Es gibt Tage im Leben, die bedeutsamer sind als andere und länger im Gedächtnis bleiben. Für mich ist einer dieser Tage der heutige. Nach knapp zwei Jahren ist endlich meine CNC-Maschine fertig. Zwei Jahre, in denen ich

• gefühlt eine Bibliothek an Büchern, Foren und Anleitungen gelesen habe
• mich in CAD eingearbeitet und die Maschine konstruiert habe
• Alternativen geprüft, verworfen, neu konstruiert und wieder verworfen habe, bis endlich alles für mich passte
• Händler ermittelt und die benötigten Komponenten in der ganzen Welt gekauft habe
• alles zusammengebaut und dabei geflucht und mich gefreut habe

Alles lief auf einen Tag hinaus: HEUTE! 🙂

Das folgende Video zeigt den ersten Lauf meiner CNC-Maschine.

Dem sind natürlich etliche Stunden an Probeläufen, Referenzfahrten, Motorschrittermittlungen, Motortuning usw. vorausgegangen. Aber dies hier ist das allererste kleine Test-Projekt, das real durchgeführt wurde. Meine Finger lagen dabei permanent am Not-Aus-Knopf! 🙂 Die Sorge war unbegründet. Es lief alles reibungslos und die Maschine tat, was sie sollte.

In dem Video zeige ich euch die Erstellung des Harley-Davidson-Logos in Autodesk Fusion360, die Vorbereitung des Logos im CAM-Modul und den Fräsvorgang der Maschine. Die Maschine ist bei dem ersten Test mit 500mm/min Vorschubgeschwindigkeit eher gemütlich unterwegs. Geschwindigkeiten von 2000mm/min sollten bei Projekten dieser Art möglich sein – etwas, woran ich mich noch herantasten und die Grenzen der Maschine kennenlernen muss.

Aber seht selber.

Spätestens mit dem Betriebsbeginn der CNC-Maschine entsteht die Notwendigkeit, den Schrank mit den eigenen Fräsern zu öffnen und eine Inventur anzustellen. Dabei ist es noch sinnvoller, die gefundenen Artikel in dem CAM- und (sofern möglich) in der Steuersoftware zu erfassen. Dies ist im Wesentlichen notwendig, um die richtige Strategie für den Fräsvorgang der Maschine zu planen. Ich will das kurz für Fusion360 erläutern, das neben der CAD-Funktionalität auch ein ausgewachsenes CAM-Modul mitbringt, das denselben Kernel wie die Profisoftware HSM mitbringt.

Unterschied CAD und CAM

Für Neueinsteiger ist die CNC-Welt mit ihrem Vokabular ein wenig undurchsichtig. Deshalb möchte ich kurz auf den Unterschied zwischen CAD (Computer Aided Design) und CAM (Computer Aided Manufacturing) eingehen. Dabei ist der Begriff CAD noch am geläufigsten. Mit einem CAD Programm wird ein Modell eines zu produzierenden Gegenstands hergestellt. Mehrere Einzelmodelle können dabei zu Baugruppen zusammengefasst und u.a. Bewegungs- und Materialbelastungssimulationen durchgeführt werden.

Ist das Modell erstellt, kommt CAM ins Spiel. Mit dem Programm wird der Herstellungsprozess des Werkstücks beschrieben. Dabei werden die Arbeitsschritte und Reihenfolge festgelegt, mit der die CNC-Maschine das Modell herstellt. Die Wahl des richtigen Fräsers ist für den erfolgreichen Arbeitsschritt immanent wichtig.

Die Anatomie jeden Fräsers wird in der Bibliothek erfasst. Dazu gehören beispielsweise die Stärke des Fräsers und des Fräserschaftes, die Anzahl an Schneiden usw. Dadurch Angabe dieser Daten erkennt Fusion360 bei der Errechnung des Fräspfades ggf. Fehler, die auftreten könnten. Wenn beispielsweise die Länge des Fräsers für due Werkstücktiefe nicht ausreicht, wird bereits während der Planungsphase eine Kollisionswarnung ausgegeben oder eine Fehlermeldung bei der Verwendung eines Fräsers mit zu großem Durchmesser wird direkt angezeigt. So ist es für den Benutzer recht einfach, die richtige Strategie für die Herstellung des Werkstücks zu entwerfen.

 Anatomie des Fräsers

Um eine Bibliothek der eigenen Fräser zu erstellen benötigt Fusion360 einige Angaben, die das Werkzeug beschreibt. Bei der Erfassung eines neuen Fräsers verlangt Fusion360 zunächst folgende Angaben:

• Cutting Edge
• Shaft Diameter
• Flute Length
• Shoulder Length
• Body Length
• Overall Length

Je nach Fräsertyp wie beispielsweise Fase- oder Abrundfräser werden weitere Angaben wie Grad der Fase oder Radius der Abrundung benötigt.

Die meisten Begriffe wie „Cutting Edge Diameter“ oder „Shaft diameter“ sind selbsterklärend. Angaben wie „Shoulder Length“ oder „Body Length“ bieten ohne weitere Erläuterung Interpretationsspielraum. Folgende Grafik erklärt die Angaben des Dialoges.

Des weiteren werden im Verlauf des Anlagedialogs noch Informationen über die gewünschte Rotationsgeschwindigkeit der Frässpindel bei Verwendung dieses Fräsers erfasst. Diese sind als Vorschlagswerte zu verstehen und werden bei einer Planung mit dem jeweiligen Fräser im CAM-Modul als Initialwerte genommen und lassen sich nachträglich individuell nach Material des Werkstücks anpassen.

Bis jetzt war ich ein begeisterter Benutzer von Google’s Sketchup. Für den Hobbybereich gab es aus meiner Sicht nichts besseres. Es ist einfach zu erlernen und zeigt, dass etwas ähnliches wie CAD nicht schwer zu erlernen sein muss. Google hatte Sketchup irgendwann mal für die Erstellung von Gebäuden in Google Earth gekauft und es in einer leicht abgespeckten Version der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt. Allerdings schien die Weiterentwicklung des Programmes recht langsam vonstatten zu gehen. Seitdem Google das Produkt an Trimble verkauft hat, passierte an dieser Front in meiner Wahrnehmung gar nichts mehr.

Meine Anforderungen an eine Planungssoftware für meine Möbelprojekte wuchsen stetig und irgendwann kam Sketchup einfach nicht mehr mit.

…die Welt von heute und (wahrscheinlich) morgen: Autodesk Fusion360

Ein kurzer Ausflug in Richtung FreeCad brachte mir den Umgang mit parametrischen CAD-Zeichnungen bei und dann entdeckte ich eher per Zufall Fusion360 von Autodesk. Die Software ist nun mein Schweizer Taschenmesser für alles, was rund um CAD und zeichnerische Planungen angeht. Die Community scheint explosionsartig zu wachsen. Für mich als Neuling ist dies sehr wichtig, um genügend Informationen zu bekommen. Hilfe bekommt man schnell aus der Community und von Autodesk selbst. Neben der Community gibt es sehr viele Video-Tutorials, die den Umgang mit Fusion360 zeigen.

Das Beste allerdings finde ich, dass das Tool permanent weiterentwickelt wird. Viele Features wurden vom großen Bruder „Inventor“ abgeguckt und das Handling ist in vielen Punkten sehr ähnlich.

Da ich plane, eine eigene CNC-Maschine zu bauen, ist Fusion360 das richtige Tool für mich! Nicht nur in Sachen Konstruktion ist es aus meiner Sicht Sketchup inzwischen viele tausend Meilen voraus, sondern es bringt ein eigenes CAM-Modul mit, mit dem ich den G-Code für die CNC-Maschine direkt erzeugen kann, ohne auf weitere kostspielige Softwarelösungen setzen zu müssen – und das direkt auf Grundlage meiner Konstruktion, die ich sowieso mit dem Tool entworfen habe.

Einen kleinen Pferdefuß hat die Nutzung von Fusion360 allerdings: die Dateiablage funktioniert ausschließlich in der Cloud. Autodesk stellt jedem Nutzer einen eigenen Dateibereich zur Verfügung, in dem die Projekt- und andere importierte CAD-Dateien liegen müssen, damit sie in Fusion360 genutzt werden können. Man kann Fusion360-Daten auch auf den lokalen Rechner exportieren, aber das dient lediglich der Datensicherung.

Die Lernkurve ist zugegebenermaßen recht steil und ich habe so manche Abende darauf verwendet, einige der unzähligen Hilfsvideos auf Youtube anzusehen. Fusion 360 ist nun einmal ein ausgewachsenes CAD/CAM/Simulation/Dokumentations-Programm.

Das Allerbeste: die Nutzung von Fusion 360 in der Ultimate-Version ist für Hobbyisten und Startups mit einem Umsatz von bis zu 100.000 USD kostenlos!

Was Fusion 360 zu leisten vermag, zeigt in Ansätzen das folgende Werbevideo von Autodesk. Alles, was gezeigt wird, ist mit mehr oder weniger Einarbeitung durchführbar.