitung des Teils oder der Form zum Einsatz kommen. Ferner kann die Formtreue, mit der Kunststoffteile geformt werden können, durch die Schrumpfung der Kunststoffmaterialien begrenzt sein (die die Form und die Maße der Spritzgießteile bei ihrer Abkühlung und Spannungsrelaxation auf eine Weise geringfügig ändern, die weitgehend, aber nicht völlig vorhersagbar ist). Diese recht allgemeinen Faktoren legen den Grad von Maßtoleranzen für direkt bearbeitete oder spritzgegossene Teile fest, also den Grad, der allgemein bekannt und für die Kunden in den meisten Fällen annehmbar ist.
Oftmals kommen aber zusätzliche Faktoren ins Spiel, die zu erheblicheren Abweichungen spritzgegossener Kunststoffteile oder direkt bearbeiteter Teile von der übergebenen Konstruktionsgeometrie führen können. Gewöhnlich hängen diese Faktoren mit bestimmten Merkmalen zusammen, die mit Hilfe von Senkrechtfräsern schwer zu bearbeiten sind. Beispielsweise können sehr dünne Rippen in einem Formteil hergestellt werden, indem tiefe und schmale Nuten in der Form geschnitten werden, erfordern aber eventuell einen Schaftfräser mit einem impraktikabel großem Längen-Durchmesser-Verhältnis. Ähnlich kann das Ausarbeiten tiefer und schmaler Nuten direkt im Teil einen Schaftfräser mit einem impraktikabel großen Längen-Durchmesser-Verhältnis erfordern. Das Bearbeiten von Winkeln zwischen angrenzenden Flächen, die durch Kehlen mit kleinem Radius verbunden sind (und insbesondere von Winkeln ohne Kehle), kann zu ähnlichen Schwierigkeiten führen. Eine exakte Wiedergabe solcher Merkmale kann die Kosten des Teils oder der Form wesentlich erhöhen und die Fertigung mit der dem Formenbauer/Mechaniker zur Verfügung stehenden Technologie sogar undurchführbar machen.
Natürlich müssen solche Probleme bei der Herstellbarkeit identifiziert, dem Kunden mitgeteilt und bei Bedarf gelöst werden, bevor die Formen- oder Teilefertigung in Angriff genommen wird. Normalerweise erfordert ihre Lösung eine enge Wechselwirkung zwischen Formenbauer/Mechaniker und Kunden, da beide Beteiligten ergänzende Informationen besitzen, die zur Lösung der Probleme benötigt werden. Der Formenbauer/Mechaniker kennt aus eigener Erfahrung die ihm zur Verfügung stehende Formen/Teile-Fertigungstechnik, während der Kunde, in diesem Prozeß gewöhnlich durch den Teilekonstrukteur vertreten, unmittelbares Verständnis für die Teilefunktionalität und die ästhetische Anforderungen besitzt. Aufgrund dieses Verständnisses kann der Kunde den erwarteten Abweichungen der Teilegeometrie von der übergebenen Spezifikation zustimmen, oder der Kunde kann, wenn die Abweichungen unannehmbar sind, die Teilekonstruktion modifizieren, um Probleme der Herstellbarkeit zu lösen, ohne funktionelle und ästhetische Aspekte der Konstruktion in Mitleidenschaft zu ziehen.
Da kundenspezifische Teile oft viele unbezeichnete (und schwer zu bezeichnende) Merkmale haben, kann eine rein verbale Kommunikation, die nicht durch Visualisierung des Teils unterstützt wird, umständlich und irreführend sein. Daher erfordert die Übermittlung solcher Informationen ein persönliches Gespräch mit dem Kunden, in dem Formenbauer/Mechaniker und Kunde die Zeichnung oder das Bild des Teils betrachten und die Probleme im Detail diskutieren. Solche Gespräche nehmen erhebliche Zeit in Anspruch, sowohl für Formenbauer/Me chaniker als auch ihre Kunden, und steigern die Unternehmenskosten.
Die Lösung von Herstellbarkeitsfragen hängt eng mit Preisangeboten zusammen, die von Kunden erbeten werden. Bittet ein Kunde um ein Preisangebot für ein direkt bearbeitetes Teil oder ein Formgebungsprojekt, legt der Mechaniker/Formenbauer informell seine reichhaltigen Erfahrungen und Kenntnisse zugrunde, um Kosten und verschiedene Schwierigkeiten bei der Fertigung des Teils oder der Form vorherzusagen. Die potentiellen Herstellbarkeitsprobleme sollten im wesentlichen gelöst sein, bevor dem Kunden ein verbindliches Angebot übermittelt werden kann. Aus diesem Grund kann es oft eine oder zwei Wochen dauern, bis der Kunde auch nur ein Preisangebot erhält. Angebote werden in einer Phase übergeben, in der nicht feststeht, ob man den Auftrag für die Arbeit bekommt, und die Kosten für die Angebotserstellung müssen vom Formenbauer/Mechaniker aus der Teilmenge der Angebote gedeckt werden, die tatsächlich angenommen werden.
Falls der Kunde einen Vertrag mit dem Formenbauer/Mechaniker über den Auftrag abschließt, wird das Angebot zu einem Bestandteil des Vertrags über die Herstellung des oder der Teile und/oder der Form. Aus naheliegenden Gründen ist das Verfahren der informellen Angebotserstellung anfällig für menschliches Versagen. Führt die Angebotseinholung zum Auftrag, werden solche Fehler mit größter Wahrscheinlichkeit im Verlauf der Teile- oder Formenkonstruktion und -bearbeitung oder sogar erst deutlich, nachdem die Form fertiggestellt ist und zur Herstellung der ersten Kunststoffteile verwendet wird. Der Preis solcher Fehler bezogen auf Zeit- und Arbeitsverlust sowie im Hinblick auf angespannte Kundenbeziehungen kann ziemlich hoch sein. Damit also ein Formenbau- oder Bearbeitungsbetrieb erfolgreich und gewinnbringend arbeitet, ist eine gute Kommunikation zwischen dem Kunden und dem Formen bauer/Mechaniker bei der Lösung von Herstellbarkeitsproblemen und bei der genauen Angebotserstellung äußerst wichtig.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren und System zur automatischen, kundenspezifischen Angebotserstellung für die Herstellung eines kundenspezifischen Teils und/oder die Herstellung einer kundenspezifischen Form. Zu Beginn des Verfahrensablaufs stellt ein Kunde dem System eine CAD-Datei bereit, die das Oberflächenprofil für das herzustellende Teil definiert. Das System beurteilt das Teileoberflächenprofil (das beliebige aus einer praktisch unendlichen Anzahl von Formen haben könnte), um bestimmte kostenbeeinflussende Parameter zu untersuchen, die durch das Teileoberflächenprofil bestimmt werden. Danach wird ein Angebot erstellt, das auf der Grundlage der Informationen über das Teileoberflächenprofil variiert. In einem Aspekt wird das Angebot dem Kunden auf eine Art und Weise übermittelt, die Flexibilität und Interaktivität erreicht, z. B. durch Anzeigen einer interaktiven grafischen Darstellung, wie die Teileänderungen unterschiedliche Angebotsbeträge ändern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht eines exemplarischen ”Nocken”-Teils, das ein Kunde wünscht.
2 ist ein Ablaufplan des bevorzugten Verfahrens, dem die Erfindung folgt, um die Form für das exemplarische ”Nocken”-Teil herzustellen.
3 ist eine Darstellung, die ein Auf-Zu-Versagen in y-Achsenrichtung konzeptuell zeigt.
4 ist eine Darstellung, die eine Auf-Zu-Akzeptanz in z-Achsenrichtung konzeptuell zeigt.
5 ist eine Perspektivansicht der CNC-Bearbeitung einer Justiervertiefung in einem Materialblock.
6 ist eine Perspektivansicht der CNC-Bearbeitung weiterer Merkmale einer ersten oder ”A”-Seite des Teils im Materialblock.
7 ist eine Perspektivansicht einer Verguß-/Justierspannvorrichtung in der Justiervertiefung.
8 ist eine Querschnittansicht an Linien 8-8 beim Vergießen mit Hilfe der Verguß-/Justierspannvorrichtung.
9 ist eine Querschnittansicht an derselben Schnittlage (Linien 8-8) wie in 8 bei der CNC-Bearbeitung einer zweiten oder ”B”-Seite des Teils im Materialblock.
10 ist eine Perspektivansicht eines zulässigen Seitenschiebers in einer Form für das Teil.
11 ist eine Perspektivansicht eines Standardschaftfräsers.
12 ist eine exemplarische Produktabweichungsdatei des exemplarischen Teils von 1.
13 ist ein Computer-Screenshot (Bildschirmaufnahme) einer bevorzugten Kundenoberfläche für das Angebotssystem, die die Kundenauswahl eines Parameters zeigt.
14 ist ein Computer-Screenshot einer weiteren bevorzugten Kundenoberfläche für das Angebotssystem, die eine Kundeneingabe für einen budgetorientierten Parameter zeigt.
15 ist ein Computer-Screenshot einer weiteren bevorzugten Kundenoberfläche für das Angebotssystem, die einen Dropdown-Schiebereglerindex für den Dollarwert des Angebots bezogen auf eine grafische Darstellung zeigt, wie vorgeschlagen wird, das Teil zu modifizieren, um den angebotenen Dollarwert einzuhalten.
16 ist ein Computer-Screenshot einer Perspektivansicht, die ausgewählte Werkzeugwege des Standardschaftfräsers von 11 bei der Fertigung der Form für das exemplarische Teil von 1 zeigt.
17 ist eine Perspektivansicht der Trennlinie, der Schließflächen und der Auswerferstiftlagen für das exemplarische Teil von 1.
18 ist eine Perspektivansicht von Angüssen, Anschnitten, Kanälen und Auswerferstiften für die Form für das exemplarische Teil von 1.
Wenngleich die o. g. Zeichnungsdarstellungen eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen veranschaulichen, sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung erwogen, von denen einige in der Diskussion erwähnt sind. In allen Fällen präsentiert diese Offenbarung die veranschaulichten Ausführungsformen der Erfindung als Darstellung und nicht als Einschränkung. Vom Fachmann können zahlreiche andere geringfügige Abwandlungen und Ausführungsformen entwickelt werden, die dem Schutzumfang und Grundgedanken der Grundsätze dieser Erfindung entsprechen.
NÄHERE BESCHREIBUNG
Die Erfindung wird anhand eines exemplarischen Teils 10 gemäß 1 beschrieben. 1 stellt ein vom Kunden konstruiertes ”Nocken”-Teil 10 dar. Teilweise weil die Nocke 10 von diesem speziellen Kunden oder für ihn kundenspezifisch konstruiert ist (d. h. als Artikel keine Stapelware ist), weist die Nocke 10 zahlreiche Merkmale auf, die alle keine allgemein akzeptierte Bezeichnungen haben. Der Diskussion halber erhalten mehrere dieser Merkmale Bezeichnungen, darunter ein Teilekonturflansch 12, eine kreisförmige Öffnung 14 mit zwei Drehstiften 16, eine nicht kreisförmige Öffnung 18, eine Kerbe 20, eine Rippe 22, ein 60°-Eckenloch 24, ein 30°-Eckenloch 26 und ein Teilsteg 28. Allerdings wird dem Fachmann klar sein, daß der Kunde für jedes dieser Merkmale durchaus überhaupt keine Bezeichnung oder eine ganz andere Bezeichnung haben kann.
2 ist ein Ablaufplan, der zeigt, wie die Erfindung verwendet wird, um das Kundenteil herzustellen. Der erste Schritt beinhaltet ein Kundendaten-Eingabemodul 30. Eine Starteingabe für die Erfindung ist eine CAD-Teilekonstruktionsdatei 32, die vom Kunden aus dem Kundencomputer 34 geliefert wird. Es gibt mehrere Standardaustauschformate, die in der 3D-CAD-Industrie derzeit verwendet werden. Zur Zeit ist das am meisten verwendete Format der Standard ”Initial Graphics Exchange Specification (IGES)”. Die Erfindung akzeptiert IGES-, STL- oder verschiedene andere Formate und ist mit allen derzeit gebrauchten kommerziellen CAD-Produkten kompatibel.
Im Gegensatz zu den meisten Betriebsabläufen von Formenbauern oder Mechanikern, die ein persönliches Anfangsgespräch mit dem Kunden zur Zeichnungsdiskussion erfordern, ermöglicht die Erfindung dem Kunden, die CAD-Datei 32 ohne ein persönliches Gespräch zu übermitteln. Eine solche Kommunikation könnte über eine mit der Post gesendete Computerdiskette oder über eine Wählmodem-Site erfolgen. Insbesondere ist aber eine Adresse in einem globalen Kommunikationsnetz, z. B. im Internet 36, so konfiguriert, daß sie CAD-Kundendateien 32 empfängt. Obwohl die Adresse eine einfache e-Mailadresse sein könnte, ist die bevorzugte Adresse eine Website im World Wide Web, die so konfiguriert ist, daß sie eine CAD-Datei 32 von einem Kunden für das zu formende oder zu bearbeitende Teil empfängt. Vorzugsweise verfügt die ”webzentrierte” Kundenoberfläche über eine Teileübermittlungsseite als Bestandteil des Kundendaten-Eingabemoduls 30, die dem Kunden ermöglicht zu identifizieren, welches CAD/CAM-Standardformat für die Teilezeichnungen verwendet wird. Alternativ kann die CAD-Kundendatei 32 mit einem Anfangsprogramm ausgewertet werden, das bestimmt, welche Art von CAD/CAM-Standardformat vom Kunden verwendet wird. Stimmt die vom Kunden gesendete CAD-Datei 32 nicht mit einem anerkannten CAD-Standarddateiformat überein, um durch die Software der Erfindung lesbar zu sein, sendet das Kundendaten-Eingabemodul eine Fehlermeldung zurück zum Kunden. Als ein Beispiel könnte die Fehlermeldung eine einfache e-Mail sein, die dem Kunden mitteilt, daß die gesendete Datei das falsche Format hatte, und ihn ferner informiert, welche CAD-Dateiformate akzeptabel sind.
Die CAD-Kundendatei 32 definiert das Teil 10 vollständig. Der nächste Schritt im Verfahrensablauf wird durch ein Geometrieanalysatormodul 38 durchgeführt, das die Geometrie des Kundenteils 10 mit Hilfe eines Satzes von Annehmbarkeitskriterien 40, 42, 44, 46 beurteilt. Dieses Geometrieanalysatormodul 38 dient zur Bestimmung, ob das Teil oder die Form für das Teil, die durch die CAD-Kundendatei 32 definiert ist, erfindungsgemäß billig hergestellt werden kann. Verschiedene Annehmbarkeitskriterien können in Abhängigkeit von der Software und den Herstellungsfähigkeiten zum Einsatz kommen, die bei der automatischen Herstellung des Teils oder der Form verwendet werden.
Sind z. B. die Software und die Herstellungsfähigkeiten nur auf die Herstellung von Auf-Zu-Formen beschränkt, entspricht das erste bevorzugte Einachsen-Annehmbarkeitskriterium 40 der Frage, ob das Teil in einer Auf-Zu-Form geformt werden kann. Bei Bedarf kann eine Person die CAD-Kundendatei 32 in Augenschein nehmen, entweder über eine ausgedruckte Zeichnung oder auf dem Bildschirm, um visuell zu kontrollieren und zu bestimmen, ob das Teil in einer Auf-Zu-Form hergestellt werden kann.
In der bevorzugten Ausführungsform identifiziert das Programm aber automatisch, ob das Teil in einer Auf-Zu-Form hergestellt werden kann. Die automatische ”Auf-Zu”-Herstellbarkeitsidentifizierung 40 beinhaltet das Auswählen einer Orientierung des Teils in der CAD-Kundendatei 32. Normalerweise zeichnen Kunden Teile in der Orientierung mit einer x-, y- oder z-Achse, die mit der wahrscheinlichsten Auf-Zu-Richtung zusammenfällt. 3 und 4 zeigen ein Beispiel dafür. Zunächst wird die Nocke 10 in y-Richtung als mehrere paralle le Liniensegmente (Strecken) volumenmodelliert, die in y-Richtung gemäß 3 verlaufen. Danach untersucht das Geometrieanalysatormodul 38 jede Linie im Volumenmodell, um zu bestimmen, ob die Linie kontinuierlich ist und das Teileoberflächenprofil nur an einem einzigen Anfang und einem einzigen Ende schneidet. Wie hier gezeigt, ist eine Linie 48 eine erste Linie, die diese Prüfung nicht besteht, da sie die Nocke 10 dreimal schneidet: einmal durch den Teilekonturflansch 12 und zweimal an den Seiten des 60°-Eckenlochs 24. Somit ermöglicht die y-Richtungsorientierung dieses Teils 10 keine Herstellbarkeit 40 mit einer Auf-Zu-Form. Als nächstes wird die Nocke 10 in z-Richtung als mehrere parallele Liniensegmente volumenmodelliert, die in z-Richtung gemäß 4 verlaufen. Wiederum untersucht das Geometrieanalysatormodul 38 jede Linie im Volumenmodell, um zu bestimmen, ob die Linie kontinuierlich ist und das Teileoberflächenprofil nur an einem einzigen Anfang und einem einzigen Ende schneidet. Wie hier in 4 gezeigt, bestehen alle Liniensegmente diese Prüfung 40. Da die Nocke 10 die Prüfung 40 in z-Richtung bestanden hat, wird somit bestimmt, daß das Teil 10 so orientiert werden kann, daß die z-Richtung die Auf-Zu-Richtung ist. Folglich kann die Nocke 10 mit einer Auf-Zu-Form hergestellt werden, wobei die Auf-Zu-Richtung mit der z-Richtung zeichnungsgemäß zusammenfällt.
Bei Bedarf kann die Einachsen-”Auf-Zu”-Herstellbarkeitsidentifizierung 40 beendet werden, sobald bestimmt ist, daß mindestens eine Orientierung des Teils 10 existiert, die mit einer Auf-Zu-Form hergestellt werden kann. Vorzugsweise werden weitere zusätzliche Prüfungen durch das Geometrieanalysatormodul 38 automatisch durchgeführt, um die beste Orientierung des Teils 10 zu bestätigen, das mit einer Auf-Zu-Form hergestellt werden kann. Beispielsweise wird eine ähnliche x-Richtungsprüfung durchgeführt, die dieses Nockenteil 10 ähnlich wie die y-Richtungsprüfung nicht besteht. Ähnlich können zusätzliche Orientierungsprüfungen durchgeführt werden, wobei die parallelen Linien im Volumenmodell in Winkeln zur x-, y- und z-Richtung verlaufen, die in der CAD-Kundendatei 32 ausgewählt sind. Erfüllt das Teil die Einachsen-”Auf-Zu”-Herstellbarkeit 40 in zwei oder mehr Orientierungen, so wird eine Beurteilung vorgenommen, welche Orientierung für die Form verwendet werden sollte. Computerprogrammierer werden erkennen, daß nach Festlegung der Annehmbarkeitskriterien, so daß dazu eine Einachsenbestimmung 40, ob das Teil in einer Auf-Zu-Form geformt werden kann, und die zum Formen in einer Auf-Zu-Form notwendige Orientierung gehören, es viele äquivalente Programmierverfahren gibt, um dieses Annehmbarkeitskriterium 40 auf die CAD-Kundendatei 32 anzuwenden.
Sind die Software und die Herstellungsfähigkeiten auf direktes Bearbeiten statt auf Formen begrenzt, so entspricht das erste bevorzugte Einachsen-Annehmbarkeitskriterium 40 der Frage, ob das Teil in einem CNC-Dreiachsenfräser mit lediglich zwei gegenläufigen Orientierungen des Werkstückmaterialblocks bearbeitet werden kann, wobei der in z-Richtung orientierte CNC-Fräser Material über die volle x-y-Ausdehnung der A-Seite und B-Seite des Teils abträgt.
Speziell kann die Erfindung die Herstellungsverfahren nutzen, die in 5–9 gezeigt und unter www.firstcut.com vorgestellt sind. Im bevorzugten Verfahren beginnt eine solche Gesamtprofilbearbeitung des Teils 10 allgemein mit einem Vorgang zum Herausarbeiten einer Justier-/Vergußvertiefung 200 aus einem Werkstückblock 202 gemäß 5. Eine erste Seite 204 des Teils 10 wird dann zum Werkstückblock 202 gemäß 6 CNC-bearbeitet. Somit prüft das Einachsen-Annehmbarkeitskriterium 40, daß die erste Seite 204 des Teils 10 in einem 3-Achsen-Fräser CNC-bearbeitet werden kann, wobei der Block 202 in einer einzigen Orientierung gehalten wird. Eine Justier-/Vergußspannvorrichtung 206 wird in der Justier/Vergußvertiefung 200 gemäß 7 plaziert, und die CNC-bearbei tete Kavität 208 wird mit einem flüssigen Verguß- oder Stützmaterial 210 gemäß 8 gefüllt. Nach Erstarren des Vergußmaterials 210 wird die Justier-/Vergußspannvorrichtung 206 beim Aufspannen des Werkstückblocks 202 im 3-Achsen-CNC-Fräser 212 verwendet, und die zweite Seite 214 des Teils 10 wird gemäß 9 CNC-bearbeitet. Somit überprüft das Einachsen-Annehmbarkeitskriterium 40, daß die zweite Seite 214 des Teils 10 in einem 3-Achsen-Fräser 212 CNC-bearbeitet werden kann, wobei der Block 202 in einer einzigen Orientierung gehalten wird, so daß das Teil 10 in nur zwei Aufspannschritten auf entgegengesetzten Seiten im 3-Achsen-CNC-Fräser 212 im Gesamtprofil CNC-bearbeitet werden kann.
In der am stärksten bevorzugten Ausführungsform ermöglichen die Software und die Herstellungsfähigkeiten sowohl direktes Bearbeiten als auch Formen. Dann kommt das Einachsen-Annehmbarkeitskriterium 40 zum Einsatz, um das Teil 10 sowohl für die bevorzugte Formgebungs- als auch die bevorzugte Bearbeitungstechnik einzustufen.
Besteht die CAD-Datei 32 für das Teil 10 nicht die Einachsen-Herstellbarkeitsprüfung 40, z. B. wegen vorhandener Hinterschneidungen, kann das bevorzugte System von zwei möglichen Wegen einen oder beide verfolgen. Bei einer ersten Möglichkeit wird dem Kunden ein grafisches Bild des Teils 10 in einer Orientierung angezeigt, die dem Bestehen der Einachsen-Auf-Zu-Annehmbarkeitsprüfung 40 am nächsten kommt, aber Flächen mit Hinterschneidungsabschnitten ferner markiert sind. Dem Kunden wird in einem Kommentar mitgeteilt, daß die Konstruktion des Teils 10 überarbeitet werden sollte, um die Hinterschneidungen zu beseitigen. Bei Bedarf können diese Änderungen dem Kunden mit Hilfe der Softwarepräsentationssysteme angezeigt werden, die in den durch Verweis aufgenommenen US-A-2007/0208452 und 2007/0206030 beschrieben sind.
Bei einer zweiten Möglichkeit wird die CAD-Datei 32 für das Teil weiter untersucht, um zu beurteilen, ob das Teil in einer Auf-Zu-Form mit Seitenschiebern hergestellt werden kann, die nur an der Trennlinie vorhanden sind, d. h. ohne ”versenkte” Seitenschieber, sowie ferner mit Seitenschiebern mit x-y-Gleitrichtung. Wie der Fachmann erkennen wird und worauf die Bezeichnung ”Seitenschieber” schließen läßt, sind Seitenschieber Abschnitte der Form, die sich während des Formgebungsverfahrens seitlich bewegen (d. h. normalerweise in der x-y-Ebene). In 10 ist ein Beispiel dafür gezeigt, das nachfolgend näher beschrieben wird. Normalerweise ist ein Seitenschieber 124 zusätzlich zu den Formenblöcken ”A” und ”B” aus einem zusätzlichen Metallstück herausgearbeitet. Der Seitenschieber 124 bewegt sich auf einem abgewinkelten Gleitstück (nicht gezeigt), das den Seitenschieber 124 zur Kavität drückt, um die Form zu komplettieren, wenn die ”A”- und ”B”-Seite der Form 86 in der Spritzgießmaschine zusammengepreßt werden. Beim Auseinanderziehen der ”A”- und ”B”-Seite der Form 86 in der Spritzgießmaschine, um das Teil auszuwerfen, bewirkt das abgewinkelte Gleitstück, daß sich der Seitenschieber 124 von der Primärkavität 84 zurückzieht. Seitenschieber 124, die sich in der x-y-Ebene an der Trennlinie bewegen können, sind einfacher herzustellen als Seitenschieber, die außerhalb der x-y-Ebene liegen, oder versenkte Seitenschieber. Der Seitenschieber 124 muß eine definierte Gleitrichtung 128 in der x-y-Ebene und an der Trennlinie haben, die andere Abschnitte der Form 86 nicht stört. Die bevorzugten Seitenschieber 124 ermöglichen einen Winkel der Grenzfläche 130 des Seitenschiebers 124 mit der Form 86, der innerhalb von etwa 5 bis 45° zur Gleitrichtung 128 liegt. Ein zu schmaler Grenzflächenwinkel verursacht übermäßigen Verschleiß des Seitenschiebers 124 beim Formen von Teilen, könnte aber akzeptabel sein, wenn eine sehr begrenzte Menge von Teilen erforderlich ist. Ein zu großer Grenzflächenwinkel läßt die Genauigkeit steigen, mit der sich der Seitenschieber 124 mit der Kavität paaren muß, um Formennähte zwischen dem Seiten schieber 124 und der ”A”- und ”B”-Seite der Form 86 zu minimieren.
Ist das Teil im Gesamtprofil zu bearbeiten und nicht zu formen, so beurteilt die zweite Möglichkeit ferner die CAD-Datei 32 für das Teil, um zu bestimmen, ob das Teil in einem 3-Achsen-CNC-Fräser mit Hilfe von einer oder mehreren x- oder y-Orientierungen bearbeitet werden kann, die folglich orthogonal zu einer Fläche der bevorzugten Verguß-/Justierspannvorrichtung sind, unabhängig davon, ob solche Seitenschieber an der Trennlinie liegen oder ”versenkt” wären.
Somit akzeptiert das bevorzugte ”Auf-Zu”-Einachsen-Herstellbarkeitskriterium 40 Teile, die Seitenschieber erfordern, sofern jeder Seitenschieber einen Satz von Kriterien zur Bestimmung der Komplexität des Seitenschiebers erfüllt, oder Teile, die Seitenbearbeitung erfordern, sofern eine solche Seitenbearbeitung einen Satz von Kriterien erfüllt, die die Komplexität der Seitenbearbeitung bestimmen.
Bei Bedarf kann das ”Auf-Zu”-Einachsen-Herstellbarkeitskriterium 40 nicht nur beurteilen, ob eine Auf-Zu-Form mit der ausgewählten Orientierung möglich ist oder 3-Achsen-Bearbeitung mit den ausgewählten Orientierungen möglich ist, sondern kann ferner einen Seitenschrägenwinkel (Formschräge) bewerten. Der Seitenschrägenwinkel beeinflußt, wie leicht das Teil oder die Form herzustellen ist, da senkrechte Kanten schwerer zu bearbeiten sind. Zudem beeinflußt die Formschräge, wie leicht die Form zu verwenden ist, da stärker senkrechte Seiten eine höhere Klebekraft haben, was das Auswerfen des Teils 10 aus der Form erschwert. Dadurch können robustere Auswerferstiftsysteme für Teile mit hohen Seitenschrägenwinkeln notwendig sein. Beispielsweise sind in einem bevorzugten Auf-Zu-Herstellbarkeitskriterium 40 Seitenschrägenwinkel an allen Seiten von mindestens 0,5° erforderlich. Somit identifiziert das Auf-Zu-Einachsen-Herstellbarkeitskriterium 40 automatisch (senkrechte) Oberflächen mit einer Schräge von null und weist solche Teile zurück, da sie das Auf-Zu-Einachsen-Herstellbarkeitskriterium 40 nicht erfüllen. Bei Bedarf können Teile, die ohne ausreichenden Seitenschrägenwinkel zurückgewiesen werden, geändert und dem Kunden in grafischem Format gemäß den Lehren der durch Verweis aufgenommenen US-Patentveröffentlichung Nr. 2006/0173566 präsentiert werden.
In der bevorzugten Ausführungsform überprüft die Erfindung ferner die Teilekonstruktion mit Hilfe eines zweiten Annehmbarkeitskriteriums 42 danach, ob die Teile- oder Formengeometrie durch Bearbeiten mit einem Standardsatz von CNC-Bearbeitungswerkzeugen hergestellt werden kann. Dieses zweite Annehmbarkeitskriterium 42 beinhaltet die Bestimmung, welche Werkzeuge verfügbar sind, welche Einschränkungen beim Gebrauch der verfügbaren Werkzeuge gelten und die Festlegung von (gegebenenfalls vorhandenen) Bereichen des Teils oder der Form, die nicht mit den verfügbaren Werkzeugen bearbeitet werden können. Da sich dieses zweite Annehmbarkeitskriterium 42 mit der Generierung des automatischen Satzes von CNC-Bearbeitungsbefehlen im Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 erheblich überschneidet, wird es später näher diskutiert. Insbesondere weisen aber die bevorzugten CNC-Standardbearbeitungswerkzeuge eine Sammlung von Schaftfräsern in Standardgrößen, Reibahlen in Standardgrößen und Bohrern in Standardgrößen auf. Mit dieser Sammlung von CNC-Standardbearbeitungswerkzeugen existieren Einschränkungen im Hinblick auf die Krümmungsradien verschiedener Kanten und Ecken sowie im Hinblick auf das Geometrieverhältnis tiefer Nuten im Teil oder in der Form. Allgemein kann eine Kante eines Formteils keinen engeren Krümmungsradius als die kleinsten Schaftfräser und Bohrer haben. Im Allgemeinen müssen alle Nuten in der Form, die allen Rippen im Teil entsprechen, ein Geometrieverhältnis haben, das mindestens einem der CNC-Standardbearbeitungswerkzeuge ermöglicht, die Tiefe der Nut zu erreichen. Im Allgemeinen kann keine Nut in einem bearbeiteten Teil einen engeren Krümmungsradius als die kleinsten Schaftfräser und Bohrer haben und muß ein Geometrieverhältnis besitzen, das mindestens einem der CNC-Standardbearbeitungswerkzeuge ermöglicht, die Tiefe der Nut zu erreichen.
Beispielsweise zeigt 11 das Profil eines Standardschaftfräsers 50 mit 1/4 Inch Durchmesser. Dieser Schaftfräser 50 hat eine Schnittiefe 52 von etwas weniger als 2 Inch, die durch eine Einspannung 54 begrenzt ist. Hat eine 1/4 Inch dicke Nut in der Form eine Höhe von mindestens 2 Inch, kann der Standardschaftfräser 50 mit 1/4 Inch Durchmesser nicht zur Bildung des Nutenabschnitts der Kavität verwendet werden. Die Geometrieverhältnisse von Standardschaftfräsern beruhen auf der Festigkeit des Werkzeugstahls (damit das Werkzeug 50 im Gebrauch nicht leicht bricht) und folgen einer ähnlichen Geometrieverhältniskurve. Das heißt, alle Schaftfräser, die einen kleineren Durchmesser als 1/4 Inch haben, sind kürzer als der Standardschaftfräser 50 mit 1/4 Inch Durchmesser. Alle Schaftfräser, die länger als 2 Inch sind, haben einen breiteren Durchmesser als 1/4 Inch. Damit kann kein Werkzeug im Standardsatz zur Herstellung einer 1/4 Inch dicken Nut mit einer Höhe von mindestens 2 Inch verwendet werden. Als Näherungsregel sollten Nuten/Rippen nicht tiefer als das Zehnfache ihrer minimalen Dicke sein. Das Geometrieanalysatormodul 38 verfügt über eine Analyse 42, die an der CAD-Kundendatei 32 durchgeführt wird, um die Teileform mit gesammelten geometrischen Informationen über mehrere Standardwerkzeuggeometrien, z. B. Standardschaftfräser, konzeptuell zu vergleichen. Zum Formen der Nocke 10 besteht die gesamte CAD-Datei 32 die Prüfung mit Ausnahme der Rippe 22, die zu dünn und lang ist. Zum Bearbeiten der Nocke 10 besteht die gesamte CAD-Datei 32 die Prüfung mit Ausnahme der Kerbe 20, die zu dünn und lang ist. Damit wird verständlich, daß ein bestimmtes Teil den Standardsatz des CNC-Bearbeitungswerkzeugkriteriums 42 zum direkten Bearbeiten und Formen, zum direkten Bearbeiten, aber nicht zum Formen, zum Formen, aber nicht zum direkten Bearbeiten oder weder zum direkten Bearbeiten noch zum Formen erfüllen kann.
Ferner untersucht das bevorzugte CNC-Bearbeitungskriterium 42 Geometrieverhältnisse von Nuten bezogen auf die Trennlinie der Form. Da Schaftfräser in der unteren Hälfte (Kavität) der Form nach unten und in der oberen Hälfte (Kern) der Form nach oben verwendet werden können, können Geometrieverhältnisse von Merkmalen, die die Trennlinie enthalten, doppelt so groß wie Geometrieverhältnisse von Merkmalen sein, die die Trennlinie nicht enthalten. Das heißt, die Nutentiefe wird bezogen auf die tiefste sich angrenzend erstreckende Oberfläche auf der Hälfte der Form gemessen, in der die Nute bearbeitet wird. Da beim direkten Bearbeiten Schaftfräser auf der oberen Hälfte des Teils nach unten und auf der unteren Hälfte des Teils nach oben verwendet werden können, können Geometrieverhältnisse von Merkmalen, die die Orientierungs-Teilungslinie enthalten, doppelt so groß wie Geometrieverhältnisse von Merkmalen sein, die die Teilungslinie nicht enthalten. Beispielsweise schneidet bei der Nocke 10 die Innenkante des Teilekonturflansches 12 nicht die Trennlinie, da sich die Trennlinie entlang der Innenkante des Teilstegs 28 erstreckt. Daher wird die Tiefe des Teilekonturflansches 12 bezogen auf die sich angrenzend erstreckende Oberfläche, den Teilsteg 28, gemessen. Das Geometrieverhältnis, das durch diese Tiefe des Teilekonturflansches 12 bezogen auf die Dicke des Teilekonturflansches 12 bestimmt wird, muß innerhalb des Geometrieverhältnisses mindestens eines Werkzeugs im Standardsatz liegen. Im Gegensatz dazu hat die Außenkante des Teilekonturflansches 12 keine sich angrenzend erstreckende Oberfläche und schneidet die Trennlinie. Da die Trennlinie die Außenkante des Teilekonturflansches 12 in die zwei Formenblöcke aufteilt, kann die Tiefe der Außenkante des Teilekonturflansches 12 bezogen auf seine Dicke bis zum Doppelten des Geometrieverhältnisses mindestens eines Werkzeugs im Standardsatz betragen.
Das CNC-Bearbeitungskriterium 42 führt eine ähnliche Programmieranalyse durch, um zu überprüfen, daß jede Außenecke des Formteils 10 oder Innenecke des bearbeiteten Teils 10 einen ausreichenden Krümmungsradius hat, damit die Bearbeitung durch eines der CNC-Standardbearbeitungswerkzeuge erfolgen kann. Beispielsweise kann das CNC-Bearbeitungskriterium den minimalen Radius von Außenecken des Teils auf mindestens 1/2 der minimalen Wanddicke begrenzen. Besteht die CAD-Datei 32 nicht die Prüfung, entweder weil sie zu tiefe Nuten oder zu enge Ecken hat, so erfüllt das Teil nicht das CNC-Bearbeitungskriterium 42, und der Kunde muß informiert werden. Computerprogrammierer werden erkennen, daß nach Festlegung der Annehmbarkeitskriterien 42, so daß dazu eine Bestimmung gehört, ob Nutentiefen und/oder Eckenradien des Teils eine CNC-Standardbearbeitung ermöglichen, es viele äquivalente Programmierverfahren gibt, um dieses Annehmbarkeitskriterium auf die CAD-Kundendatei 32 anzuwenden.
In der bevorzugten Ausführungsform überprüft das Geometrieanalysatormodul 38 ferner ein drittes Annehmbarkeitskriterium 44, ob die Formengeometrie mit Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt werden kann oder ob das direkt bearbeitete Teil aus dem ausgewählten Werkstückmaterial bearbeitet werden kann. Das heißt, ein dem bevorzugten Formgebungssystem auferlegter Konstruktionsparameter lautet, daß die Form aus Standardausgangsmaterial für Formenblöcke auf Aluminiumbasis herstellbar ist. Aluminium ist aus Kostengründen ausgewählt, wobei eine primäre Kosteneinsparung darin besteht, daß Aluminium schneller als Stahl bearbeitet wird, und eine sekundäre Kosteneinsparung darin, daß die Aluminiumblöcke selbst billiger als Stahl sind. Allerdings ist Aluminium nicht so fest wie Stahl, und übermäßig dünne Strukturen aus Aluminium widerstehen nicht den beim Spritzgießen ausge übten Kräften. Folglich untersucht das Programm die Form, um zu bestimmen, ob etwaige Abschnitte der Form zu dünn sind. Die Nocke 10 hat eine dünne Aussparung, die Kerbe 20, die ausreichend dünn und tief ist, um dieses Kriterium nicht zu erfüllen. Das heißt, da die Nocke 10 vom Kunden konstruiert wurde, kann die Form für die Nocke 10 nicht aus Aluminium hergestellt werden und den Spritzgießkräften widerstehen. Wird umgekehrt das Teil 10 direkt bearbeitet, hängt die Bestimmung, ob die Rippe 22 bearbeitet werden kann, von dem für das Teil ausgewählten Material ab. Computerprogrammierer werden erkennen, daß nach Festlegung der Annehmbarkeitskriterien 44, so daß dazu eine Bestimmung gehört, ob die Form aus Aluminium hergestellt oder ob das Teil aus dem ausgewählten Werkstückmaterial direkt bearbeitet werden kann, es viele äquivalente Programmierverfahren gibt, um dieses Annehmbarkeitskriterium auf die CAD-Kundendatei 32 anzuwenden.
Eine der bevorzugten Eingaben in das Kundendaten-Eingabemodul 30 vom Kunden 34 ist die Art von Material, das für das Teil 10 ausgewählt ist. Beispielsweise kann das Kundendaten-Eingabemodul 30 dem Kunden ermöglichen, die Formgebung aus jedem der folgenden Standardkunststoffe auszuwählen: ABS (natur), ABS (weiß), ABS (schwarz), ABS (grau – beschichtungsfähig), Acetyl/Delrin (natur), Acetyl/Delrin (schwarz), Nylon (natur), Nylon (schwarz), 13% glasfaserverstärktes Nylon (schwarz), 33% glasfaserverstärktes Nylon (schwarz), 33% glasfaserverstärktes Nylon (natur), 30% glasfaserverstärktes PET/Rynite (schwarz), Polypropylen (natur), Polypropylen (schwarz), Polycarbonat (klar), Polycarbonat (schwarz), Ultem 1000 (schwarz), Ultem 2200 (20% glasfaserverstärkt) (schwarz), Ultem 2300 (30% glasfaserverstärkt) (schwarz). Unterschiedliche Kunststoffe haben unterschiedliche Viskositätskurven bei Formgebungstemperaturen, unterschiedliche Erstarrungsgeschwindigkeiten und unterschiedliche Schrumpfungsgeschwindigkeiten. In der bevorzugten Ausführungsform über prüft das Programm ferner ein viertes Annehmbarkeitskriterium 46, ob die Formengeometrie mit dem vom Kunden ausgewählten Kunststoffmaterial ausreichend spritzgegossen werden kann. Dieses Annehmbarkeitskriterium 46 beinhaltet eine Einschätzung, ob die Form Bereiche enthält, die für das ausgewählte Kunststoffmaterial nicht gleichmäßig schrumpfen, und ob Anschnitte leicht in die Form eingearbeitet werden können, um zu einem akzeptablen Durchflußweg für den Kunststoff zu führen, der bei einer erreichbaren Formtemperatur und einem erreichbaren Druck zustande kommt, damit der Einschuß die Kavität ausreichend und gleichmäßig füllt. Im Gebrauch in dieser Anmeldung ist der Begriff ”Kunststoff”-Material weitgefaßt definiert und soll nicht auf die Art von Material begrenzt sein, das im Spritzgießverfahren für Polymere verwendet werden kann; in bestimmten Konfigurationen können Materialien (Keramikwerkstoffe, Glaswerkstoffe, gesinterte oder niedrigschmelzende Metalle usw.), die keine Polymere sind, das in der Erfindung verwendete Kunststoffmaterial sein.
Soll das Teil im Gesamtprofil direkt bearbeitet werden, ist ein unterschiedlicher Satz von Materialien zulässig. Beispielsweise kann das Kundendaten-Eingabemodul 30 dem Kunden ermöglichen, direkte Bearbeitung aus beliebigen der folgenden auszuwählen: Acetal (darunter Copolymer oder Homopolymer – DELRIN, SUSTARIN, ULTRAFORM, ENSITAL, POMALUX, TURCITE, ACETRON, TECAFORM oder ERTACETAL), Acryl oder Acryl + PVC (KYDEX oder PLEXIGLASS), ABS (ABSYLUX, ENSIDUR oder TECARAN), nachchloriertes PVC, zyklisches Olefincopolymer (TOPAS), ETFE (TEFZEL), Glasfaser, HDPE (SANALITE oder SEABOARD), Laminate (FR-4, FR-5, G-3, G-5, G-7, G-9, G-10, G-11 oder CIP), bearbeitbare Glaskeramik (MACOR), Nylon (ENSILON, ERTALON, NYLOIL, NYLATRON, TECAMID oder TECAST), Perfluoralkoxy (TEFLON), Phenolharz (BAKELITS, MICARTA oder NORNEX), PAI (TORLON oder TECATOR), Polyarylat (ARDEL), PBI (CELAZOLE), PBT (HYDEX), PBT + PC (XENOY), PC (LEXAN, MAKROLON, ENSICAR, ZELUX, HYZOD, MACROLUX, TUFFAX oder TECANAT), PCTFE (KEL-F), Polyester (ENSITEP oder TECADUR), PEI (ULTEM, SUSTATED PEI, TEMPALUX oder TECAPEI), PEEK (SUSTATEC, TECAPEEK oder KETRON), PES (RADEL A oder TECASON), Polyethylen (TECAFINE oder CESTALINE), ECTFE (HALAR), PET (ERTALYTE, SUSTADUR oder TECADURE), PETG (SPECTAR oder VIVAK), Polyimid (SINTIMID, DURATRON, MELDIN, VESPEL oder KAPTON), PMMA-Acryl (PLEXIGLASS, OPTIX), PMP (TPX), Polyparaphenyl (TECAMAX), PPO (NORYL oder TECANYL), PPS (RYTON, TECHTRON, ENSIFIDE oder TECATRON), PPSU (RADEL R), PP (darunter Copolymer oder Homopolymer – ENSIPRO, PROPYLUX oder TECAPRO), PS (REXOLITE), PSU (UDEL, TECASON oder MINDEL), Polyurethan (ISOPLAST), PTFE (TEFLON, RULON, FLUORSINT oder TECAFLON), PVC (TECAVINYL), PVDF (ENSIKIKEM, KYNAR oder SYMALIT), UHMW-Polyethylen (ENSICAR, TIVAR, LENNITE oder TECAFINE) oder andere ähnliche Materialien in einem Bereich verschiedener Farben, Füllungen und Qualitäten dieser Materialien. Somit wird verständlich sein, daß ein bestimmtes Teil aus einem Material hergestellt sein kann, das direktes Bearbeiten und Formen ermöglicht, das direktes Bearbeiten, aber kein Formen ermöglicht oder das Formen, aber kein direktes Bearbeiten ermöglicht.
Zusätzliche Annehmbarkeitskriterien könnten dazu gehören, die sich z. B. auf die Größe des Teils beziehen. Beispielsweise kann gefordert sein, daß das Teil in eine maximale Projektionsfläche im Blick durch die Auf-Zu-Achse von 50 Inch² (400 cm²) paßt. Ähnlich kann gefordert sein, daß das Teil kleiner als ein maximales Teilevolumen ist, z. B. ein maximales Volumen von 18 Inch³ (200 cm³).
Erfüllt die CAD-Kundendatei 32 ein oder mehrere Annehmbarkeitskriterien 40, 42, 44, 46 nicht, wird diese Nichterfüllung dem Kunden mitgeteilt. Bei Bedarf kann die Nichterfüllung etwaiger Annehmbarkeitskriterien 40, 42, 44, 46 telefonisch mitgeteilt werden. Vorzugsweise erzeugt aber das Programm automatisch eine Computermitteilung, die an den Kunden gesendet wird, z. B. eine e-Mail. Die bevorzugte Mitteilung über die Nichterfüllung gibt die Art der Nichterfüllung an. In der am stärksten bevorzugten Ausführungsform weist das Programm ein Kommunikationsmodul 56 für vorgeschlagene Modifizierungen an CAD-Dateien auf.
Das Kommunikationsmodul 56 für vorgeschlagene Modifizierungen an CAD-Dateien beinhaltet mehrere unterschiedliche Schritte. Zunächst werden Informationen über jede Art und Weise gespeichert, auf die das Teil 10 ein Annehmbarkeitskriterium 40, 42, 44, 46 nicht erfüllt. Beispielsweise werden nicht nur Informationen gespeichert, daß die Nocke 10 nicht bestanden hat, weil die Rippe 22 zu dünn und lang und weil die Kerbe 20 zu tief und dünn ist, sondern es werden auch Informationen über die nächstliegende Rippe und Kerbe gespeichert, die die Annehmbarkeitskriterien 42, 44 erfüllen würden. Das heißt, indem die Rippe 22 etwas verdickt wird, kann die Rippe 22 in der Form mit CNC-Standardschaftfräsern hergestellt werden. Indem die Kerbe 20 etwas verdickt wird, widersteht die Aluminiumform den Spritzgießkräften. Danach erzeugt das Kommunikationsmodul 56 für vorgeschlagene CAD-Modifizierungen eine modifizierte CAD-Datei 58, die zwischen den Abschnitten der Teilegeometrie, die alle Annehmbarkeitskriterien 40, 42, 44, 46 erfüllen, und den Abschnitten der Teilegeometrie unterscheidet, die mindestens ein Annehmbarkeitskriterium 40, 42, 44, 46 nicht erfüllen.
Eine Zeichnung aus der CAD-Datei 58 mit vorgeschlagenen Modifizierungen entspricht der Darstellung in 12. Die CAD-Datei 58 mit vorgeschlagenen Modifizierungen markiert die engsten Näherungen 60, 62 relativ zu übrigen unveränderten Abschnitten des Teileoberflächenprofils der Nockenkonstruktion 10, die alle Annehmbarkeitskriterien 40, 42, 44, 46 erfüllen. Die Markierung kann durch unterschiedliche Linienformate, unterschiedliche Farben usw. vorgenommen sein. Beispielsweise werden mit Hilfe eines aus vordefinierten Farbcodier schemata Farben repräsentativen Bereichen zugewiesen, um die identifizierte Zuordnung der bearbeitbaren Punkte zu zeigen und auf das Fehlen eines geeigneten Werkzeugs zu verweisen. Alternativ oder zusätzlich zur Farbcodierung kann die Markierung mit Symbolen auf der Darstellung des Teils geschehen, was in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2006/0173566 gelehrt ist, die durch Verweis aufgenommen ist. Die durch die Farb- oder Symboldaten ergänzte Teilegeometrie wird vorzugsweise in einer Datei 58 abgelegt, wobei eines der grafischen Standardformate verwendet wird, die zur Darstellung interaktiv manipulierter dreidimensionaler Ansichten des Teils 10 geeignet sind. Die Datei 58 zusammen mit der Legende als Erläuterung des verwendeten Farbcodier- oder Symbolschemas kann dem Kunden zur interaktiven Betrachtung zugesendet oder anderweitig verfügbar gemacht werden, eventuell mit zusätzlichen Kommentaren. Beispielsweise könnte die Datei 58 eine oder mehrere tiefe Rippen mit einem Seitenschrägenwinkel von null identifizieren. Zur Datei 58 gehörende Kommentare können darum bitten, daß der Kunde das Teil neu konstruiert, um eine Schräge von mindestens 0,5 Grad an tiefen Rippen einzuarbeiten, oder können angeben, daß der Angebotspreis gesenkt werden kann, wenn die Rippenwände abgeschrägt sind. Danach sendet das Kommunikationsmodul 56 für vorgeschlagene CAD-Modifizierungen automatisch die CAD-Datei 58 mit vorgeschlagenen Modifizierungen zum Kunden, damit der Kunde die Änderungen prüfen kann, die zur billigen Herstellung des Teils und/oder der Form erforderlich sind.
Qualifizierte Formenbauer und Mechaniker werden erkennen, daß es selten Formen- und/oder Teilekonstruktionen gibt, die nicht realisierbar sind, sondern nur Konstruktionen, die ohne zusätzliche erhebliche Komplexität unmöglich sind. Beispielsweise könnte eine Form für die Nocke 10 in der ursprünglichen Konstruktion durch den Kunden hergestellt werden, aber sie würde aus Stahl statt Aluminium hergestellt, und der Rippenabschnitt 22 der Form würde durch EDM gebrannt werden. Die Erfindung ist auf der Grundlage der Fähigkeiten der Formenbau- oder Bearbeitungsabteilung konfiguriert. Kann die Abteilung CNC-bearbeitete Aluminiumformen wie auch EDM-Stahlformen handhaben, so kann das Programm Annehmbarkeitskriterien für beide Arten von Verfahrensabläufen beurteilen. Kann die Abteilung direkte CNC-Bearbeitung von Teilen sowie CNC-Bearbeitung von Formen handhaben, so kann das Programm Annehmbarkeitskriterien sowohl für direktes Bearbeiten als auch für Formen beurteilen. Erfüllt die CAD-Kundendatei 32 nicht mindestens ein Annehmbarkeitskriterium für das weniger teure Herstellungsverfahren, so kann eine erste CAD-Datei 58 mit vorgeschlagenen Modifizierungen erzeugt und dem Kunden zugesendet werden. Erfüllt die CAD-Kundendatei 32 alle Annehmbarkeitskriterien für das teurere Formenherstellungsverfahren, können auch diese Informationen dem Kunden übermittelt werden.
Somit stellt die Erfindung ein computergestütztes Verfahren zur schnellen Identifizierung der Herstellbarkeitsprobleme von Formen oder Teilen bereit. Auf Wegen, die bisher in der Technik des Formenbaus nie erwogen wurden, und insbesondere ohne die Notwendigkeit eines persönlichen Gesprächs zwischen einem Kunden und einem erfahrenen Formenbauer oder Mechaniker werden Probleme mit der Herstellbarkeit automatisch identifiziert und dem Kunden mitgeteilt. Die dreidimensionale grafische Darstellung 58 von Herstellbarkeitsproblemen ist überaus zweckmäßig und vereinfacht die Übermittlung solcher Probleme an den Kunden erheblich. Das Geometrieanalysatormodul 38 im Zusammenwirken mit dem Kommunikationsmodul 56 für vorgeschlagene CAD-Modifizierungen sind wertvolle Werkzeuge für den Konstruktionsingenieur. Diese Module 38, 56 können während des Entwicklungsverfahrens zum Einsatz kommen, um die Konstruktion zu einem Teil 10 zu führen, das schnell und wirtschaftlich unabhängig davon hergestellt werden kann, ob es in Übereinstimmung mit dem Rest des bevorzugten Systems angeboten und hergestellt wird.
Der nächste Bestandteil des bevorzugten Systems ist das Angebotsmodul 64. Bei Bedarf kann die Angebotserstellung auf die bekannte Art und Weise durchgeführt werden, indem man einen erfahrenen Formenbauer oder Mechaniker Zeichnungen des Kundenteils 10 überprüfen und sorgfältig untersuchen läßt, was zur Herstellung der Form oder Bearbeitung des Teils gehören kann. Stärker bevorzugt erstellt das Angebotsmodul 64 aber automatisch ein Angebot 66 für die Form und/oder das Teil und sendet das automatisch erstellte Angebot 66 zum Kunden 34.
Um ein Angebot 66 automatisch zu erstellen, muß das Programm einen oder mehrere Kostenparameter beurteilen, die eine Angabe für die Realkosten sind, die bei der Herstellung der Form oder Bearbeitung des Teils anfallen. Die bevorzugt berücksichtigten grundsätzlichsten Kostenparameter betreffen die Bearbeitungsvorgänge, die zum Einsatz kommen. Das heißt, das bevorzugte Angebot 66 variiert auf der Grundlage von Computeranalysen mindestens eines Indikators für die Form- oder Teileherstellungszeit durch das Angebotsmodul 64. Die automatische Bestimmung von Bearbeitungsvorgängen und/oder anderen Materialabtragsschritten im Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 wird später näher diskutiert. Werden Bearbeitungsvorgänge automatisch bestimmt, so beurteilt das Angebotsmodul 64 automatisch die ermittelten Bearbeitungsvorgänge, um zu einem Angebot 66 zu gelangen.
Als ein Beispiel ist ein primärer Indikator für die gesamte Formenherstellungszeit, wie lange es dauert, Material in Entsprechung zu einem Positivbild des Teils in den Formenhälften mit der CNC-Maschine zu bearbeiten und abzutragen. Ähnlich ist ein primärer Indikator für die gesamte Direktbearbeitungszeit, wie lange es dauert, Material in Entsprechung zu einem Negativgesamtprofil des Teils im Werkstückblockmate rial mit der CNC-Maschine zu bearbeiten und abzutragen. Ein primärer Indikator dafür, wie lange es dauert, die Form oder das Teil mit der CNC-Maschine zu bearbeiten, ist die Anzahl von Schritten in der Folge von CNC-Bearbeitungsbefehlen. Somit kann das automatische Angebot 66 teilweise oder ganz auf der Anzahl von Schritten in der Folge von CNC-Bearbeitungsbefehlen beruhen.
Als weitere, genauere Iteration hängt die Zeit, die eine CNC-Bearbeitung der Form oder eine Gesamtprofilbearbeitung des Teils erfordert, ferner davon ab, welche Werkzeuge verwendet werden und wie die Materialabtragsgeschwindigkeit jedes Werkzeugs 50 ist. Somit speichert das Angebotsmodul 64 Informationen über eine Materialabtragsgeschwindigkeit in Zuordnung zu jedem der unterschiedlichen Materialabtragsschritte. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 identifiziert automatisch eine geschätzte Materialabtragsdauer, die für jeden einzelnen Abschnitt des Teileoberflächenprofils erforderlich ist. Das automatische Angebot 66 kann teilweise oder vollständig auf einer Summe geschätzter Materialabtragsdauern beruhen.
Bei Bedarf kann das Kundendaten-Eingabemodul 30 dem Kunden ermöglichen, eine spezielle Oberflächengüte auszuwählen, z. B. eine glänzende Oberfläche, matte (EDM-ähnliche) oder spezielle geätzte Texturen. In diesem Fall kann das automatische Angebot ferner auf der Schwierigkeit beruhen, die ausgewählte spezielle Oberflächengüte auf die Form- oder Teileoberfläche aufzubringen.
Im Allgemeinen ist die beim Materialabtrag erforderliche Zeit nur ein Teil der für die CNC-Bearbeitung notwendigen Zeit. Zusätzliche Zeit ist für den Wechsel von einem Werkzeug zum anderen notwendig. Beispielsweise können Standard-CNC-Maschinen Aufnahmen für 10 bis 40 Werkzeuge aufweisen. Zwischen diesen 10 bis 40 Werkzeugen zu wechseln benötigt zusätzliche Zeit. Ferner beruht ein Teil der CNC-Bearbeitungskosten auf dem Preis und der Verschleißgeschwindigkeit des Werkzeugs 50.
Manche Werkzeuge sind teurer als andere, und einige Werkzeuge müssen häufiger als andere ausgetauscht werden. Noch weitere Zeit und Kosten können anfallen, wenn ein spezielles, kundenspezifisches oder empfindliches Werkzeug für einige Materialabtragsschritte erforderlich ist. Als gesonderte, genauere Weiterentwicklung kann das Angebotsmodul 64 die Anzahl und Art von Werkzeugen berücksichtigen, die in den ausgewählten Materialabtragsschritten verwendet werden.
Bei einer separaten Iteration, die die Genauigkeit eines Formgebungsangebots 66 verbessert, geht es darum, daß das Angebotsmodul 64 die Trennlinie und die entsprechenden Schließflächen der Form untersucht. Allgemein sind einfache Formen, die mit einer Trennlinie und Schließflächen in der x-y-Ebene hergestellt werden können, relativ billig. Zu einem Großteil der Kosten einiger Formen kann die erforderliche Zeit gehören, die Trennlinie und die entsprechenden Schließflächen zu bearbeiten, die nicht in der x-y-Ebene liegen. Getrennt davon, daß das Angebot 66 auf der Anzahl von CNC-Schritten oder auf den geschätzten Zeiten für den Materialabtrag beruht, kann das automatische Angebotsmodul 64 die Komplexität bei der Herstellung der Trennlinie und der entsprechenden Schließflächen berücksichtigen. Alternativ kann das Angebotsmodul 64 die Komplexität der Erzeugung von Schließflächen ignorieren, die bei der umfassenden Formenkonstruktion notwendig sind, besonders wenn die Konstruktion der Schließflächen nicht automatisch abläuft.
Im Gesamtprofil direkt bearbeitete Teile haben weder Schließflächen noch eine Trennlinie, aber durchaus eine Teilungslinie für die Bearbeitungsorientierung. Nichtebenheit der Teilungslinie für die Bearbeitungsorientierung beeinflußt selten die Kosten der Teilebearbeitung. Bedeutsamer im bevorzugten Bearbeitungsbetrieb ist die Bearbeitung der Justiervertiefung, ob ein abgestuftes Profil für die umschließende Kavität auf der A-Seite des Teils erforderlich ist, das Volu men des verwendeten Stütz- oder Vergußmaterials und die Erstarrungszeit des Stütz- oder Vergußmaterials. Bei Bedarf kann das Angebotsmodul 64 diese Kosten für bearbeitete Gesamtprofilteile bewerten.
Ist die ermittelte Trennlinie komplex, kann es nützlich sein, den Kunden über die Komplexität der Trennlinie zu informieren, entweder als Bestandteil des Herstellbarkeitskriteriums 40 oder als Bestandteil des Angebotsmoduls 64. Dadurch kann der Kunde zur Auswahl einer stärker vereinfachten Trennlinie beitragen, oder das System kann dem Kunden speziell vorschlagen, die Trennlinie oder die speziellen Merkmale im Teil 10, die zur Komplexität der Trennlinie beitragen, zu verlagern.
Noch ein weiterer gesonderter Indikator für die Formen- oder Teileherstellungszeit hängt von der Größe des Teils 10 ab. Größere Formen benötigen oft mehr Zeit. Mit Sicherheit erfordern größere Formen höhere Aufwendungen bei den Kosten für die Rohformenblöcke. Ähnlich benötigen größere Teile oft mehr Zeit für die Gesamtprofilbearbeitung und erfordern größere Aufwendungen bei den Kosten für die Rohwerkstückblöcke. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 berücksichtigt ferner die für das Formteil 10 erforderliche Formenblockfläche oder die Kosten des Werkstückblocks für die Gesamtprofilbearbeitung.
Ein weiterer gesonderter Indikator für die Herstellungszeit beinhaltet die Riffelung und abgerundete Ecken, was zuvor anhand der Annehmbarkeitskriterien 40, 42, 44, 46 im Geometrieanalysatormodul 38 diskutiert wurde. Tiefe Nuten in der Form oder im Teil und schärfere Ecken dauern in der Bearbeitung länger. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 beurteilt und berücksichtigt ferner automatisch die Menge, Tiefe und Steilheit von Rippen bzw. Riffelung, die für das Teil 10 oder die Form erforderlich sind.
Ein weiterer gesonderter Indikator für die Formen- oder Teileherstellungszeit betrifft die Bewertung des Seitenschrä genwinkels, was zuvor anhand der Annehmbarkeitskriterien 40 im Geometrieanalysatormodul 38 diskutiert wurde. Die Bewertung der Formschräge läßt sich verbessern, indem der minimale Seitenschrägenwinkel in den mathematischen Ausdruck für das Preisangebot Eingang findet. Normalerweise benötigen steilere Schrägenwinkel mehr Zeit und sind teurer zu bearbeiten. Ferner sind Formteile mit steileren Seitenschrägenwinkeln schwieriger aus der Form auszuwerfen. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 beurteilt und berücksichtigt ferner automatisch die Steilheit der für das Teil 10 erforderlichen Seitenschrägenwinkel, entweder als Indikator für die Formherstellungszeit und als potentielle Schwierigkeit beim Gebrauch der Form in Spritzgießdurchläufen oder als Indikator für die CNC-Direktbearbeitungszeit. Da die bevorzugten Annehmbarkeitskriterien 40 für die Formenherstellbarkeit einen Seitenschrägenwinkel von mindestens 0,5° fordern, weist das bevorzugte Angebotsmodul 64 zusätzliche Kosten (die auf der Grundlage des Seitenschrägenwinkels variieren) für Seitenschrägenwinkel im Bereich von 0,5 bis 2,0° auf. Sind alle Seiten mit Schrägenwinkeln von mindestens 2,0° versehen, weist das bevorzugte Angebotsmodul 64 keinen zusätzlichen Kostenzuschlag infolge einer steilen Formschräge auf.
Ein weiterer gesonderter Indikator für die Schwierigkeit und Zeit der Formen- oder Teileherstellung hängt davon ab, ob und welche Merkmale nicht standardmäßig CNC-bearbeitet werden können, sondern EDM erfordern. Liegt ein erforderlicher EDM-Materialabtrag vor, erhöht dies die Kosten. Jedes Merkmal, das EDM erfordert, steigert die Kosten, und dies umso mehr, wenn das EDM-Merkmal so tief ist, daß es aufgrund von Elektrodenverschleiß mehrere EDM-Elektroden benötigt. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 identifiziert alle unterschiedlichen einzelnen Abschnitte auf dem Teileoberflächenprofil, die mit unterschiedlichen Elektroden für die EDM zusammenhängen, und das automatisch erstellte Angebot 66 variiert auf der Grundlage der geschätzten Anzahl erforderlicher Elektroden.
Ein weiterer gesonderter Indikator für die Schwierigkeit und Zeit der Formenherstellung hängt vom Vorhandensein und von der Komplexität etwaiger Seitenschieber ab. Seitenschieber erhöhen sowohl die Herstellungskosten der Form als auch die Produktionskosten der Teile infolge der potentiellen Verschleißzunahme wegen der Seitenschieberbewegung. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 identifiziert alle erforderlichen Seitenschieber, und das automatisch erstellte Angebot 66 sieht eine Preisanpassung für die Seitenschieber vor.
Ein weiterer gesonderter Indikator für die Schwierigkeit und Zeit bei der Gesamtprofilbearbeitung hängt vom Vorhandensein und von der Komplexität etwaiger Seitenorientierungen des Teils zur Bearbeitung mit dem 3-Achsen-CNC-Fräser ab. Bearbeitungsorientierungen (außer in z-Richtung), die parallel zu einer Seitenwand der Justier-/Vergußvertiefung sind, fügen erste Aufwendungen zu, und Bearbeitungsorientierungen, die in einem Winkel zu allen Seitenwänden der Justier-/Vergußvertiefung liegen, fügen größere Aufwendungen zu. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 identifiziert alle erforderlichen zusätzlichen Bearbeitungsorientierungen, und das automatisch erstellte Angebot 66 sieht eine Preisanpassung für die zusätzlichen Bearbeitungsorientierungen vor.
Neben Parametern, die die Schwierigkeit und Zeit der Formenherstellung beeinflussen, beeinflussen einige Parameter die Formgebungsqualität. Erfahrene Formenbauer werden erkennen, daß einige Teile von sich aus leichter zu formen sind als andere. Schrumpfung, Verzug oder unvollständige Füllung der Form mit dem Einschuß können zu reduzierter Ausbeute oder unzufriedenen Kunden führen. Das bevorzugte Angebotsmodell 64 beurteilt die vorhergesagte Qualität des Teils und erhöht die Preisgestaltung für Formteile, die wahrscheinlich geringe Ausbeuten oder schlechte Qualität haben. Der primäre Weg zur Beurteilung der Vorhersagequalität des Teils besteht darin, die Durchflußkennwerte zu analysieren und vorherzusagen, wie der Einschuß die Form 86 füllt und erstarrt. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 weist eine Durchflußbeurteilung auf, die eine Finite-Elemente-Analyse des Harzmaterials betrifft, wenn es die Formenkavität 84 füllt. Hauptdurchflußwege der Harzschmelze (sowohl durch Anschnitte als auch später im Körper der Form) werden in Bezug auf Temperatur, Druck, Viskosität, Wärmeübertragung und Schergeschwindigkeiten des Materials identifiziert und analysiert. Die Leichtigkeit, mit der eine Form eine konsistente, gleichmäßige Füllung erreichen kann, um zu einem hochqualitativen Teil 10 zu führen, wird beurteilt und als Parameter ”Teilequalität” eingestuft. Im Allgemeinen betrifft der Parameter ”Teilequalität” wie in dieser Anmeldung verwendet jede Beurteilung, wie leicht das Teil geformt wird, indem der Einschuß analysiert wird. In dieser Anmeldung bezeichnet der Begriff ”Einschuß” (Füllung) die eingespritzte Kunststoffschmelze und jeden ihrer Kennwerte vor ihren erstarrten Endabmessungen. Formteile, mit denen hohe Qualität und hohe Ausbeute leichter erreicht werden, werden zu niedrigeren Preisen als Teile angeboten, die schwer zu füllen sind oder leicht übermäßige Schrumpfungs- oder Verzugsprobleme haben.
Viele Kunden besitzen keinerlei Spritzgießerfahrung oder -technik oder sind anderweitig nicht daran interessiert, in den eigentlichen Besitz der Form zu gelangen. Obwohl die Herstellungskosten der Form möglicherweise die primären Kosten des Teils sind, wünschen die Kunden oft Teile, keine Formen. Folglich bietet das bevorzugte Angebotsmodul 64 Stückpreise an. Für Teile mit Gesamtprofilbearbeitung wird jedes Teil getrennt bearbeitet, so daß Kostensenkungen aufgrund der Menge praktisch nicht vorhanden sind. Oft können eine bis etwa fünf Kopien eines Teils mit niedrigeren Kosten im Gesamtprofil bearbeitet werden, aber höhere Teilestückzahlen lassen sich wirtschaftlicher formen. Unterschiedliche Stückpreisangebote 66 können z. B. für 1, 10, 100, 1000 oder 10000 Teile erstellt werden. Neben den Kosten der Form, der Bearbeitungs- und Vergußzeit und den Aufwendungen für das Teil hängen die primären Kostenaspekte für Stückpreisangebote 66 davon ab, welche Art von Kunststoffmaterial und wieviel davon verwendet wird. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 erstellt automatisch Stückpreisangebote, die die Kosten der Form oder Bearbeitung des Teils beinhalten und ferner auf der Grundlage der Stückzahl des Teils und des Kunststoffmaterials variieren, die vom Kunden zum direkten Bearbeiten oder Spritzgießen ausgewählt werden.
Das Angebotsmodul 64 übermittelt dem Kunden das Angebot 66, vorzugsweise über das Internet 36, z. B. über die Website (wenn ein Echtzeitangebot erreicht wird) oder über eine e-Mailantwort zum Kundencomputer 34. Danach kann der Kunde das Angebot 66 über dasselbe Medium annehmen. Zu beachten ist, daß das vom Angebotsmodul 64 erstellte Angebot kein rechtliches Angebot darzustellen braucht, einen Vertrag über die Herstellung der Form 86 oder der Teile 10 zu schließen. Auf den Gebieten des Formenbaus und der Bearbeitung sowie in anderen Gewerben werden Angebote oft abgegeben, die der endgültigen Überprüfung durch die anbietende Firma unterliegen, bevor ein verbindlicher Vertrag mit einem annehmenden Kunden geschlossen wird.
13 zeigt einen Screenshot (Bildschirmaufnahme) 101 einer bevorzugten Kundenoberfläche für das Angebotsmodul 64. Das bevorzugte Angebotsmodul 64 verarbeitet zwei unterschiedliche Arten von Informationen, um zu einem Angebot zu gelangen. Erstens wird das Oberflächenprofil des Teils 10 (das jede aus einer praktisch unendlichen Anzahl von Formen haben könnte) beurteilt, um bestimmte kostenbeeinflussende Parameter zu berücksichtigen, die durch das Teileoberflächenprofil bestimmt werden. Die zweite Art von Informationen unterschei det sich deutlich von der unendlichen Variabilität der Informationen über die Formgestalt und beinhaltet, dem Kunden mindestens ein Menü mit vom Kunden wählbaren Werten für einen kostenbeeinflussenden Parameter anzuzeigen, der nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängt.
Beispielsweise wird ein erster kostenbeeinflussender Parameter, der nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängt, aus einem Menü 102 für eine unterschiedlicher Anzahl möglicher Kavitäten ausgewählt. Um dem Kunden ein Menü 102 mit möglichen Kavitätenanzahlen anzuzeigen, müssen zuerst die Größe und Gestaltung der Formenkavität 84 bezogen auf die Größe verfügbarer Formenblöcke beurteilt werden. Zum Beispiel können ein Größenvergleich und eine Formengestaltungsanalyse für ein Teil 10 zu bis zu acht möglichen identischen Kavitäten führen, die in einem einzigen Formenblock gebildet werden. Dann wird dem Kunden ein Dropdownmenü 102 mit der Anzahl möglicher Kavitäten angezeigt, damit der Kunde zwischen Menüwerten ”1 Kavität”, ”2 Kavitäten”, ”4 Kavitäten” und ”8 Kavitäten” auswählt.
Für ein unterschiedliches Teil (nicht gezeigt) können der Größenvergleich und die Formengestaltungsanalyse zu nur vier möglichen identischen Kavitäten führen, die in einem einzigen Formenblock hergestellt werden, wobei in diesem Fall das Dropdownmenü 102 mit der Anzahl möglicher Kavitäten für dieses Teil nur wählbare Werte ”1 Kavität”, ”2 Kavitäten” und ”4 Kavitäten” anzeigen würde.
Im Gesamtprofil bearbeitete Teile haben einen ähnlichen Größenvergleich bezogen auf die Größe des Werkstückmaterialblocks. Führen der Größenvergleich und die Teilegestaltungsanalyse zu einer Möglichkeit, mehrere Teile gleichzeitig in einem einzigen Werkstückmaterialblock zu bearbeiten, kann das Dropdownmenü ähnlich die Anzahl möglicher Kavitäten oder die Anzahl möglicher Teile widerspiegeln, die in einem einzelnen Werkstückblock bearbeitet werden.
Die vom Kunden ausgewählte Anzahl von Kavitäten oder Teilen pro Block wird dann im Angebotsmodul 64 als Kostenparameter sowohl für Formenkosten als auch für Stückpreiskosten ausgewertet, wobei Formenkosten infolge der zur Bearbeitung von mehr Kavitäten oder Teilen erforderlichen zusätzlichen Zeit und Kosten steigen, aber Stückpreiskosten sinken, weil mehrere Teile mit jedem Einschuß produziert oder mehrere Teile aus einem einzigen Werkstückblock herausgearbeitet werden können. Das bevorzugte Angebotsmodul berechnet ein Angebot auf der Grundlage eines mathematischen Ausdrucks, der mehrere Komponenten des Preises beschreibt – z. B. die Kosten des Formenblocks oder Werkstückblocks, Fräszeit, Polierzeit, Aufspannzeit in der Maschine oder Vergußspannvorrichtung, Erstarrungszeit der Vergußmasse usw. Einige dieser Komponenten können unabhängig von der Anzahl von Kavitäten sein (z. B. Aufspannzeit), einige sind direkt proportional zur Anzahl von Kavitäten (z. B. Polierzeit), einige zeigen eine komplexere Abhängigkeit (z. B. die Formenblockkosten für kleine Teile hängen nicht von der Anzahl von Kavitäten ab, sofern mehrere Kavitäten in denselben Block passen –, steigen aber, wenn ein größerer Formenblock benötigt wird). Das Angebotsmodul 64 berechnet das Angebot jedesmal erneut, wenn der Kunde die verfügbaren Einstellungen ändert.
Ein zweiter nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängender bevorzugter kostenbeeinflussender Parameter, der über Menü wählbar ist, sind Oberflächengüten. Dem Kunden wird ein Dropdownmenü 104 mit angebotenen Oberflächengüten angezeigt. Beispielsweise kann dem Kunden ein Dropdownmenü 104 angezeigt werden, mit dem der Kunde auswählen kann zwischen Werten ”T-0 (Güte nach Ermessen von Protomold. Werkzeugnähte können sichtbar sein)”, SPI-C1 (600 Stein)”, ”SPI-B1 (400 Papier)”, ”T-1 (Mittlere gestrahlte Güte – ähnlich wie mittlere EDM-Güte)”, ”T-2 (Grobe gestrahlte Güte – ähnlich wie grobe EDM-Güte)” und ”SPI-A2 (Hochglanz)”. Im bevorzugten Angebots modul 64 kann der Kunde jede dieser unterschiedlichen, über Menü angezeigten Oberflächengüten aus einem unterschiedlichen Dropdownmenü 104, 106 für jede Seite der Form oder für jede Seite des Teils 10 auswählen.
In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann es dem Kunden möglich sein, unterschiedliche Oberflächengüten zwischen unterschiedlichen Flächen auch auf derselben Seite der Form oder des Teils auszuwählen. Um Verwechselung bei der Bezeichnung der unterschiedlichen Flächen zu vermeiden, zeigt das alternative Angebotsmodul eine grafische Darstellung jeder Seite des Teils an, wobei unterschiedliche Flächen mit Markierungen versehen, z. B. in unterschiedlichen Farben schattiert sind. Dann zeigt das Angebotsmodul ein Dropdownmenü für jede Farbschattierung auf der grafischen Darstellung an (z. B. Menü ”Oberflächengüte für blaue Fläche”, Menü ”Oberflächengüte für rote Fläche” usw.), damit der Kunde die Oberflächengüte auswählen kann, die auf jede Farbfläche der dargestellten Kavität 84 angewendet wird.
Sobald der Kunde den Dropdownmenüwert für die Oberflächengüte auswählt, beurteilt das Angebotsmodul 64 die Anwendungskosten der ausgewählten Oberflächengüte für die Kavität 84 oder das Teil 10 in der Berechnung auf der Grundlage der Zeit, der Materialien und Werkzeuge, die zum Aufbringen der ausgewählten Oberflächengüte erforderlich sind, vorzugsweise auch als Funktion der Oberflächengröße für die aufgebrachte Güte.
Ein dritter nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängender bevorzugter kostenbeeinflussender Parameter, der über Menü wählbar ist, ist das Material des Teils. Dem Kunden wird ein Dropdownmenü 108 mit angebotenen Materialien angezeigt. Das für das Teil 10 verwendete Material oder Harz ist ein integraler Aspekt im Konstruktionsverfahren, der viele Materialeigenschaften des Teils 10 beeinflußt, z. B. Festigkeit, Flexibilität, Härte, Korrosionsbeständigkeit, Entflamm barkeit usw. Ferner unterliegen die Kosten jedes Materials oder Harzes Änderungen infolge von Marktbedingungen. Folglich zeigt das bevorzugte Materialmenü 108 zahlreiche Alternativen an. Beispielsweise kann dem Kunden ein Dropdownmenü 108 angezeigt werden, das dem Kunden eine Auswahl zwischen den folgenden siebzig formbaren Materialwerten ermöglicht: ”Kundenmaterial”, ”ABS, natur (LUSTRAN 433-1050)”, ”ABS, schwarz (CYCOLAC T-4500)”, ”ABS, schwarz (LUSTRAN 433-4000)”, ”ABS, weiß (LUSTRAN 248-2005)”, ”ABS, schwarz (POLYLAC PA-765)”, ”ABS beschichtungsfähig, hellgrau (LUSTRAN PG298)”, ”ABS beschichtungsfähig, grau (CYCOLAC MG37EP)”, ”ABS/PC, schwarz (BAYBLEND FR 110-1510)”, ”ABS, weiß (LUSTRAN 248-2005)”, ”ABS/PC, hellgrau (BAYBLEND T85 2095)”, ”ABS/PC, schwarz (CYCOLOY C2950-701)”, ”ABS/PC, natur (BAYBLEND T 45-1000)”, ”ABS/PC, schwarz (BAYBLEND T 85-1510)”, ”ABS/PC, schwarz (BAYBLEND T85 2D95)”, ”Acetalcopolymer, schwarz (CELCON M90)”, ”Acetalhomopolymer, schwarz (DELRIN 500 P BK602)”, Acetalhomopolymer, natur (DELRIN 500P NC010)”, ”Acetalhomopolymer, 20% GF, schwarz (DELRIN 577-BK000)”, ”Acetalhomopolymer, schwarz (DELRIN 500 CL BK601)”, ”HDPE, natur (HID 9006)”, ”LDPE, natur (DOW LDPE 722)”, ”Nylon 46, natur (STANYL TW341)”, ”Nylon 6, natur (ZYTEL 7331F NC010)”, ”Nylon 6, schwarz (ZYTEL 7331F gefärbt)”, ”Nylon 6, schwarz (RTP 200A FR)”, Nylon 66, schwarz (ZYTEL 101L BKB009)”, ”Nylon 66, 13% GF, schwarz (ZYTEL 70G13 HSIL)”, ”Nylon 66, 14% GF, schwarz (ZYTEL 8018 HS)”, ”Nylon 66, 43% GF, schwarz (ZYTEL 74G43W BK196)”, Nylon 66, 33% GF, natur (ZYTEL 70G33HSIL)”, ”Nylon 66, 33% GF, schwarz (ZYTEL 70G33 HSIL BK031)”, ”Nylon 66, natur (ZYTEL 103 HSL)”, ”Nylon 66, natur (RTP 202 FR)”, ”PBT 30% GF, schwarz (VALOX 420 SEO)”, ”PBT 15% GF, schwarz (CRASTIN SK 652 FR)”, ”PBT, schwarz (VALOX 357-1066)”, ”PC, opak/weiß (MAKROLON 2558-3336)”, ”PC, schwarz (LEXAN 940)”, ”PC, klar (MAKROLON 2405-1112)”, ”PC, klar (MAKROLON 2458-1112)”, ”PC, schwarz (MAKROLON 2405-1510)”, ”PC, 10% Glas, schwarz (MAKROLON 9415-1510)”, ”PC 20% GF, natur (MAKROLON 8325-1000)”, ”PC 20% Glas, schwarz (MAKROLON 8325-1510)”, ”PC, klar (MAKROLON 6455-1045)”, ”PC, infrarot (LEXAN 121-S80362)”, ”PEI, schwarz (ULTEM 1000-7101)”, ”PEI, 20% GF, schwarz (ULTEM 2200-7301)”, ”PEI, 30% GF, schwarz (ULTEM 2300-7301)”, ”PEI, 40% GF, schwarz (ULTEM 2400-7301)”, ”PST 30% Glas, schwarz (RYNITE 530-BK503)”, ”PET 45% Glas Mineral flammenhemmend, schwarz (RYNITE FR 945 BK507)”, ”PET 35% Glas Glimmer, niedriger Verzug, schwarz (RYNITE 935 BK505)”, ”PETG, klar (EASTAR 6763)”, ”PMMA klar (PLEXIGLAS V052-100)”, PP 20% talkumgefüllt, natur (MAXXAM NR 218.G001-1000)”, ”PP, schwarz (MAXXAM FR 301)”, ”PP Copolymer, natur (PROFAX 7531)”, ”PP Copolymer, natur (PROFAX SR 857M)”, ”PP Homopolymer, natur (PROFAX 6323)”, ”PP Homopolymer, natur (PROFAX 6523)”, ”PS (GPPS), klar (STYRON 666 Dwl)”, ”PS (HIPS), schwarz (RC 3502B)”, ”PS (HIPS), natur (STYRON 498)”, ”PUR, natur (ISOPLAST 202EZ)”, ”TPE, natur (SANTOPRENE 211-45)”, ”TPE, schwarz (SANTOPRENE 101-73”, ”TPU – Polyester, schwarz (TEXIN 285-1500)” und ”TPU – Polyether, natur (TEXIN 985-1000)”. Dem Kunden kann ferner möglich sein, aus den folgenden Werten für ausschließliche Bearbeitbarkeit für Werkstückblockmaterial auszuwählen: Acryl + PVC (KYDEX oder PLEXIGLASS), nachchloriertes PVC, zyklisches Olefincopolymer (TOPAS), ETFE (TEFZEL), Glasfaser, Laminate (FR-4, FR-5, G-3, G-5, G-7, G-9, G-10, G-11 oder CIP), bearbeitbare Glaskeramik (MACOR), Perfluoralkoxy (TEFLON), Phenolharz (BAKELITE, MICARTA oder NORNEX), PAI (TORLON oder TECATOR), Polyarylat (ARDEL), PBI (CELAZOLE), PBT + PC (XENOY), PCTFE (KEL-F), Polyester (ENSITEP oder TECADUR), PEEK (SUSTATEC, TECAPEEK oder KETRON), PES (RADEL A oder TECASON), Polyethylen (TECAFINE oder CESTALINE), ECTFE (HALAR), Polyimid (SINTIMID, DURATRON, MELDIN, VESPEL oder KAPTON), PMP (TPX), Polyparaphenyl (TECAMAX), PPO (NORYL oder TECANYL), PPS (RYTON, TECHTRON, ENSIFIDE oder TECATRON), PPSU (RADEL R), PSU (UDEL, TECASON oder MINDEL), PTFE (TEFLON, RULON, FLUORSINT oder TECAFLON), PVC (TECAVINYL), PVDF (ENSIKIKEM, KYNAR oder SYMALIT), UHMW-Polyethylen (ENSICAR, TIVAR, LENNITE oder TECAFINE) oder andere ähnliche Materialien in einem Bereich verschiedener Farben, Füllungen und Qualitäten dieser Materialien.
Sobald der Kunde den Dropdownmenüwert für das Material auswählt, beurteilt das Angebotsmodul 64 die Verwendungskosten des ausgewählten Materials. Die primäre Eingabe in das Angebotsmodul 64 auf der Grundlage des ausgewählten Formgebungsmaterials sind die aktuellen Rohmaterialkosten multipliziert mit dem berechneten Volumen des Teils zuzüglich Angüsse und Kanäle. Die primäre Eingabe in das Angebotsmodul 64 auf der Grundlage des ausgewählten Materials zur Gesamtprofilbearbeitung sind die aktuellen Rohmaterialkosten multipliziert mit dem Volumen des Werkstückblocks. Gleichwohl können auch andere Kostenaspekte des ausgewählten Materials berücksichtigt werden, z. B. wie leicht mit dem Material zu arbeiten ist, durch das Material verursachter Verschleiß an der Form 86, Schrumpfungsfaktor des Materials, Recyclingfähigkeit und/oder Abfallkosten für das Material usw. Wählt der Kunde ”Kundenmaterial” aus, so minimiert das Angebotsmodul 64 die Kosten für das Rohmaterial selbst, maximiert aber die Kosten für das Arbeiten mit dem Material, um potentiellen Schwierigkeiten Rechnung zu tragen.
Ein vierter nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängender bevorzugter kostenbeeinflussender Parameter, der über Menü wählbar ist, ist das voraussichtliche Lieferdatum. Beispielsweise kann dem Kunden ein Menü 110 angezeigt werden, das die Auswahl eines Lieferdatums ”innerhalb von 5 Arbeitstagen” oder ”10–15 Arbeitstage” ermöglicht. Alternativ können zusätzliche oder spezifischere Grade der Preisfestlegung aufgrund des Lieferdatums vorgesehen sein. Somit weist das bevorzugte Angebotsmodul 64 einen für Eilbearbeitung berechneten Zuschlag auf.
Ein fünfter nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängender bevorzugter kostenbeeinflussender Parameter, der über Menü wählbar ist, betrifft die Anzahl von Teilen oder die Losgröße für das Stückpreisangebot. Beispielsweise kann dem Kunden ein Menü angezeigt werden, mit dem er ein Stückpreisangebot in Losgrößen von ”100”, ”500”, ”1.000”, ”2.000”, ”5.000”, 10.000”, ”20.000”, ”100.000” oder ”200.000” Teilen auswählen kann. Dieses Stückpreisangebot kann dann dem Kunden getrennt von den Werkzeugkosten angezeigt werden. Alternativ bietet das bevorzugte Angebotsmodul 64 Preise 112 für all diese unterschiedlichen Losgrößen an, so daß der Kunde leicht überblicken kann, wie die Losgröße den Stückpreis beeinflußt.
Im bevorzugten System arbeitet das Angebotsmodul 64 mit dem Geometrieanalysatormodul 38 zusammen, um dem Kunden eine grafische Rückmeldung zukommen zu lassen. Vorzugsweise erfolgt diese Rückmeldung in Echtzeit, damit der Kunde körperliche Merkmale des Teils 10 neugestalten (z. B. die zugrundeliegende CAD-Datei 32 für das Teil 10 ändern) kann, während er Echtzeit-Angebotsinformationen darüber erhält, wie die Neukonstruktion das Angebot beeinflußt.
Obwohl sie zweiteilige Auf-Zu-Formen mit minimalen Kosten erzeugen kann, kann die Erfindung auch Seitenschieber in der Form unterstützen. Seitenschieberformen ermöglichen das Formen von Teilen mit hinterschnittenen Flächen – Flächen, die aus einer unterschiedlichen Richtung bearbeitet werden müssen. Indem Seitenschieberformen möglich sind, erhöht sich also der Prozentsatz von Teilen, die für den automatischen Verfahrensablauf in Frage kommen.
Das Angebotsmodul 64 ist ein weiteres wichtiges Werkzeug, das von Konstruktionsingenieuren getrennt von anderen Facetten des bevorzugten Systems verwendet werden kann, um z. B. unterschiedliche konstruktive Alternativen zu vergleichen. Da sie schnell und problemlos erfolgt, ist die sofortige Online-Angebotserstellung ein leistungsfähiges Werkzeug für die Budgetierung und den Vergleich konstruktiver Alternativen während des Entwicklungsverfahrens. Konstruktionsingenieure können die Online-Angebotserstellung bei der Konstruktion eines Einzelteils mehrmals verwenden, und die Online-Angebotserstellung wird zu einem sehr wichtigen Bestandteil ihres Konstruktionsverfahrens.
Ferner stellt die Erfindung mehrere Merkmale bereit, um den Vorteil stärker zu nutzen, der dadurch zustande kommt, daß Konstruktionsingenieure ein schnell übermitteltes Angebot verwenden können, um die Teilekonstruktion zu modifizieren. Eines dieser Merkmale ist ein ”budgetorientiertes” oder Umkehrangebot. In den meisten Konstruktionsverfahren entscheidet der Konstrukteur, wie das Teil 10 auszusehen hat, und versucht dann, für das Teil 10 den niedrigsten Preis zu erhalten. Oft ist der Konstrukteur aber genauso oder noch mehr am Budget für die betreffende Position statt den Funktionsnotwendigkeiten des Teils 10 orientiert. Das heißt, der Konstrukteur hat die Aufgabe, eine Teilekonstruktion zu ermitteln, die eine Grundfunktion für X Dollar erfüllt. Eine Budgetüberschreitung ist möglicherweise keine Option, unabhängig von den Nutzeffekten, die man durch ein etwas teureres Teil erhält, oder die Kosten können eine so empfindliche Frage sein, daß eine Kostenzunahme für eine konstruktive Verbesserung nicht den zusätzlichen Nutzen wert ist. Bei einem budgetorientierten Angebot sind die zulässigen Kosten eine der grundsätzlichen Eingaben, und die Aufgabe des Angebots ist zu bestimmen, wie sich die resultierende Teilekonstruktion von der Ausgangskonstruktion unterscheidet, während sie im budgetierten Kostenrahmen bleibt.
Ein Beispiel für ein budgetorientiertes Angebot 114 ist anhand von 14 dargestellt. Anfangs hat der Kunde ausgewählt, eine Menge 116 von 500 Teilen mit der Kunden-Teilenummer 200216 zu erhalten, die mit schwarzem ABS in einer Doppelkavitätsform mit Oberflächenguten SPI-B1 (400 Papier) auf beiden Seiten der Form zu fertigen und innerhalb von 10–15 Arbeitstagen zu liefern sind. Allerdings hat der Kunde auch die Option für das budgetorientierte Angebot ausgewählt, die das Gesamtbudget 118 für das Projekt auf $ 3500,00 begrenzt. Im budgetorientierten Angebotsverfahren (ähnlich wie ein mit sinkenden Preisen arbeitendes Auktionsmodell zum Anbieten von Reiseschnäppchen oder Versicherungen im Internet) darf dieser Preis 118 nicht überschritten werden, und das Ziel des budgetorientierten Angebots 114 besteht darin, die am geringsten eingreifenden Modifizierungen am angeforderten Teil 10 vorzuschlagen, ohne das Budget 118 zu überschreiten.
Bei Bedarf kann ein einziger Parameter als gleitende Größe ausgewählt werden. Ist z. B. die Losgröße 116 die einzige Variable, die das System ändern darf, um das Budget 116 einzuhalten, dann ist bei Betätigung der Eingabetaste durch den Kunden nach Eingeben der letzten Information (normalerweise ist der Budgetwert 118 gemäß 14, bei dem der Cursor 119 genau nach dem Eingabewert von 3500 steht, die letzte eingegebene Information) das Angebot 114 auf 83 Teile begrenzt. Dem Kunden wird auf dem Bildschirm durch das budgetorientierte Angebot 114 angezeigt, daß das Budget von $ 3500 eingehalten werden kann. Gibt aber der Kunde die Budgetdaten ein, wird die Menge 116 geändert und markiert (Änderung und Markierung nicht gezeigt), so daß der Kunde leicht erkennen kann, daß die Budgetgrenzen zu einer Verringerung der Menge von Teilen führten.
Während das Reduzieren der Teilemenge ein einfaches Beispiel für ein budgetorientiertes Angebot 114 ist, muß das Budget 118 oft eingehalten werden, ohne daß die Menge 116 von Teilen 10 verringert wird. Als weiteres Beispiel kann das budgetorientierte Angebotssystem 114 lediglich Änderungen an der Teilegeometrie ermöglichen, nicht an einem der vom Kunden ausgewählten Menüwerte. In diesem Fall zeigt das budgetorientierte Angebotssystem 114, daß eine Änderung an der Teilegeo metrie, die es dem Angebot ermöglichen würde, das Budget einzuhalten, darin besteht, die Dicke der Rippe 22 auf 180% der Ausgangsdicke auf die modifizierte Darstellung 60 zu vergrößern. Die Darstellung 58 der Modifizierung 60 ähnelt in mancher Hinsicht recht stark der vorgeschlagenen CAD-Datei-Darstellungsmodifizierung 58, die zum Einsatz kommt, um ein Teil 10 zur Anwendbarkeit mit dem automatischen Verfahren zu qualifizieren, unterscheidet sich aber konzeptuell. Das heißt, das Geometrieanalysatormodul 38 gibt dem Kunden konzeptuell eine Antwort vom Typ ”Gut/Schlecht”. Dagegen liefert unter der Annahme eines vernünftigen Budgets 118 das budgetorientierte Angebot 114 stets eine gewisse Antwortform von ”Gut”, kann aber eine Antwort ”Gut mit diesen Änderungen” geben.
Ist die Teilegeometrie eine modifizierbare Variable, gibt es zahlreiche Möglichkeiten, mit denen die Teilegeometrie modifizierbar sein könnte, um die Kosten der Form oder des Teils zu senken. Im Fall eines erfahrenen Formenbauers oder Mechanikers macht der Formenbauer oder Mechaniker oft Vorschläge hinsichtlich zahlreicher Änderungen, die zur Kostensenkung vorgenommen werden könnten. Im bevorzugten System 114 kann das System 114 auch zahlreiche unterschiedliche Vorschläge vorlegen und äußert eine ”begründete Vermutung” hinsichtlich des oder der Merkmale, die zuerst modifiziert werden sollten, um die Kosten ausreichend zu senken und das budgetorientierte Angebot einzuhalten. In diesem Beispiel erhöhte die Rippe 22 die Kosten allzu stark, da sie einen Werkzeugwechsel für die CNC-Bearbeitung erforderte, und war somit bezogen auf die anderen Merkmale des Produkts ungewöhnlich teuer. Die Software liefert ein Angebot, mit dem das Budget von $ 3500,00 eingehalten wird, das aber dem Kunden grafisch im einzelnen zeigt, daß die Dicke der Rippe 22 vergrößert wurde, was durch die modifizierte Rippe 60 dargestellt ist.
Das bevorzugte budgetorientierte Angebot 114 sieht alternative Auswahlmöglichkeiten von Merkmalsmodifizierungen vor, mit denen das Budget 118 eingehalten wird. Kann die Rippendicke nicht vergrößert werden und dennoch die vom Konstrukteur geforderte Funktionalität erreichen, so kann sich der Konstrukteur eine zweite vom System 114 vorgeschlagene Alternative ansehen. In diesem Beispiel besteht eine zweite vorgeschlagene Modifizierung darin, die Nut 20 insgesamt entfallen zu lassen. Danach ermöglicht die Software dem Konstrukteur, durch unterschiedliche Darstellungen des budgetorientierten Angebots 114 zu blättern, z. B. durch Klicken auf die Schaltfläche ”Nächsten Vorschlag ansehen”, wobei jede Seite unterschiedliche vorgeschlagene Modifizierungen an der Teilegeometrie zeigt, um zu bestimmen, ob etwaige der vorgeschlagenen Modifizierungen annehmbar sind.
Ohne Kenntnis der Teilefunktionalität gehören allgemein gesagt zu den Modifizierungen der Teilegeometrie, die mit größter Wahrscheinlichkeit vorgeschlagen werden, Vergrößerung der Rippendicke, Vergrößerung der Nutendicke, Vergrößerung des Radius (an einer oder mehreren Ecken), Vergrößerung der Formschräge, Verkleinerung der Rippenhöhe und Verkleinerung der Nutentiefe. Mit gewisser Kenntnis der Teilefunktionalität (die man z. B. ableiten kann, indem man früher ausgewählte Modifizierungen dieses speziellen Kunden in Betracht zieht) lassen sich differenziertere Vorschläge zum Modifizieren der Teilegeometrie entwickeln.
Das bevorzugte budgetorientierte Angebotssystem 114 ermöglicht nicht nur alternative Auswahlmöglichkeiten von Merkmalsmodifizierungen, sondern ermöglicht zugleich die vorgeschlagene Modifizierung von Menüauswahlwerten. Das heißt, mit dem bevorzugten budgetorientierten Angebotssystem 114 kann die Software Modifizierungen an allen verschiedenen Kundeneingaben (Anzahl von Kavitäten oder Teilen pro Werkstückblock 102, A-Seitengüte 104, B-Seitengüte 106, Material 108, Realisierungszeit 110, Losgröße 116 und Teilegeometrie 20, 58, 60) sowie allen Kombinationen daraus vorschlagen. Bei mehreren Parametern, die der Modifizierung unterliegen, muß die Software bestimmen, welche Parameter zu modifizieren und in welcher Reihenfolge empfohlene Modifizierungen vorzuschlagen sind. Im bevorzugten System 114 kommt ein Algorithmus zum Einsatz, um zu bestimmen, welche Parameter zu modifizieren und in welcher Reihenfolge empfohlene Modifizierungen vorzuschlagen sind. Beispielsweise sind Materialauswahl 108 (für die meisten Materialien in andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften), Oberflächengüte 106, 104 und Anzahl der Kavitäten 102 Parameter, die als ”leicht änderbar” programmiert sind. Kann das Budget 118 eingehalten werden, indem eine dieser Variablen 102, 104, 106, 108 modifiziert wird, wählt die Software algorithmisch solche Alternativen aus und schlägt solche Modifizierungen vor allen Vorschlägen vor, die einen Parameter mit ”begrenzter Änderbarkeit” beinhalten. Modifizierungen des Lieferdatums 110 und der Teilegeometrie, z. B. für die Rippe 22 und Kerbe 20, sind so ausgewählt, daß sie in eine Kategorie ”begrenzte Änderbarkeit” fallen. Das System schlägt Änderungen am Lieferdatum 110 und/oder an der Teilegeometrie 58 nur dann vor, wenn Änderungen von Materialauswahl 108, Oberflächengüte 106, 104 und Anzahl der Kavitäten oder Teile pro Werkstückblock 102 nicht zu einem akzeptablen Angebot 118 führen. Losgröße 116 und andere Merkmale der Teilegeometrie 58 (z. B. Teilegröße) fallen in eine Kategorie ”selten änderbar” und bilden die letzten Modifizierungsversuche, um ein annehmbares Angebot 114 vorzulegen.
Allerdings können mit den Daten, die auf der Grundlage der Kundenauswahl vorgeschlagener Modifizierungen erzeugt werden, differenziertere Algorithmen zur Bestimmung erstellt werden, welche Modifizierungen vorzuschlagen und in welcher Reihenfolge Modifizierungen vorzuschlagen sind. Beispielsweise reagieren einige Kunden empfindlich auf die Materialauswahl 108, andere allgemein weniger. Hat ein spezieller Kunde eine Materialmodifizierung 108 in der Vergangenheit akzep tiert, um ein budgetorientiertes Angebot 114 zu erfüllen, dann ist es wahrscheinlicher, daß dieser Kunde eine Modifizierung des Materialvorschlags in der Zukunft akzeptiert. Folglich wird der Algorithmus für diesen Kunden in Übereinstimmung mit früheren Auswahlvorgängen geändert. Ein weiterer Abschnitt des vorgeschlagenen Algorithmus beinhaltet eine Überprüfung akzeptierter Modifizierungsparameter anderer früherer Kunden. Nimmt z. B. die Kundenakzeptanz eines neuen, billigeren Materials allgemein zu, so wird der empfohlene Wechsel zu diesem neuen Material zu einer Empfehlung, die früher im vorgeschlagenen Empfehlungsverfahren zu machen ist. Noch ein weiterer Abschnitt des bevorzugten Modifizierungsalgorithmus betrifft die Beurteilung, wie stark eine vorgeschlagene Änderung den Angebotspreis beeinflußt. Allgemein geht man davon aus, daß eine vorgeschlagene Änderung, die den Preis des Angebots graduell beeinflußt, eher akzeptiert wird als eine vorgeschlagene Änderung, die einen Angebotspreis drastisch beeinflußt. Die bevorzugte algorithmische Auswahl basiert somit auf der geringfügigsten Preisänderung, so daß drastische Änderungen an den Kundeneingaben später im Verfahren vorgeschlagen werden.
Noch ein weiterer Abschnitt des bevorzugten Modifizierungsalgorithmus beinhaltet die Beurteilung des Grenzerlöses oder Grenzertrags im Zusammenhang mit einer vorgeschlagenen Änderung. Gäbe es keinen Wettbewerb, könnte eine gleichmäßige Gewinnspanne für alle Aufträge berechnet werden. Allerdings verringert der Wettbewerb mitunter Gewinnspannen für bestimmte Arten von Aufträgen, während Gewinnspannen für andere Auftragsarten robust bleiben. Als Beispiel kann ein Formenbauer eine gesunde Gewinnspanne für alle Fräsbearbeitungsverfahren, aber eine niedrigere Gewinnspanne für EDM-bearbeitete Merkmale an der Form 86 haben. Daher kann der bevorzugte Modifizierungsalgorithmus zuerst Modifizierungen so vorschlagen, daß Merkmale gefräst statt EDM-bearbeitet werden können, obwohl sowohl Fräsen als auch EDM-Bearbeitung zum gleichen Preis führen. Das heißt, sind andere Faktoren gleich, schlägt das System 114 Alternativen mit höheren Spannen vor, bevor es Alternativen mit niedrigeren Spannen empfiehlt.
Kann die Form 86 mit alternativen Verfahren bearbeitet werden (Fräsen versus EDM-Bearbeitung, Polieren versus Laserfeinbearbeitung usw.), schlägt das bevorzugte System 114 dem Kunden gleichzeitig alle alternativen Herstellungsverfahren für die Form vor und ordnet die Präsentation der Alternativen für den Kunden lediglich so, daß die ”beste” Alternative zuerst erscheint.
Ähnlich kann ein Teilehersteller begrenzte Stückzahlen mit niedrigeren Spannen, z. B. durch Gesamtprofilbearbeitung eines Einzelteils, in der Hoffnung vorschlagen, daß die Annahme der durch Gesamtprofilbearbeitung erzeugten Konstruktion zu einem weiteren Auftrag führt, wobei dieser Nachfolgeauftrag dann ein Formen des Teils mit höherer Stückzahl und größerer Spanne beinhaltet. Dieser Aspekt, ”den Fuß in der Tür zu haben”, kann dem Algorithmus zugefügt sein, der bei der Angebotserstellung für Aufträge verwendet wird.
Obwohl die bevorzugte algorithmische Auswahl vorgeschlagener Modifizierungen erstaunliche Ergebnisse für viele Kunden bei zahlreichen Projekten liefert und zu höherer Angebotsakzeptanz führt, ist kein Algorithmus für alle Kunden bei allen Projekten geeignet. Beispielsweise kann für bestimmte Kunden bei bestimmten Projekten eine Modifizierung des beim Formen des Teils 10 zu verwendenden Materials 108 keine Option sein. Somit ermöglicht das bevorzugte System dem Kunden, eine oder viele der Variablen im budgetorientierten Angebotsverfahren festzuschreiben. Klickt der Kunde an, daß das Material 108 auf schwarzes ABS beschränkt sein sollte, so weisen die vorgeschlagenen Modifizierungen keine Änderungen am Material auf, sondern machen nur Vorschläge zur Änderung der an deren kostenbeeinflussenden Parameter, um das Budget 118 einzuhalten.
Mit dem System, das dem Kunden vorgeschlagene Modifizierungen anzeigt, kann dem Kunden zusätzlicher neuer Inhalt angezeigt werden, um ihn im Konstruktions- und Angebotsverfahren zu unterstützen. Eine der leistungsfähigsten Formen neuer Inhalte, die dem Kunden angezeigt werden können, betrifft die Interaktivität im Konstruktions- und Angebotsverfahren. Ein spezielles Beispiel für Interaktivität, die durch die Erfindung gemäß 15 erreicht wird, beinhaltet das budgetorientierte oder Umkehrangebotsverfahren oder ein ähnliches Angebotsverfahren, bei dem Parameter geändert werden, um ein gewünschtes Angebot zu erreichen. In diesem Beispiel ist der budgetierte Preis ($ 3500 im vorherigen Beispiel) ein Parameter, den der Kunde steuern kann, um vorgeschlagene Änderungen an der Konstruktion interaktiv in Augenschein zu nehmen. Mit ausreichend hochentwickelter Software der algorithmischen Auswahl vorgeschlagener Modifizierungen kann die Art und Weise, wie konstruktive Änderungen den Preis beeinflussen, dem Kunden interaktiv und grafisch vorgestellt werden. In diesem Beispiel wird z. B. die Dicke der Rippe 22 als erste vorgeschlagene Modifizierungsvariable bestimmt. Andere menügesteuerte Parameter, z. B. Materialart, sind eingeschränkt, während der Kunde den Preis als interaktive Variable verwendet. Ein Laufleisten-, Schieberegler- oder ähnlicher, mit Teilstrichen versehener Index 120 ist für die Preisvariable vorgesehen. Der Kunde klickt auf den Index 120 und zieht, um auf dem Bildschirm die vorgeschlagenen Änderungen an der Teilegeometrie 58 zu sehen. Steht z. B. der Index 120 auf $ 3457, dann ist die Dicke der Rippe 22 mit den Strichlinien 60 markiert und mit 180% des Konstruktionswerts dargestellt. Klickt der Kunde auf den Schieberegler 120 und zieht ihn höher, nimmt die Dicke der Rippe 22 gemäß der Strichlinie 60a ab, und ein unterschiedlicher Zahlenwert für das Angebot wird neben dem Schiebeindex 120 angezeigt. Der Kunde kann die Dicke der Rippe 22 verringern, bis sie einen 100%igen konstruktiven vollfinanzierten Wert 122 erreicht. Klickt der Kunde auf den Schieberegler 120 und zieht ihn tiefer, steigt die Dicke der Rippe 22, und die Höhe der Rippe 22 nimmt ab, bis die Rippe 22 verschwunden ist. Sind weitere Preissenkungen erforderlich, verwandelt sich das dargestellte Bild durch Ändern des nächsten vorgeschlagenen Modifizierungsmerkmals, der Tiefe der Aussparung 20, in einen geänderten Wert 62. Wenn der Kunde dies wünscht, kann der Kunde ein vorgeschlagenes Modifizierungsmerkmal einschränken (z. B. die Dicke der Rippe 22 auf einen 120%igen Konstruktionswert festlegen), und der Schiebereglerindex 120 wechselt sofort zu einer Preismodifizierung, die die nächste Merkmalsvariable steuert (die Tiefe der Aussparung 20). Klickt der Kunde auf den Preis und zieht ihn höher, können sich Rippen verwandeln und höher werden, Aussparungen können sich verwandeln und tiefer werden, und abgerundete Ecken können sich verwandeln und schärfer werden. Mit Interaktivität, die auf diese leistungsfähige Weise grafisch zugefügt ist, überblickt der Kunde problemlos, wie Unterschiede der Teilegeometrie den Preis des Angebots beeinflussen.
Im bevorzugten interaktiven System beeinflußt nur der Dropdown-Schieberegler 120 für die Preisvariable die grafische Darstellung 58 des Teils mit vorgeschlagener Modifizierung. Die anderen Variablen, z. B. Material, werden auch mit Dropdown-Schiebereglern (nicht gezeigt) angezeigt; die durch die vom Preis abweichenden Schieberegler verursachte interaktive Änderung betrifft nicht die grafische Darstellung 58 des Teils auf dem Bildschirm, sondern nur den Angebotspreis 118. Somit kann der Kunde durch Steuern des Schiebereglers für die Dropdown-Materialauswahl sofort sehen, wie die Materialauswahl das Angebot für eine bestimmte Teilegeometrie ändert. Sobald der Kunde ein neues Material auswählt, kann der Kunde z. B. durch Steuern des Dropdown-Preisschiebereglers sofort sehen, wie eine Steuerung der Preisgestaltung ermöglicht, unterschiedliche Merkmale im Teil zu konstruieren. Das Angebot 114 ermöglicht dem Kunden, an jedem Punkt während der Modifizierung der anderen Variablen zum budgetorientierten Modus zurückzukehren. Sobald die Modifizierungen an der Teilegeometrie an einem Punkt angelangt sind, an dem sie dem Kunden gefallen, kann der Kunde wieder zur Modifizierung anderer Variablen übergehen, wobei er sich z. B. ansieht, wie Änderungen der Oberflächengüte die Kosten des neu geformten Teils mit dem neuen Material beeinflussen. Der Kunde kann die Auswahl jeder Variablen nacheinander steuern, bis das perfekte Angebot und die perfekte Konstruktion der Teilegeometrie für dieses Teil erreicht sind.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform gegenüber der, den Kunden die CAD-Datei außerhalb seines Standorts bereitstellen zu lassen, um ein Angebot zu erhalten, wird ein erheblicher Abschnitt der Software für das System, darunter mindestens das Kundendaten-Eingabemodul 30, dem Kunden zur Verfügung gestellt, damit der Kunde ihn auf den Kundencomputer 34 herunterlädt oder dort installiert. Indem das Kundendaten-Eingabemodul 30 auf dem Kundencomputer läuft, ist es für den Kunden eventuell unnötig, die CAD-Kundendatei während des Angebotsabschnitts des Systems dem Formenbauer oder Mechaniker zu übersenden. Da die Übertragung der CAD-Datei zum Kundendaten-Eingabemodul 30 vollständig innerhalb des Kundencomputers geschieht, kann das gesamte Angebotsverfahren ohne die Gefahr stattfinden, daß die CAD-Kundendatei in der Post oder im Internet abgefangen wird. Normalerweise enthalten CAD-Dateien eine erhebliche Datenmenge, und Verzögerungen beim Übertragen von CAD-Dateien lassen sich verringern. Indem die Software insgesamt oder teilweise auf dem Kunden-PC vorhanden ist, kann somit die Verarbeitungszeit beschleunigt werden.
Die alternative bevorzugte Ausführungsform beinhaltet aber immer noch die Echtzeitkommunikation mindestens einiger Daten zum Computersystem des Formenbauers oder Mechanikers und von diesem. Mindestens Kostenparameter werden zum Kundencomputer 34 übermittelt, damit jedes Angebot aktuell und zeitgemäß ist. Stärker bevorzugt werden Daten über jedes angeforderte Angebot dem Formenbauer/Mechaniker übermittelt, damit der Formenbauer/Mechaniker das Verfahren des Kunden zur Entscheidungsfindung überwachen und dadurch künftige Versionen der Software für diesen speziellen Kunden verbessern oder spezifisch anpassen kann.
Der nächste Bestandteil der bevorzugten Ausführungsform betrifft das Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68. Das Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 kann nach Eingang eines angenommenen Angebots 66 aktiviert werden, arbeitet aber stärker bevorzugt mit dem Angebotsmodul 64 gemäß der vorstehenden Diskussion zusammen. Die Aufgabe des Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmoduls 68 besteht in der Bestimmung, welche Werkzeuge zu verwenden sind und welche Werkzeugwege mit diesen Werkzeugen zum Einsatz kommen sollten, um die Form oder das Teil in der Festlegung durch die CAD-Kundendatei 32 wirtschaftlich herzustellen oder zu bearbeiten.
Als Anfangsschritt für ein Formteil wird die vorhergesagte Schrumpfung 70 des Kunststoffmaterials beim Erstarren auf die CAD-Datei 32 angewendet. Aufgrund des vom Kunden in das Kundendaten-Eingabemodul 30 eingegebenen Kunststoffmaterials werden die Maße in Übereinstimmung mit bekannten Schrumpfungsfaktoren erhöht. Anschließende Berechnungen im Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 basieren auf der Größe der Kavität (vor Schrumpfen in der Bestimmung durch einen Schrumpfungsfaktor 70) und nicht auf der Größe des Teils 10 (nach Schrumpfen).
Als zweiter Anfangsschritt werden standardgerechte Formen- oder Werkstückblockgrößen beurteilt, um eine Formen- oder Teileblockgestaltung 72 zu bestimmen. Die Formengestaltung 72 ist das Verfahren zum Zuweisen und Anordnen eines oder mehrerer Kerne/Hohlräume in einer standardisierten Formenbasis. Die Gestaltung 72 für ein im Gesamtprofil bearbeitetes Teil ist das Verfahren zum Zuweisen und Anordnen eines oder mehrerer Teile bezogen auf eine standardisierte Werkstückblockgröße. Für kleine, einfache Teile können zwei oder mehr identische Kavitäten in einen Formenblock in Standardgröße eingearbeitet werden, und zwei oder mehr identische Teile können aus einem Werkstückblock in Standardgröße herausgearbeitet werden. Eine Mehrfachformen- oder Mehrfachblockgestaltung enthält mehr als ein einziges Teil und wird oft verwendet, um Werkzeugkosten für eine Gruppe von Teilen zu senken, die gemeinsam verwendet werden. Gewöhnlich bezeichnet Mehrfachformen- oder Mehrfachteilegestaltung eine Form oder einen Werkstückblock mit mehreren Kopien desselben Teils. Gemeinhin wird dieser Weg beschritten, um die Kosten pro Teil zu reduzieren, wenn das erwartete Produktionsvolumen erheblich ist. Ein oder beide Wege können mit der Erfindung genutzt werden. Die Auswahl einer von mehreren standardgerechten Formenbasisgrößen bestimmt die Größe des Aluminiumrohblocks, aus dem die Form hergestellt wird. Eine von mehreren standardgerechten Werkstückblockgrößen kann ebenfalls oder alternativ ausgewählt werden. Bei Verwendung des automatischen Angebotsmoduls 64 werden Informationen darüber, welcher Block in Standardgröße zu verwenden ist, und über die Anzahl von Teilen, die in der Gestaltung 72 ausgewählt ist, zurück zum automatischen Angebotsmodul 64 geführt.
Bevor eine Auswahl von Werkzeugen und Berechnungen von Werkzeugwegen durchgeführt werden können, muß die Orientierung des Teils bezogen auf den Block bestimmt werden. Obwohl dies von einem erfahrenen Formenbauer oder Mechaniker manuell geschehen könnte, wurde das bevorzugte automatische Verfahren zuvor anhand der automatischen Herstellbarkeitsidentifizierung 40 mit ”Auf-Zu”-Einachsenbetrieb als eines der Annehmbarkeitskriterien beschrieben.
Sobald die Orientierung des Teils bezogen auf den Block bestimmt ist, werden die Trennlinie und die entsprechenden Schließflächen für ein Formteil ausgewählt 74, und/oder die Teilungslinie für die Werkzeugorientierung wird für ein im Gesamtprofil zu bearbeitendes Teil bestimmt.
Die Trennlinie und die entsprechenden Schließflächen sollten im Hinblick auf das Teil so orientiert sein, daß eine Auf-Zu-Bewegung der ersten Hälfte und zweiten Hälfte in z-Auf-Zu-Richtung beim Formen des Teils möglich ist. Wiederum könnte die Auswahl der Trennlinie und der entsprechenden Schließflächen von einem erfahrenen Formenbauer manuell vorgenommen werden. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Trennlinie und die entsprechenden Schließflächen im Hinblick auf das Teil 10 wie nachfolgend beschrieben automatisch orientiert 74.
Die CAD-Datei 32 wird beurteilt, um alle Kantenflächen automatisch zu bestimmen, die sich parallel zur z-Auf-Zu-Richtung erstrecken. Für einen Moment werden die parallelen Kantenflächen aus der Bestimmung ausgenommen, da die Bestimmung der Trennlinie für die anderen Abschnitte des Teils 10 relativ leicht ist. Erstreckt sich eine Kantenfläche nicht parallel zur z-Auf-Zu-Richtung, so liegt die Trennlinie auf der Höhe des größten Flächenausmaßes des Teils. Somit legt der Trennlinien-/Schließflächenabschnitt 74 des Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmoduls 68 automatisch Trennliniensegmente fest, die sich entlang dem sich eindeutig (nicht in z-Richtung) erstreckenden größten Umfang des Teils 10 erstrecken. Erstreckt sich eine Kantenfläche nicht parallel zur z-Auf-Zu-Richtung, so liegt die Trennlinie auf der Höhe des größten Flächenausmaßes des Teils. Die Nocke 10 hat keinen sich eindeutig (nicht in z-Richtung) erstreckenden Umfang des Teils, da der Teilekonturflansch 12, die kreisförmige Öffnung 14, die beiden Drehstifte 16, die nicht kreisförmige Öffnung 18, die Kerbe 20, das 60°-Eckenloch 24, das 30°-Eckenloch 26 und der Teilsteg 28 alle Kantenflächen haben, die sich in z-Richtung erstrecken.
Die eindeutigen Trennliniensegmente (falls vorhanden) müssen nunmehr mit den Kantenflächen verbunden werden, die sich parallel zur z-Auf-Zu-Richtung erstrecken. Vorzugsweise verwendet die Trennlinien-Auswahlroutine 74 das CNC-Bearbeitungskriterium 42 und überprüft potentielle z-Richtungshöhen der Trennliniensegmente mit den parallelen Kantenflächen, um zu gewährleisten, daß sich die Auswahl der Trennlinie mit der erwünschten Bearbeitbarkeit der Form verträgt. Wird z. B. das Werkzeug 50 verwendet, um den unteren Formenblock an einer parallelen Kantenfläche des Teilekonturflansches 12 zu bearbeiten, und hat das Werkzeug 50 eine Schnittiefe 52 von zwei Inch, so muß das Trennliniensegment innerhalb der unteren zwei Inch der parallelen Kantenfläche des Teilekonturflansches 12 liegen.
Sobald alle eindeutigen Trennliniensegmente festgelegt sind und das CNC-Bearbeitungskriterium 42 überprüft ist, kann die Trennlinien-Auswahlroutine 74 jede von mehreren Optimierungsroutinen verwenden. Für die kürzeste Trennlinie verbinden die Trennliniensegmente innerhalb der parallelen Kantenflächen einfach die eindeutigen und CNC-definierten Trennliniensegmente. So weit wie möglich sollte die Trennlinie so konstruiert werden, daß sie nicht steiler als 5–10 Grad ist. Vorzugsweise kommt eine Glättungsroutine zum Einsatz, um gekrümmte Trennliniensegmente innerhalb der parallelen Kantenflächen festzulegen. In der bevorzugten Ausführungsform wird eine zweite Ableitung der Trennlinie (d. h. die momentane Steigungsänderung der Trennlinie) in Verbindung mit der Minimierung der Länge der Trennlinie minimiert.
Schließflächen innerhalb der Form werden auf ganz ähnliche Weise automatisch bestimmt. Die Schließflächen sind jene Oberflächen, an denen sich die Formhälften berühren, wenn die Form geschlossen ist. Zunächst weisen die Schließflächen definitionsgemäß die Trennlinie auf. Ist die Trennlinie eben, ohne Löcher innerhalb des Teils, liegt die Schließfläche definitionsgemäß in derselben Ebene wie die Trennlinie (koplanar). Im Fall der Nocke 10 repräsentieren die kreisförmige Öffnung 14 und die nicht kreisförmige Öffnung 18 ebenfalls Berührungsbereiche zwischen den Schließflächen für die beiden Teile der Form. Die Trennlinie um den Teilekonturflansch 12, die Trennlinie um die kreisförmige Öffnung 14 und die Trennlinie um die nicht kreisförmige Öffnung 18 können jeweils eben sein. Die Schließfläche an der kreisförmigen Öffnung 14 kann eben sein, was auch für die Schließfläche an der nicht kreisförmigen Öffnung 18 gilt. Die Festlegung der Schließflächen kann im Fall eines Teils mit einer stark gegliederten Trennlinie und komplexen inneren ineinandergleitenden Schließstellen sehr komplex sein. Neben der Untersuchung der Trennlinie optimiert die bevorzugte Ausführungsform 74 die Auswahl der Schließflächen. So weit wie möglich sollten die Schließflächen so konstruiert sein, daß sie nicht steiler als 5–10 Grad sind. Obwohl eine Geradenroutine verwendet werden könnte, gebraucht die bevorzugte Ausführungsform eine dreidimensionale Glättungsroutine.
Die bevorzugten Glättungsroutinen erzeugen eine Trennlinien-Schließfläche, die mathematisch komplex und von Hand praktisch unmöglich zu bearbeiten ist. Allerdings ist die komplexe Oberfläche mathematisch definiert und wird in CNC-Bearbeitungsbefehle übersetzt. In den CNC-Bearbeitungsbefehlen ist die mathematische Komplexität der Kurve nicht sonderlich wichtig. Was bei den CNC-Bearbeitungsbefehlen von Bedeutung ist, ist die Tatsache, daß die Schließflächen möglichst glatt sind und somit mit dem oder den möglichst größten Werk zeugen und den schnellsten Materialabtragsgeschwindigkeiten hergestellt werden können. Somit sorgt die automatische Auswahl 74 der Trennlinie und der entsprechenden Schließflächen für: (a) eine schnelle Beurteilung des Annehmbarkeitskriteriums 42; (b) ein schnelles Angebot 66; (c) eine schnelle Generierung von CNC-Bearbeitungsbefehlen 76; und (d) einen schnellen CNC-Bearbeitungsbetrieb 78, um die Form zu fertigen.
Nachdem die Trennlinie und die Schließflächen 74 bestimmt sind, verwendet das bevorzugte Verfahren das Geometrieanalysatormodul 38, um automatisch die Werkzeuge und Materialabtragsschritte zu bestimmen, die zur Bildung der Kavität oder Kavitäten oder zur Gesamtprofilbearbeitung des Teils erforderlich sind. Das Kavitäts- oder Teileprofil wird in zwei Teile aufgeteilt, eines für oben und das andere für unten. Im Gegensatz zu den Schließflächen, die für die beiden Formenblöcke identisch, aber entgegengesetzt definiert sind, kann die Kavität natürlich unterschiedliche Formen oben und unten haben. Für jede der beiden Kavitäts- oder Teileoberflächen erzeugt das Geometrieanalysatormodul 38 eine Wolke aus Punkten, die ausreichend dicht sind, um die Teilegeometrie mit akzeptabler Toleranz zu repräsentieren. Für jeden Punkt in der Wolke durchsucht das Geometrieanalysatormodul 38 den Satz verfügbarer Bearbeitungswerkzeuge. Das heißt, eine Sammlung aus Informationen über standardmäßige Werkzeuggeometrien und Oberflächenprofile, die durch jede der Standardwerkzeuggeometrien bearbeitbar sind, wird erzeugt und im Programm 38 gespeichert. Da die Systemeinschränkungen bereits so festgelegt wurden, daß dazu die Auf-Zu-Einachsen-Herstellbarkeit 40 gehört, wird die bevorzugte Informationssammlung in der CNC-Maschine nur mit einer Blockorientierung bezogen auf das Werkzeug in z-Auf-Zu-Richtung untersucht. Diese gespeicherten Informationen werden durch das Geometrieanalysatormodul 38 untersucht, um zu bestimmen, welche Werkzeuge zur Verfügung stehen, um eine kleine Umgebung jedes Punkts zu bearbeiten, ohne entferntere Teile der Teilfläche entweder mit der Spitze oder dem Schaft des Werkzeugs 50 oder mit der das Werkzeug 50 haltenden Einspannung 54 mit auszuarbeiten. Die Werkzeuginformationen werden beginnend mit dem wirtschaftlichsten Werkzeug (schnellster Materialabtrag, niedrigste Kosten) und in Richtung abnehmender Werkzeugwirtschaftlichkeit durchsucht. Das Durchsuchen wird gestoppt, wenn mehrere Werkzeuge ermittelt sind, die den aktuellen Punkt bearbeiten können. Die Zuordnung zwischen den Punkten und den identifizierten wirtschaftlichsten, andere Stellen nicht mit ausarbeitenden Werkzeugen wird im Speicher gespeichert.
Konnte für den aktuellen Punkt überhaupt kein Werkzeug, das andere Stellen nicht mit ausarbeitet, ermittelt werden, wird auch diese Tatsache im Speicher gespeichert. Daß kein Werkzeug ermittelt wurde, das andere Stellen nicht mit ausarbeitet, kann dann als Grundlage für das zuvor diskutierte Kommunikationsmodul 56 für vorgeschlagene Modifizierungen an CAD-Dateien verwendet werden.
Für die Sammlung von Punkten, die bearbeitet werden können, verwendet das Geometrieanalysatormodul 38 eine Werkzeugauswahl-Optimierungsroutine 80, die das wirtschaftlichste Werkzeug auswählt. Im allgemeinen sollte die Sammlung bearbeitbarer Punkte mit möglichst wenigen Werkzeugwechseln, aber immer noch mit der höchsten Materialabtragsgeschwindigkeit bearbeitet werden. Das Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 identifiziert und lokalisiert automatisch einzelne bearbeitbare Abschnitte des Teileoberflächenprofils, die mit einem einzigen Werkzeug 50 bearbeitet werden können, und registriert den wirtschaftlichsten Werkzeugweg für dieses Werkzeug 50.
Wie zuvor erwähnt, gehören zu den bevorzugten Werkzeugen, die im CNC-Bearbeitungsverfahren verwendet werden, am häufigsten Schaftfräser in Standardgrößen. Beispielsweise kann ein Großteil des Oberflächenprofils für die Kavität der Nocke 10 mit dem 1/4-Schaftfräser 50 wirtschaftlich bearbeitet werden. 16 ist ein ”Screenshot” als Darstellung eines Abschnitts eines optimierten Werkzeugwegs 82, der so erzeugt wurde, daß möglichst viel von der Kavität 84 für die Nocke 10 durch CNC-Bearbeitung mit dem 1/4-Schaftfräser 50 bearbeitet werden kann.
Das bevorzugte Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 bestimmt auch die anderen Abschnitte des Blocks 86. Insbesondere identifiziert 88 das bevorzugte Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 automatisch für ein Formteil Größen und Lagen von Auswerferstiften 90 gemäß 17. Die Auswerferstifte 90 dienen dazu, das Teil 10 nach seiner Formgebung aus der Form 86 auszuwerfen. Allgemein untersucht eine Auswerferstiftauswahl 88 das Profil der Form 86, um die tiefsten Stellen zu bestimmen, die eine erhebliche Flächengröße haben, die sich senkrecht zur z-Auf-Zu-Richtung erstreckt. Die Auswerferstift-Auswahlroutine 88 zentriert Auswerferstiftpositionen auf diesen flachen Oberflächen und bemißt die Auswerferstifte 90, indem sie die größte Standardgröße auswählt, die in jede flache Oberfläche paßt.
Außerdem identifiziert und positioniert das bevorzugte Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 Seitenschieber 124 gemäß 10. Eine Seitenschieberaussparung 126 wird in einem Teil des Formenblocks 86 positioniert. Die Seitenschieber-Gleitrichtung 128 und der Winkel der Grenzfläche 130 des Seitenschiebers 124 bezogen auf die Gleitrichtung 128 werden festgelegt. Im grundsätzlichen Positionieralgorithmus für Seitenschieber wird der Seitenschieber 124 an einer Position ausgewählt, an der es zu keiner Störung mit Teilemerkmalen, mit der Kante des Formenblocks 86 oder mit allen Plazierungsstellen 90 der Auswerferstifte kommt, und dann im Hinblick auf engste Störungspositionen zentriert. Allerdings kann der Seitenschieber-Positionieralgorithmus auch die manu elle Einstellung der Seitenschieberposition und -richtung ermöglichen oder die Beurteilung anderer Merkmale aufweisen, um zu bestimmen, wie der Seitenschieber 124 am besten zu positionieren und zu bemessen ist. Sobald Position, Größe und Gleitrichtung 128 des Seitenschiebers festgelegt sind, berechnet das bevorzugte Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 sowohl Werkzeugwege für die Seitenschieberaussparung 126 als auch Werkzeugwege zur Bearbeitung des Seitenschiebers 124 selbst aus einem gesonderten Metallblock.
Außerdem identifiziert 92 das bevorzugte Werkzeugauswahl- und Werkzeugweg-Berechnungsmodul 68 automatisch Größen und Lagen von Kanälen 93 und Anschnitten 94 gemäß 18. Ein Anschnitt 94 ist die Stelle an der Form 86, an der der Kunststoff in die Formenkavität 84 bei der Herstellung eines Teils eingespritzt wird. Ein Kanal 93 ist der Weg an der Form 86, über den sich die Kunststoffschmelze bewegt, um von der Formgebungsmaschine zu dem oder den Anschnitten 94 und in die Teilekavität 84 zu gelangen. Die Größen von Kanälen 93 und Anschnitten 94 werden anhand von Kenntnissen der Standard-Schneidwerkzeuggrößen auf der Grundlage des vom Kunden ausgewählten Kunststoffmaterials, des Volumens des Teils und der bekannten Durchflußeinschränkungen dieses Kunststoffmaterials ausgewählt 92. Die Lagen der Anschnitte 94 werden allgemein so ausgewählt 92, daß sie mit dem Teil 10 auf einer Oberfläche verbunden sind, die sich parallel zur z-Richtung erstreckt, und daß Nahtlinien im Teil 10 auf der Grundlage der Durchflußgeometrie minimiert werden. Die Lagen der Kanäle werden allgemein so ausgewählt 92, daß sie von der Angußstelle 96 bis zu den Anschnitten 94 möglichst gerade verlaufen.
Sobald die Teilungslinie oder Trennlinie und die Schließflächen 98 definiert wurden (Schritt 74), die Form-/Teilegestaltung mit etwaigen Seitenschiebern oder Seitenwerkzeugorientierungen festgelegt wurde 72, die Werkzeuge ausgewählt wurden 68 und die Werkzeugwege für die Kavität 84 oder das Teil 10 berechnet wurden 80, verfügt das bevorzugte Verfahren über ein CNC-Befehlsgenerierungsmodul 100, das die detaillierten Befehle 76 generiert, die von der CNC-Frästechnik verwendet werden, um die Form 86 aus einem Rohaluminiumblock zu schneiden oder das Teil 10 aus einem Rohblock aus Werkstückmaterial herauszuarbeiten. Das CNC-Befehlsgenerierungsmodul 100 generiert eine Folge von CNC-Bearbeitungsbefehlen 76 in Entsprechung zur Bearbeitung der Form 86 oder des Teils 10 mit den ausgewählten Werkzeugen und berechneten Bearbeitungsvorgängen. Beispielsweise kann das CNC-Befehlsgenerierungsmodul 100 ein ”G-Code”-Programm erzeugen, das einen Satz von Befehlen 76 für CNC-Fräsmaschinen enthält. Bei Bedarf kann die Formgestalt der Kavität 84 oder des Teils 10 in der Bearbeitung im Block mit einem der G-Code-Betrachter visualisiert werden, die zur visuellen Vorabüberprüfung der Bearbeitung unter Steuerung von G-Code-Programmen entwickelt wurden, und die Formgestalt der Kavität 84 oder des Teils 10 kann mit Zeichnungen des Teils 10 visuell verglichen werden. Für Formteile werden CNC-Bearbeitungsbefehle 76 generiert, um Auswerferstiftlagen 90, Angüsse 96, Kanäle 93, Anschnitte 94 usw. in die Formenblöcke einzuarbeiten.
Der letzte Schritt im bevorzugten Verfahren ist die Bearbeitung 78 der Form 86 oder des Gesamtprofils des Teils 10. Für Formteile werden die Schließflächen 98 in den Formenblöcken mit den ausgewählten Werkzeugen und berechneten Bearbeitungsvorgängen sowie über die computergenerierte Folge von CNC-Bearbeitungsbefehlen 76 bearbeitet. Gleichermaßen wird die Kavität 84 in der ersten und zweiten Hälfte der Form 86 bearbeitet. Stellen für Auswerferstifte 90 werden in die erste und zweite Hälfte der Form 86 über die computergenerierte Folge von CNC-Bearbeitungsbefehlen 76 eingearbeitet, was auch für Kanäle 83 und Anschnitte 94 gilt.
Beinhaltet das angenommene Angebot 66 ein Stückpreisangebot, wird die vom Kunden bestellte Anzahl von Stücken di rekt bearbeitet oder in einer Spritzgießmaschine gefertigt. Die Stücke werden an den Kunden versendet. Dem Kunden geht eine Rechnung entsprechend dem Angebot 66 zu.
Die Erfindung ermöglicht den Einsatz von Massenproduktionstechniken in den Formenbau- und/oder Teilebearbeitungsverfahren, obwohl jedes Teil und jede Form kundenspezifisch konstruiert, kundenspezifisch bearbeitet und unterschiedlich ist.
Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Während als ein Beispiel die Erfindung in Bezug auf verschiedene patentierbare Merkmale beschrieben wurde, die in getrennt bezeichneten Modulen durchgeführt werden, werden Computerprogrammierer erkennen, daß es viele äquivalente Möglichkeiten für die Bezeichnung der Module und Organisation der Programmiermerkmale gibt. Während als weiteres Beispiel ein Aspekt der Erfindung beschreibungsgemäß so eingeschränkt ist, daß er zweiteilige Auf-Zu-Formen oder die Trennlinie schneidende Seitenschieber erfordert, lassen sich Verbesserungen vornehmen, um versenkte Seitenschieber in der Form oder Formenanordnungen mit mehreren Achsen zu unterstützen. Formen mit versenkten Seitenschiebern und Formenanordnungen mit mehreren Achsen zu ermöglichen erhöht somit den Prozentsatz von Teilen, die für das automatische Verfahren in Frage kommen.
Zusammenfassung
Automatische Angebotserstellung für CNC-bearbeitete kundenspezifische Teile
Ein Kunde sendet eine CAD-Datei (32) für das herzustellende Teil (10) zum System. Ein oder mehrere Annehmbarkeitskriterien (40, 42, 44, 46) werden angewendet, z. B. ob das Teil in zwei gegenläufigen Orientierungen in einer 3-Achsen-CNC-Maschine bearbeitet werden kann. Wenn nicht, sendet das System eine Datei (58) zum Kunden, die grafisch anzeigt, welche Abschnitte des Teils modifiziert werden müssen, um herstellbar zu sein. Ein Angebotsformular ermöglicht dem Kunden, mehrere Parameter auszuwählen, z. B. Anzahl von Teilen je Werkstückblock (202), Oberflächengüte (104, 106) und Material (108), die unabhängig von der Formgestalt des Teils (10) sind. Danach zeigt das Angebotsmodul (64) dem Kunden die Herstellungskosten einer Anzahl von im Gesamtprofil bearbeiteten Teilen an. Eine budgetorientierte Angebotserstellung ist möglich, wobei vorgeschlagene Modifizierungen (60, 60a, 62) im Formgebungsverfahren durch das Budget (118) des Kunden gesteuert werden. Auch Interaktivität wird erreicht, wobei der Kunde das Angebot interaktiv modifizieren kann, indem er einen oder mehrere der anfangs ausgewählten Parameter (102, 104, 106, 108, 110, 116) modifiziert, u. a. einen unterschiedlichen Budgetbetrag (118) auswählt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2007/0208452 A [0045]
- US 2007/0206030 A [0045]
- US 2006/0173566 [0049, 0060]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- www.firstcut.com [0043]

Claims

Verfahren zur automatischen, kundenspezifischen Angebotserstellung für die Herstellung eines Teils, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen einer CAD-Datei für das herzustellende Teil, wobei die CAD-Datei ein Teileoberflächenprofil definiert; Beurteilen kostenbeeinflussender CNC-Bearbeitungsparameter des Teileoberflächenprofils; für den Kunden erfolgendes Anzeigen mindestens eines Menüs mit vom Kunden wählbaren Werten für einen kostenbeeinflussenden Herstellungsparameter, der nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängt; Ermöglichen, daß der Kunde einen der angezeigten vom Kunden wählbaren Werte auswählt; Computererstellen eines Angebots für die Teileherstellung teilweise auf der Grundlage der durch CNC-Bearbeitung des Teileoberflächenprofils bestimmten kostenbeeinflussenden Parameter und teilweise auf der Grundlage des vom Kunden ausgewählten Werts; und Senden des computererstellten Angebots zum Kunden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Menü über das Internet angezeigt und das computererstellte Angebot über das Internet gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beurteilen kostenbeeinflussender Parameter für die Bearbeitung des Teile oberflächenprofils der direkten Gesamtprofilbearbeitung des Teils aus einem Werkstückmaterialblock gilt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Angebot sowohl direkte Gesamtprofilbearbeitung eines oder mehrerer Teile aus Werkstückmaterial in geringer Stückzahl als auch Bearbeitung einer Form mit einer Kavität in Entsprechung zu einer Formgestalt des Teileoberflächenprofils für höhere Stückzahlen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Menü mit vom Kunden wählbaren Werten für einen kostenbeeinflussenden Herstellungsparameter, der nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängt, ein Menü verfügbarer Materialien aufweist, aus denen das Teil hergestellt werden kann, so daß das automatisch erstellte Angebot auf der Grundlage davon variiert, welches Material der Kunde für das Teil auswählt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Menü mit vom Kunden wählbaren Werten für einen kostenbeeinflussenden Herstellungsparameter, der nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängt, ein Menü möglicher Oberflächengüten aufweist, so daß das automatisch erstellte Angebot auf der Grundlage davon variiert, welche Oberflächengüte der Kunde für das Teil auswählt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Menü mit vom Kunden wählbaren Werten für einen kostenbeeinflussenden Herstellungsparameter, der nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängt, ein Menü mit der Anzahl von Teilen in einem Produktionsablauf aufweist, so daß ein mittlerer Stückpreis auf der Grundlage davon variiert, wie viele Teile der Kunde zur Produktion auswählt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Menü mit vom Kunden wählbaren Werten für einen kostenbeeinflussenden Herstellungsparameter, der nicht mit dem Teileoberflächenprofil zusammenhängt, ein Menü mit potentiellen Lieferzeiten aufweist, so daß das computererstellte Angebot auf der Grundlage der vom Kunden geforderten Realisierungszeit variiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorgang des Beurteilens kostenbeeinflussender Parameter, die durch das Teileoberflächenprofil bestimmt werden, aufweist: Computergenerieren einer Folge von CNC-Bearbeitungsbefehlen in Entsprechung zur Bearbeitung des Teileoberflächenprofils, wobei das automatisch erstellte Angebot auf den berechneten CNC-Bearbeitungsbefehlen beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorgang des Beurteilens kostenbeeinflussender Parameter, die durch das Teileoberflächenprofil bestimmt werden, aufweist: automatisches Identifizieren einer geschätzten Materialabtragsdauer, die für jeden einzelnen Abschnitt des Teileoberflächenprofils erforderlich ist, und wobei das computererstellte Angebot auf der Grundlage einer Summe der geschätzten Materialabtragsdauern variiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorgang des Beurteilens kostenbeeinflussender Parameter, die durch das Teileoberflächenprofil bestimmt werden, aufweist: Computeridentifizierung der Anzahl und Art von Werkzeugen, die in ausgewählten Materialabtragsschritten für das Teileoberflächenprofil zu verwenden sind, und wobei das automatisch erstellte Angebot auf der Grundlage der An zahl und Art von Werkzeugen variiert, die in ausgewählten Materialabtragsschritten zu verwenden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorgang des Beurteilens kostenbeeinflussender Parameter, die durch das Teileoberflächenprofil bestimmt werden, aufweist: Computerbeurteilung von Menge, Tiefe und Steilheit der Riffelung, die für das Teil erforderlich sind, und wobei das automatisch erstellte Angebot auf der Grundlage der erforderlichen Menge, Tiefe und Steilheit der Riffelung variiert.
Verfahren zur automatischen, kundenspezifischen Herstellung eines Teils, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen einer Sammlung gespeicherter Informationen über Standardwerkzeuggeometrien, die Oberflächenprofile angibt, die durch jede der Standardwerkzeuggeometrien bearbeitbar sind; Empfangen einer CAD-Datei von einem Kunden für das herzustellende Teil, wobei die CAD-Datei ein Teileoberflächenprofil definiert; Beurteilen der CAD-Datei, um die Orientierung einer z-Richtung für das Teil sowie einer ersten und einer zweiten Seite des Teils innerhalb einer maximalen x-y-Ausdehnung des in z-Richtung orientierten Teils zu bestimmen; Verarbeiten der CAD-Datei mit einem Computer, um mehrere einzelne bearbeitbare Abschnitte des Teileoberflächenprofils automatisch zu identifizieren und zu lokalisieren, wobei jeder bearbeitbare Abschnitt einem Bearbeitungswerkzeugweg entspricht, der mit einem ausgewählten Werkzeug aus der Sammlung von Standardwerkzeuggeometrien bearbeitbar ist und jeder der bearbeitbaren Abschnitte für das Werkzeug zugänglich ist, wobei das ausgewählte Werkzeug in z-Richtung orientiert ist; auf der Grundlage der mehreren einzelnen bearbeitbaren Abschnitte erfolgendes Computergenerieren einer Folge von CNC-Bearbeitungsbefehlen in Entsprechung zur Bearbeitung des Teils mit den ausgewählten Werkzeugen und berechneten Bearbeitungswerkzeugwegen; Bearbeiten der ersten Seite des Teils mit den ausgewählten Werkzeugen und berechneten Bearbeitungswerkzeugwegen über die computergenerierte Folge von CNC-Bearbeitungsbefehlen; Auftragen von Stützmaterial auf die erste Seite des Teils; Bearbeiten der zweiten Seite des Teils mit den ausgewählten Werkzeugen und berechneten Bearbeitungswerkzeugwegen über die computergenerierte Folge von CNC-Bearbeitungsbefehlen; und Entfernen des Stützmaterials vom Teil.
System zur automatischen, kundenspezifischen Herstellung für ein Teil, wobei das System aufweist: eine Internetadresse, die so konfiguriert ist, daß sie eine CAD-Datei von einem Kunden für das herzustellende Teil empfängt, wobei die CAD-Datei ein Teileoberflächenprofil definiert; eine Sammlung gespeicherter Informationen über Materialabtragsschritte, die durch die Materialabtragsschritte hergestellte Oberflächenprofile angibt, um einen Materialblock in ein kundenspezifisches Teil zu überführen; und einen oder mehrere Prozessoren, die kollektiv programmiert sind zum: Identifizieren und Lokalisieren einzelner Abschnitte des Teileoberflächenprofils der empfangenen CAD-Datei, wobei jeder einzelne Abschnitt mindestens einem Oberflächenprofil eines Materialabtragsschritts aus der Sammlung gespeicherter Informationen entspricht; Erstellen eines Angebots auf der Grundlage der identifizierten und lokalisierten Materialabtragsschritte; und Senden des erstellten Angebots über das Internet zum Kunden.
Computerlesbares Medium, das ein Computerprogramm zur kundenspezifischen Angebotserstellung für die Herstellung eines kundenspezifischen Teils speichert, wobei das Computerprogramm aufweist: eine Eingabe zum Empfangen einer CAD-Kundendatei, wobei die CAD-Datei eine Formgestalt eines zu formenden Teils definiert; Computercode zum Analysieren der CAD-Kundendatei, um mindestens einen kostenbeeinflussenden CNC-Bearbeitungsparameter der Formgestalt des Teils zu bestimmen; und eine Ausgabe, die ein Dollarwertangebot für die Teileherstellung liefert, zu dem Kosten im Zusammenhang mit der Bearbeitung der Formgestalt des Teils gehören.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 19, wobei das Dollarwertangebot sowohl ein Angebot für die CNC-Gesamtprofilbearbeitung eines Teils als auch ein Angebot für das Formen mehrerer Kopien des Teils in einer CNC-bearbeiteten Form für das Teil aufweist.