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Der Betriebsleiter 6/2020

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Der Betriebsleiter 6/2020

FERTIGUNGSTECHNIK

FERTIGUNGSTECHNIK Sinumerik – 60 Jahre CNC Vom Lochstreifen zum digitalen Zwilling Ohne Werkzeugmaschinen und ohne CNC sähe das moderne Leben sicherlich anders aus. In ihrer nun sechzigjährigen Geschichte haben die Sinumerik-Steuerungen die Welt der Produktion tiefgreifend verändert. Ob bei der Produktion von Zahnbürsten, von Smartphones oder von Autos und Gitarren – überall sind Werkzeugmaschinen und mit ihnen CNCs beteiligt. Ihre Geschichte ist geprägt von Innovationen. Ein gleichmäßig surrendes Werkzeug, fliegende Späne und blankpoliertes Metall – die Arbeit einer Werkzeugmaschine hat eine schlichte Schönheit. Schicht für Schicht wird Material abgetragen, bis ein perfektes Werkstück entsteht. Wieder und wieder und wieder. Das digitale Gehirn der Maschine ist die CNC (Computerized Numerical Control), die den Produktionsvorgang – sei es nun Schleifen, Drehen, Fräsen, Bohren oder auch die additive Fertigung – steuert. Seit inzwischen sechzig Jahren leisten Steuerungen von Siemens auf der ganzen Welt ihren Dienst. In dieser Zeit haben sie sich stetig weiterentwickelt. Wurde die erste NC von Siemens noch mit Lochstreifen gefüttert, so ist die Bedienung mittels Touchpanel heute Standard. Und mit der neuesten Steuerungsgeneration Sinumerik One entstand die erste vollständig digitale Werkzeugmaschinensteuerung, mit der Herstellungs- und Produktionsprozesse mit Hilfe des digitalen Zwillings komplett digitalisiert und optimiert werden. Von der ersten NC zur „digital native CNC“ Ihren Ursprung hat die Erfolgsgeschichte der Sinumerik im Jahr 1960. Nach intensiver Entwicklungsarbeit der Ingenieure Dr. Werner Feist und Paul Volk wurde die erste NC von Siemens auf der heute als EMO bekannten Werkzeugmaschinenausstellung vorgestellt. In mehreren Pilotmaschinen konnten die Besucher der Ausstellung die Steuerung bestaunen, die mittels Relaistechnik die Punkt- und Streckensteuerung von Maschinen und damit Bearbeitungstechniken wie Drehen, Fräsen, Schleifen und Nibbeln ermöglichte. Die NC zeigte bereits damals das Potenzial einer automatisierten Steuerung von Werkzeugmaschinen, auch wenn sie mit ihrer Größe eher einem Schaltschrank ähnelte. Während die Entwicklung von Werkzeugmaschinen damals von Erfahrung und Prototypenbau geprägt war, finden Design, Entwicklung und Engineering heute virtuell statt. So wartet die Steuerung Sinumerik One mit Softwarepaketen zur Erstellung der digitalen Zwillinge für Engineering und Produktion auf. Damit können Maschinenhersteller ihre Maschinen mit dem digitalen Zwilling im Virtuellen entwickeln und testen, lange bevor die reale Maschine gebaut wird. „Der digitale Zwilling bietet Maschi- nenherstellern die Möglichkeit, die Entwicklung der Maschine völlig neu zu denken. Von der ersten Idee über das Konzept bis hin zur ersten Inbetriebnahme können sie alles an der digitalen Maschine machen“, erklärt Nils Brüdigam, Projektleiter der Sinumerik One. Auch Maschinenbetreiber profitieren vom digitalen Zwilling. Sie können CNC-Programme zunächst offline in der Arbeitsvorbereitung erstellen und verifizieren und anschließend auf die reale Steuerung übertragen. Rüstvorgänge werden vorab optimiert und das Risiko von Kollisionen beim Einfahren neuer Teile minimiert. Das beste Beispiel dafür, dass die Entwicklung mit einem digitalen Zwilling funktioniert, ist die Sinumerik One selbst. Sie ist ein echter digital Native. Lange bevor die erste Hardware gebaut wurde, wurde die CNC virtuell entwickelt, getestet und optimiert. Apple I oder Sinumerik System 7 Von der ersten NC bis zur „digital native CNC“ war es ein langer Weg. Zunächst musste die NC zur CNC, also zur Computerized Numerical Control werden. Der Siegeszug der Transistoren und die breitere Verfügbarkeit von Mikroprozessoren in den Siebzigern veränderte die Welt der NCs und machte diese Entwicklung möglich. Schon 1973 führte Siemens die mit einem Minicomputer ausgestattete Sinumerik 500C ein, die auf Drehund Fräsanwendungen spezialisiert war. Autor: Thomas Kiessling, Presse-Volontär, Siemens Digital Industries und Anna Mann, Marketing Manager, Siemens 24 Der Betriebsleiter 06/2020 www.derbetriebsleiter.de

Schließlich wurde 1976 nicht nur der erste Personal Computer Apple I vorgestellt, sondern auch die Sinumerik System 7, die erste CNC mit Mikroprozessor und Halbleiterspeicher. Und nur drei Jahre später erschien mit Sinumerik System 8 eine mehrkanalfähige CNC mit integrierter SPS. Dank der Mikroprozessoren frei programmierbar, waren CNCs deutlich flexibler als die klassischen NCs und lösten diese bald ab. Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Mikroprozessoren finden sich auch heute noch in CNCs wieder. So ist mit der Simatic S7-1500 in der Steuerung Sinumerik One eine der leistungsfähigsten PLCs der Welt verbaut. Und dank eines NC-Kerns mit Multi-Core-Technologie werden Bearbeitungsaufgaben sogar auf mehrere Rechnerkerne verteilt. „Gerade im rechenintensiven Formenbau stellen wir Maschinenbauern und Maschinenanwendern durch die neue Hard- und Softwarearchitektur nochmal eine höhere Performance zur Verfügung“, erklärt Brüdigam. Die Basis für das Engineering der Sinumerik One bildet das TIA-Portal. Dort wird die CNC mit durchgängigen und automatisierten Workflows projektiert, was optimales Engineering und zuverlässige Inbetriebnahmen ermöglicht. Offenheit und Safety Integrated als neues Konzept Den nächsten Meilenstein in der Geschichte der CNC präsentierte Siemens 1981 mit Sinumerik System 3. Die Steuerung erschien erstmals mit Bildschirm und Grafikfunktion. Was heute selbstverständlich scheint, veränderte damals die Produktion. Der Bildschirm und die Grafikfunktionen ermöglichten nicht nur eine neue, einfachere Bedienung. Sie waren auch die Voraussetzung für das Prinzip der „Offenheit“, mit dem Siemens seither die Welt der Werkzeugmaschinen prägt. Mit einem offenen Human Machine Interface (HMI) ermöglichte Siemens den Maschinenherstellern, eigene Bedienoberflä- 01 Nach der ersten „labormäßigen“ öffentlichen Präsentation einer NC-Steuerung von Siemens im Herbst 1960 kommt 1964 die erste „Sinumerik“ auf den Markt chen zu projektieren. Und mit dem offenen NC-Kern konnten Maschinenbauer einige Jahre später auch eigene Softwarekomponenten in die CNC einbringen. Ab Mitte der 90er-Jahre bot Siemens schließlich mit Sinumerik Safety Integrated eine CNC-integrierte Sicherheitslösung an und ermöglicht damit seither die einfache, schnelle und zuverlässige Umsetzung von Safety im Bereich der Werkzeugmaschinen. Noch heute ist der sichere Betrieb von Werkzeugmaschinen ein wichtiger Aspekt im Maschinenbau. Und noch immer heißt der Siemens-Standard Safety Integrated. Das antriebsbasierte Sicherheitskonzept, das bei Sinumerik One zum Einsatz kommt, vereinfacht die Entwicklung und Anwendung von Programmen, die den sicheren Betrieb der Maschine gewährleisten. EIN ECHTER DIGITAL NATIVE IM HIER UND JETZT Eine unglaublich spannende Geschichte und Entwicklung verbindet die erste Sinumerik mit der heutigen Steuerungsgeneration Sinumerik One. Und man kann wirklich sagen: Sie bewegt die Welt. Sie steuert Werkzeugmaschinen jeder Größe und ist zur Highend-Lösung für komplexeste Aufgaben geworden. Und ich bin mir sicher, die Geschichte ist noch lange nicht zu Ende erzählt. NICOLE STEINICKE, Chefredakteurin 02 Die Bedienoberfläche einer Sinumerik System 500; in dieser Reihe präsentiert Siemens 1973 ein erstes Modell mit dem Zusatz CNC Die Geschichte der Sinumerik geht weiter Mit der Einführung von Maschinensimulation und virtuellem Prototyping legte Siemens Anfang des neuen Jahrtausends bereits vor gut zwanzig Jahren die Grundsteine für den durchgängigen digitalen Zwilling. Und die 2005 vorgestellte offene und flexible Hochleistungssteuerung Sinumerik 840D sl dürfte für Maschinenhersteller und Maschinenanwender eine alte Bekannte sein. Gemeinsam mit ihren kompakten Schwestern Sinumerik 828D und Sinumerik 808D steuerte sie in den letzten Jahren Werkzeugmaschinen jeder Größe. Mit der Vorstellung der „digital native CNC“ Sinumerik One im Jahr 2019 kommt die Geschichte der Sinumerik schließlich in der aktuellen Zeit an. Zu Ende erzählt ist die Geschichte allerdings nicht. „Sinumerik One ist so etwas wie der ideale Startpunkt in die Zukunft“, schwärmt Brüdigam. „Der digitale Zwilling bietet für Maschinenbauer und Maschinenanwender viele neue Möglichkeiten – ob beim Training an der virtuellen Maschine, bei der Optimierung von Programmen und Arbeitsabläufen oder bei den Servicemöglichkeiten. Ich glaube, der digitale Zwilling wird in Zukunft ebenso selbstverständlich, wie es heute Mikroprozessoren, Bildschirme und integrierte Sicherheitstechnik sind.“ Damit können die nächsten 60 Jahre kommen. Bilder: Aufmacher Siemens AG, 01 und 02 Siemens Historical Institute www.siemens.com www.derbetriebsleiter.de Der Betriebsleiter 06/2020 25

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