Konstruktions-Software

Andreas Mühlbauer,

Sonderanlagenbauer entwickelt komplexe Konstruktionen

Mechtop im Norden der Schweiz baut Sondermaschinen und -anlagen. Solid Edge und Tecnomatix von Siemens helfen dabei, anspruchsvolle Förderanlagen zu konstruieren und instand zu halten. Von Peter Kemptner

Die Mechtop AG entwickelt und produziert kundenspezifische Stahlkonstruktionen, Tanks und Apparate sowie Rohrleitungen und Förderanlagen. © Siemens

Im Jahr 1995 als Instandhaltungsdienstleister für Industriemaschinen gegründet, konstruiert und produziert das Unternehmen heute kundenspezifische Stahlkonstruktionen, Tanks und Apparate sowie Rohrleitungs- und Förderanlagen. Mechtops 55 Konstrukteure, Monteure und Produktionsmitarbeiter decken den gesamten Entwicklungs- und Herstellungsprozess bis zur Inbetriebnahme ab und bieten Instandhaltungsleistungen über den gesamten Anlagenlebenszyklus.

Das Motto „Mechanics in Motion“ beschreibt nicht nur Mechtops dynamische, agile und vorwärts gerichtete Haltung in Bezug auf den Metallbau, es steht auch für die hochentwickelte Fördertechnik des Unternehmens. Über Jahrzehnte bei einem 2016 erworbenen Spezialunternehmen entwickelt, ist es heute ein tragender Pfeiler des Geschäftes von Mechtop. Im engen Austausch mit den Kunden schaffen acht Projektleiter Förderanlagen in erster Linie für die Lebensmittelindustrie.

Solid Edge für die Konstruktion

Für die Konstruktion der Sonderanlagen nutzen die Ingenieure bei Mechtop die Software Solid Edgevon Siemens Digital Industries Software. „Diese 3D CAD-Software unterstützt Anwender und ist leicht zu erlernen; neue Kollegen brauchen nur wenig Schulung“, sagt Jürg Bachmann, Leiter Technik und Produktion, Mechtop. „Zugleich hat es alles, was wir für das Erstellen und Überprüfen unserer großen und oft hoch komplexen Konstruktionen benötigen, einschließlich leistungsfähiger Blech- und Rohrleitungsfunktionen.“

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Für eine führende Lebensmittelkette konstruierten die Mechtop-Ingenieure mit Solid Edge eine kundenspezifische Förderanlage. Angeordnet um eine zentrale Reinigungsmaschine, enthält sie einen Stapler und einen Entstapler für die Lebensmittelkisten und eine Pufferzone für nicht sofort wieder benötigte, gereinigte Behälter. Die Anlage ist für 2.000 Kisten pro Stunde ausgelegt, das entspricht einer Kiste alle 1,8 Sekunden. Allein ein Anlagenstillstand von nur 30 Minuten könnte am nächsten Tag einen Behältermangel in einer Filiale des Lebensmitteleinzelhändlers zur Folge haben.

Geometrie und Zeitverhalten von Mechtop-Förderanlagen sind hoch komplex. © Siemens

Angesichts dieser Rahmenbedingungen überraschte es nicht, dass der Kunde vor der Erteilung des rund CHF 3 Millionen schweren Auftrages einen Konzeptnachweis verlangte. „Mit Solid Edge können wir dem Kunden nur 3D-Modelle zeigen“, sagt Bachmann. „Um einen Kunden davon zu überzeugen, dass die Anlage seine Anforderungen erfüllen wird, braucht es einen digitalen Zwilling mit Zeitverhalten.“

Materialflussoptimierung mit Tecnomatix

Auf der Suche nach der passenden Softwarelösung wendete sich Bachmann an Cytrus, einen Lösungspartner von Siemens Digital Industries Software mit drei Standorten in der Schweiz, je einem in den deutsch-, französisch- und italienisch- sprachigen Landesteilen. Für den Aufbau digitaler Zwillinge von Logistiksystemen und -prozessen empfahl Cytrus Plant Simulation eine Lösung für die digitale Produktion aus dem Tecnomatix®-Portfolio von Siemens.

Mit Plant Simulation schufen die Mechtop-Ingenieure den digitalen Zwilling der komplexen Förderanlage zum Erbringen des Konzeptnachweises und für die virtuelle Inbetriebnahme. © Siemens

Robin Vornholt ist Senior Consultant bei Cytrus, dem einzigen Siemens Smart Expert für diese Software in der Schweiz. „Mit Tecnomatix Plant Simulation können Anwender Systeme und Prozesse rund um Materialflüsse modellieren, simulieren, untersuchen und optimieren“, erklärt er. „Mittels diskreter Ereignissimulation und statistischer Analyse ermöglichen diese digitalen Abbildungen Analysen und Optimierungen von Materialfluss und Ressourcennutzung lang vor Aufnahme der Produktion.“

Nach einer dreitägigen Schulung durch Cytrus erstellten drei Mechtop-Mitarbeiter ein Simulationsmodell der Förderanlage für die Gebindereinigung. „Wir mussten einen sehr engen Zeitplan einhalten“, kommentiert Bachmann. „Die größte Herausforderung war das Erbringen des Konzeptnachweises für den Entstapler innerhalb von zwei Wochen.“

Die Simulationsergebnisse überzeugten den Kunden, dass die von Mechtop angebotene Anlage sämtliche Anforderungen erfüllen würde. Nach erteilter Freigabe entwickelten die Ingenieure den digitalen Zwilling der Reinigungsanlage in unter zwei Monaten. Unterstützt von den Plant Simulation Experten von Cytrus erstellten sie eine Bibliothek von Modellen ihrer Fördertechnikprodukte. Zum Anfertigen der Modelle importierten sie Daten aus Solid Edge im Siemens-Dateiformat JTTM und nutzten Informationen zum Zeitverhalten aus Excel-Tabellen.

„Plant Simulation hat einen objektorientierten, hierarchischen Aufbau“, sagt Bachmann. „Mit dieser Software lassen sich schnell und intuitiv 2D/3D-Modelle komplexer, dynamischer Layouts schaffen.“

Frühe Entwurfsüberprüfung

Plant Simulation macht es zudem möglich, Simulationsergebnisse mit Diagrammen und interaktiver 2D/3D Echtzeit-Visualisierung zu illustrieren. Mechtop nutzt diese Fähigkeit der Software zum Optimieren von Systemparametern und für die Planung. Hauptsächlich werden die umfassenden Simulations- und Visualisierungstools von Plant Simulation jedoch im Vertrieb genutzt, denn so können aussagekräftige Präsentationen auf Basis gültiger Konstruktionsdaten erstellt werden.

„Plant Simulation ermöglicht eine Projektveranschaulichung in den frühesten Projektphasen“, sagt Bachmann. „Mit der simulationsbasierten Materialflussoptimierung können wir unseren Kunden einen Mehrwert bieten und den Erfolg ihrer Projekte gewährleisten.“

Box: Digitaler Zwilling

Digitale Zwillinge schaffen die Verbindung zwischen der physischen und der virtuellen Welt und sind damit der Schlüssel in die digitale Fabrik. Der digitale Zwilling ist eine digitale Nachbildung von Produkten, Prozessen, Systemen und physischen Objekten. Durch ihn erhalten Unternehmen jeder Größe neue Einblicke, Möglichkeiten und Automatisierungsgrade, um Innovationen voranzutreiben und das Effizienz- und Leistungsniveau erheblich zu steigern. Damit das gelingt, muss jeder digitale Zwilling maßgeschneidert an die Anforderungen seiner Umgebung angepasst werden. Dabei unterstützt Siemens Digital Industries Software Unternehmen mit dem integrierten Xcelerator-Portfolio aus Software für Konstruktion, Engineering und Fertigung auf einer einheitlichen Plattform.

Von Peter Kemptner, freier Journalist

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