2D-tekening verdwijnt

Robin Burghard, projectleider smart industry Boost, spreekt liever over verandermanagement dan digitalisering. Want daar kom de digitalisering van de maakindustrie op neer. ‘Het is een route, waarin je je mensen moet meenemen’, zo zei Burghard het in de inleidende paneldiscussie van Verspanen 2019.

Daarmee slaat hij de spijker op de kop. De Nederlandse maakindustrie kenmerkt zich onder andere door een netwerk van vele, flexibele toeleveranciers, die gezamenlijk in staat zijn complexe modules te maken voor hightech machinebouwers. Als die OEM’ers besluiten over te gaan naar Model Based Definition, raakt dat niet alleen de grotere toeleveranciers, maar uiteindelijk alle bedrijven. ‘Dit raakt de hele supply chain’, zei Leo Broers op het evenement van het Mikrocentrum. Broers is projectmanager implementatie Model Based Definition. Begin 2018 is de Veldhovense chipmachinefabrikant gestart met het niet langer verstrekken van gedetailleerde 2D-werktekeningen aan een selecte groep toeleveranciers. Ondertussen halen wereldwijd zo’n 150 toeleveranciers voor de eerste onderdelen de informatie over toleranties, maten en oppervlaktenauwkeurigheden uit de Stepfile en het 3D-model dat ASML hen aanlevert. ‘Dit raakt alle design-engineers en gebruikers. Het is een uitdaging, maar als we met de revolutie meewillen dan moeten we wat gaan doen.’

Waarom MBD?

ASML heeft meerdere redenen om over te stappen op Model Based Definition, waarvoor ook de term PMI wordt gebruikt (Product Manufacturing Information). Een hele praktische is dat de tussenstap van de 2D-tekening waar bijna iedereen nog mee werkt, onnodig werk is. Door de 2D-tekening neemt de foutkans toe. Een tikfout is snel gemaakt. Er kunnen interpretatieverschillen ontstaan: bedoelt de design-engineer het zus? Of toch zo? De 2D-tekening vertraagt doorlooptijden, want moderne CAM-programma’s kunnen data voor een belangrijk deel al automatisch inlezen en vaak al automatisch programma’s maken, bijvoorbeeld voor CNC-machines en meetmachines. Broers geeft een voorbeeld van een toeleverancier in de kopgroep die de programmeertijd voor een meetcyclus voor een first article inspection met MBD wist te reduceren van vier uur tot één uur. ‘De info uit het model wordt foutloos verwerkt, ook in de statistische gegevens.’ Op langere termijn is er nog een andere reden waarom de 2D-tekening niet meer bruikbaar zal zijn en dat is de opmars van kunstmatige intelligentie. ‘Die kan straks meer met de data dan wij kunnen’, aldus Broers.  

Eigenlijk kun je de voordelen van Model Based Definition samenvatten als een efficiencyslag én het terugdringen van fouten. ‘We gaan meer virtueel doen als alles in het model staat. Bijhouden van veranderingen wordt gemakkelijker. Uiteindelijk gaat het naar de Model Based Enterprise toe. We gaan meer met data doen en dat raakt de hele supply chain’, zegt Broers. ASML heeft afgelopen jaar al zo’n 620 eigen engineers getraind in het gebruik van MBD en van de 150 toeleveranciers die tot nog toe betrokken zijn, werken er zo’n 30 al mee aan concrete projecten.  

Nieuw Step-formaat

De keuze van het Mikrocentrum om het thema Model Based Definition prominent op de agenda van Verspanen 2019 te zetten bleek een goede te zijn. De kleine 200 deelnemers aan het evenement in Hangar 10 op het voormalige Vliegveld Twenthe hadden behoorlijk wat vragen over het thema. Onder andere over de beschikbare standaarden en de uitwisselbaarheid van data tussen de verschillende softwarepakketten. Een centrale rol in de wereldwijde uitrol van MBD speelt Step ap242, de nieuwe standaard. Deze nieuwe Stepfile moet een vlekkeloze uitwisseling van data voor MBD en PMI mogelijk maken, zegt Hans Tragter, docent aan de Universiteit Twente.

Met dit neutrale file-format zou je zonder problemen 3D-CAD-modellen van het ene pakket moeten kunnen inlezen in het andere. Step ap242, overgenomen door ISO, bestaat al sinds 2016. De tweede editie komt dit jaar met nog meer functionaliteiten. Robert Velten doet voor zijn afstuderen aan de Universiteit Twente momenteel onderzoek naar wat dit nu oplevert in de praktijk als je het volledige product definieert in het 3D-model en data aan het model koppelt. Ook hij wijst op het vermijden van fouten doordat zolang je met een 2D-tekening werkt, de man achter de computer gegevens moet interpreteren. ‘Je hebt nu twee bronnen met gegevens. Straks nog één. Bovendien blokkeert de 2D-tekening het hergebruik van data.’ Dit laatste is ook een punt dat Broers aanstipte met zijn opmerking over kunstmatige intelligentie.  

Flinke tijdsbesparing

Veel toeleveranciers uit de keten zijn echter vooral geïnteresseerd in de voordelen op korte termijn. En die zijn best wel groot, blijkt uit de voorlopige resultaten van het onderzoek dat Velten uitvoert. Als je de maten en toleranties vanuit het 3D-model rechtstreeks inleest in de CAM-software kan dit tot 46 procent van de benodigde tijd schelen. In de literatuur worden zelfs besparingen tot 75 procent genoemd, zegt de onderzoeker van de UTwente. De tijd om het 3D-model te voorzien van maten neemt weliswaar toe; dit wordt ruimschoots goedgemaakt door de tijdbesparing bij het programmeren. ‘Naast dit tijdvoordeel zijn er nog andere voordelen. Er is minder contact nodig tussen programmeur en ontwerper.’ Zeker als bedrijven met CAM-programmeren zaken als featureherkenning gaan benutten, lopen de voordelen verder op. Ook het programmeren van de CMM kan met MBD automatisch verlopen. De percentages die de Universiteit Twente heeft berekend, zijn gebaseerd op een drie-assig model met asymmetrische toleranties. ‘De tijdwinst kan nog verder oplopen bij complexere modellen.’ 

Aansluiting nog niet 100 procent

De vraag is echter: gaat de data-uitwisseling tussen het 3D-model en de programmeersoftware foutloos? Hier blijken de systemen nog niet helemaal naadloos op elkaar aan te sluiten, erkent Broers. 90 procent van de zaken gaan goed, de resterende 10 procent niet. De nieuwe versie van Step ap242 is nog niet vrijgegeven. Broers vindt dat de softwareontwikkelaars dit moeten oppakken. ‘Anders gaan we vastlopen op de mogelijkheden van de software. Er zijn nog geen goede afspraken over de standaard.’

Ook Velten haalt dit punt aan. De grote CAD-systemen zijn bijna klaar. ‘De CAM-systemen lopen echter achter. Ze claimen wel dat ze de eerste functionaliteiten implementeren maar ze zijn nog niet klaar.’ Zowel hij als de projectleider bij ASML zien hierin echter geen reden om niet vandaag te beginnen met de nieuwe werkwijze. Beiden zijn overtuigd dat de 2D-tekening gaat verdwijnen. Daar moet je je als toeleverancier op tijd op voorbereiden. ‘Just do it’, zegt Broers. De voordelen die MBD oplevert zijn te mooi om niet mee te gaan. Programmeren met een Stepfile en de PMI-info is een heel andere manier van werken dan de bedrijven gewend zijn, zegt Broers. De grootste uitdaging zal daarom zijn hoe je de informatie naar de werkplaats brengt, die gewend is met papier te werken. ‘Daarom moet je ervaring opdoen om de mogelijkheden te ontdekken. Lef tonen, want het levert ontzettend veel op’, besluit Broers.