Vermeer definiert Innovation im Bereich Schwermaschinen neu

Die Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von Industrie- und Landwirtschaftsmaschinen mit großen Baugruppen bedeutet, die Komplexität in allen Bereichen anzugehen. Ingenieure von Industrieanlagen müssen große und komplexe mechanische Systeme (Stahlrahmen und Antriebsstränge), Hydraulik mit engen Toleranzanforderungen, hochentwickelte Elektronik und komplexe Softwaresteuerungen nahtlos in eine einzige Maschine integrieren, wobei jedes Subsystem reibungslos ineinandergreifen muss, um die immense Leistung und präzise Steuerung zu gewährleisten. Darüber hinaus muss jedes System und jede Komponente, von Sensoren bis hin zu strukturellen Schweißnähten, so konstruiert sein, dass es im Einsatz ständigen Vibrationen und Stoßbelastungen, extremer Hitze, Staub und Schlamm und vielem mehr standhält. Die Bewältigung dieser Herausforderungen erfordert ein diszipliniertes Engineering, fortschrittliche Konstruktionswerkzeuge und eine Kultur der kontinuierlichen Verbesserung. Dieses Engagement für Präzision und Innovation ist seit Beginn das Herzstück der Vermeer Corporation.

Vermeer hat seinen Ruf auf einem Leitprinzip aufgebaut: Es gibt doch sicher noch eine bessere Möglichkeit. Von der Rundballenpresse, die die Landwirtschaft revolutionierte, bis hin zu horizontalen Richtbohranlagen, die die unterirdische Glasfaserinstallation ermöglichten, hat der in Iowa ansässige Gerätehersteller stets Maschinen entwickelt, die reale Probleme lösen. Von seiner allerersten Maschine – einem mechanischen Wagenheber, der das Entladen von Mais schneller und einfacher machte – bis hin zu mehr als 100 Modellen in der Produktion und einer wachsenden globalen Präsenz in Lateinamerika, Europa, dem Nahen Osten, Afrika, Asien und Australasien steht Vermeer heute vor der Herausforderung, komplexe Maschinen mit Tausenden von Komponenten effizient zu konstruieren, die ständig zunehmenden gesetzlichen Auflagen zu erfüllen und Kunden weltweit zuverlässige, innovative Maschinenlösungen bereitzustellen.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, setzt Vermeer in hohem Maße auf die 3D-CAD-Software SOLIDWORKS® von Dassault Systèmes und die 3DEXPERIENCE® Plattform, die es dem Unternehmen ermöglicht, die Zusammenarbeit zu verbessern, Konstruktionszyklen zu beschleunigen, Daten zu verwalten und die Qualität zu sichern und gleichzeitig mit dem Unternehmenswachstum Schritt zu halten.

Engineering für mehr Leistung

Das Produktportfolio von Vermeer umfasst hochkomplexe Geräte wie horizontale Richtbohranlagen, Maschinen, die Hydraulik, Elektronik und Steuerungssysteme in Baugruppen integrieren, die leicht mehr als 10.000 Teile umfassen können.

„Wir nutzen SOLIDWORKS, um unsere mittelgroße Bohrmaschine zu konstruieren, eine sehr komplexe Maschine mit vielen Hydraulik- und Elektro[komponenten], die weltweit für die Installation von Versorgungskabeln für Telefonleitungen, Stromleitungen und Glasfaserkabel verwendet wird“, erklärt Greg Johnson, Manager für Systemanalyse bei Vermeer.

Die hochinnovative mittelgroße Bohrmaschine verfügt über fortschrittliche Funktionen, die den Bediener dabei unterstützen, präzise Entscheidungen zu treffen, um Wasser- oder Abwasserleitungen während des Bohrens zu umgehen. Vermeer setzt SOLIDWORKS bei der Konstruktion jedes Aspekts ein, von den großen strukturellen Komponenten bis hin zu den kleinsten komplizierten Details der Maschine. Tatsächlich ist SOLIDWORKS für Vermeer die einzige Entwicklungsumgebung für alle mechanischen CAD-Konstruktionsarbeiten.

„Einer der Vorteile der Arbeit mit SOLIDWORKS besteht darin, dass wir Komponenten in vielen verschiedenen [Maschinen-]Modellen wiederverwenden können“, fährt Johnson fort. „Wir können viele der Komponenten von einer Bohrmaschine in andere übernehmen. Da SOLIDWORKS mit parametrischer Modellierung arbeitet, können Ingenieure die Größe einer bestehenden Konstruktion für eine andere Maschine ändern, indem sie einfach die zugrunde liegende Geometrie aktualisieren. Wenn eine Komponente in SOLIDWORKS aktualisiert wird, überträgt sich diese Änderung automatisch auf alle Baugruppen, in denen das Teil verwendet wird, was eine erhebliche Zeitersparnis bedeutet und das Risiko von Konstruktionsfehlern verringert.“ 

Mit dem Wachstum von Vermeer stieg auch die Anzahl der Produktdaten und die Komplexität der Konstruktionen, die mit herkömmlichen Tools nicht mehr effizient bewältigt werden konnten. Harold Sullivan, Director of Product Lifecycle Management bei Vermeer, beschreibt, wie fragmentierte Systeme die Ineffizienz förderten: „Wir verwendeten 53 verschiedene Tools, um ein Projekt zu verwalten, mit 20 verschiedenen Speicherorten für Informationen und 25 Teilprozessen, die an eine einzelne Aktivität gebunden waren.“

Die 3DEXPERIENCE Plattform von Dassault Systèmes wurde ausgewählt, um Prozesse zu vereinheitlichen und eine einzige Datenquelle für Konstruktions- und Fertigungsdaten zu schaffen. Durch den Wechsel zu einem cloudbasierten System erhielt Vermeer Skalierbarkeit und regelmäßige Updates ohne die Unterbrechung durch langwierige Software-Upgrades. „[Die manuelle Aktualisierung von SOLIDWORKS] dauerte etwa acht Monate. Für dieses Upgrade waren Hunderte Arbeitsstunden erforderlich“, erinnert sich Sullivan. „In diesem Zeitraum wurde unsere 3DEXPERIENCE Cloud-Plattform dreimal [automatisch] aktualisiert, und zwar praktisch ohne Aufwand für uns.“

Neben der Effizienz hat 3DEXPERIENCE auch einen Rahmen für die organisatorischen Abläufe geschaffen. Ingenieure arbeiten jetzt unter definierten Kontrollmechanismen für Produktänderungen, Teileklassifizierungssystemen und Konfigurationsverwaltungsregeln. Anstatt doppelte Teile zu erstellen, können Ingenieure nach Attributen wie Lüftergröße, Anzahl der Turbinenblätter oder Hub-Ausrichtung suchen, um schnell zu finden, was sie benötigen. Das Ergebnis sind weniger redundante Teile, geringere Lagerkosten und konsistentere Konstruktionen über alle Produktlinien hinweg.

Durch die Implementierung des 3DEXPERIENCE Produktlebenszyklusmanagements hat Vermeer eine Grundlage für die globale Zusammenarbeit und standardisierte Datenverwaltung geschaffen und eine langfristige Skalierbarkeit ermöglicht, wobei SOLIDWORKS das Herzstück des Konstruktionsprozesses bleibt.

Die Bediener von Großgeräten arbeiten oft lange Stunden in risikoreichen Umgebungen. Eine konstruktive Verbesserung, die die Ermüdung verringert oder die Sicht verbessert, kann Leben retten. Deshalb sind moderne Kabinen druckbelüftet und klimatisiert, um Staub und Lärm zu reduzieren. Sie verfügen außerdem über ergonomische Sitze, klare Sichtlinien und einfache Bedienelemente, um die Ermüdung des Fahrers zu verringern und die Mannschaft auch bei langen Arbeitsschichten wach zu halten. Aus logistischen Gründen werden viele große Maschinen in modularer Bauweise hergestellt, die sich für den legalen Straßentransport in einzelne Teile zerlegen und vor Ort schnell wieder zusammenbauen lassen.

Scott Riddle, leitender Werkzeugmaschineningenieur bei Vermeer, stellte fest, dass sein Team bei der Verbesserung von Konstruktionen auf wichtige SOLIDWORKS Funktionen wie die Strukturanalyse und die Modellierung mehrerer Konfigurationen angewiesen ist. „Wir müssen ein bestimmtes Maximalgewicht beibehalten und dabei die Gewichtsverteilung auf dem Sattelauflieger und den Reifen berücksichtigen“, erklärt er. Die Einhaltung von Transportbeschränkungen ist bei großen Maschinen nie nur ein nettes Extra. Mit SOLIDWORKS passt das Team den Schwerpunkt der Maschine während der Konstruktionsphase präzise an, um diese Vorgaben zu erfüllen.

Um millionenschwere Fehler zu vermeiden, setzen Unternehmen wie Vermeer bei der Konstruktion großer Maschinen auf fortschrittliche Simulation und digitale Zwillingstechnologie. Lange bevor ein physischer Prototyp gebaut wird, erstellen Ingenieure virtuelle Modelle der Geräte, die sie simulierten Spannungs-, Belastungs- und Nutzungsszenarien aussetzen. Die frühzeitige Erkennung potenzieller Konstruktionsfehler in der digitalen Phase kann enorme Kosten einsparen, da Probleme, die während der Konzepts-/Konstruktionsphase in der Simulation festgestellt werden, viel kostengünstiger zu beheben sind als Probleme, die erst nach der Fertigung entdeckt wurden.

Die Integration von SOLIDWORKS und seiner unterstützenden Entwicklungsumgebungen durch Vermeer hat messbare Ergebnisse geliefert. Dank der parametrischen Modellierung und der Möglichkeit, Komponenten projektübergreifend wiederzuverwenden, wurden die Konstruktionszyklen verkürzt. Automatisierte Arbeitsabläufe steuern jetzt Konstruktionsprüfungen und das Änderungsmanagement, was Fehler reduziert und Zeit spart.

Die Kommunikation zwischen den Teams für Konstruktion, Fertigung und technische Dokumentation hat sich verbessert, so dass die Abstimmung während des gesamten Produktlebenszyklus gewährleistet ist. Mit 3DEXPERIENCE hat das Unternehmen zudem eine größere organisatorische Disziplin bei der Verwaltung von Produktdaten, Prozessen und Lebenszyklusmanagement entwickelt, was eine effizientere und zuverlässigere Entwicklungsumgebung geschaffen hat.

„Wir wollten eine Plattform, die in der Cloud funktioniert, und dann wollten wir in der Lage sein, verschiedene Geschäftseinheiten zu integrieren und diese Prozesse global zu replizieren. Die 3DEXPERIENCE Plattform bot die Funktionalität, die wir brauchten, um als Unternehmen zu wachsen und weiterhin effizienter zu sein“, schwärmt Johnson.

Für Vermeer sind SOLIDWORKS und die 3DEXPERIENCE Plattform nicht nur Produktentwicklungswerkzeuge, sondern das Rückgrat einer breiteren digitalen Transformation. Sie ermöglichen es Ingenieuren, sich auf die Lösung realer Probleme zu konzentrieren, während sie gleichzeitig in der Lage sind, mit den Wachstumsambitionen des Unternehmens mitzuwachsen.

Mark Cooper, VP für Produktqualität und Zuverlässigkeit, betonte, dass SOLIDWORKS dem Team trotz der Expansion von Vermeer ein effizienteres Arbeiten ermöglichte, während es gleichzeitig die wachsenden Konstruktions- und Leistungsanforderungen erfüllte. Er fasst zusammen: „Als ich hier anfing, war Vermeer noch deutlich kleiner. SOLIDWORKS wuchs mit uns und gab uns die Werkzeuge, um das zu liefern, was unsere Kunden und internen Teams brauchten. Das ist einer der Hauptgründe, warum wir unsere nächsten Schritte in die Zukunft gehen konnten.“