Egal ob Stoff, Glas, Kunststoff oder Holz. Die meisten Materialien des täglichen Gebrauchs werden aus vorgefertigten Bahnen und Platten zurechtgeschnitten. Dabei kommt es regelmäßig zu Materialverlusten durch Verschnitt – obwohl Computer ein möglichst passgenaues Schneiden und Sägen berechnen. Dank veränderter Algorithmen bietet die Software AutoPanelSizer des Fraunhofer SCAI nun die Möglichkeit, einen fast optimalen Schnittplan zu entwickeln. Erste Einsätze in der Industrie haben die Verlustrate bereits um rund 15 Prozent gesenkt.

Puzzeln kann jeder. Ein wenig Geduld vorausgesetzt, fügt sich ein Teil ans andere. Bis die Puzzlefläche restlos voll und der Puzzlekasten leer ist. Noch einfacher haben es die Puzzlehersteller. Ein fertiges Bild wird versteift und dann rückstandsfrei in beliebig viele Teile gestanzt. Das ist – sorry liebe Geduldsspielhersteller – recht einfach. Was aber, wenn eine Fläche nicht beliebig zerteilt werden soll, sondern nur vorgegebene Muster und Größen verwendet werden dürfen? Wie lassen sich diese Elemente so anordnen, dass sie ebenfalls rückstandsfrei herausgestanzt oder geschnitten werden können? Bei wenigen und einfachen Mustern kann schon simples Probieren den gewünschten Erfolg bringen. Doch wie geht man vor, wenn eine Vielzahl an Objekten geschnitten werden sollen?

Die Tragweite dieses Problems ist weitaus bedeutender, als man zunächst glauben mag. Denn geschnitten, gestanzt und gesägt wird fast überall – in Teils gigantischem Ausmaß: Von Modemachern, über Plastikteile – oder Fensterhersteller bis hin zu Möbelfabriken beispielsweise. Überall ist – neben dem exakten Schnitt – das Vermeiden von Verschnitt ein zentrales Thema.

Exaktes Ausnutzen der Fläche

Die Pelipal GmbH, ein führender Hersteller von Badmöbeln, produziert jeden Tag rund 1.500 Möbel. Rund 450 Holzplatten werden dafür gebraucht, jede ist zwischen fünf und sechs Quadratmeter groß. »Allein diese Zahlen zeigen, dass es betriebswirtschaftlich enorm wichtig für uns ist, die Platten möglichst optimal zu nutzen und Materialabfälle zu vermeiden«, sagt Geschäftsführer Dr. Jochen Peters. Natürlich habe man schon seit langem auch mit Software gearbeitet, um mit Hilfe des Computers möglichst optimale Schnittmuster zu erstellen. »Dennoch wollten wir wissen, ob noch Luft nach oben ist.«

Pläne für Guillotine-Schnitte

Ein Team um Onno Garms vom Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI hat nun den AutoPanelSizer entwickelt. Ein neuartiges Programm, das deutlich verbesserte Schnittpläne ermöglicht. »Der Fokus der Software liegt auf klassischen Sägetechniken, mit denen vor allem in der Holzindustrie gearbeitet wird«, erklärt Garms. Das heißt unter anderem, dass ausschließlich Schnittpläne errechnet werden, die mit »Guillotine-Schnitten« umgesetzt werden können. Das sind Schnitte für Sägen, die nur vollständige, gerade Schnitte im rechten Winkel auf rechteckigen Platten ausführen. In der Regel ist dies State of the Art bei fast allen Möbelproduzenten.

Einbindung in die Anlagensteuerung

Der AutoPanelSizer wird über eine XML-Schnittstelle in neue oder bereits existierende Anwendungen wie Anlagensteuerungen oder ERP-Systeme eingebunden. Die Software ist für alle aktuellen Microsoft-Windows-Betriebssysteme verfügbar. »Mit Hilfe des AutoPanelSizers können vor allem holzverarbeitende Unternehmen ihre Materialen hocheffizient ausnutzen. Das spart Kosten und reduziert den Rohstoff- und Energieverbrauch. Unser Partner myvision Software hat dafür zusätzlich eine Mastersteuerungssoftware entwickelt, die unter dem Namen MANUFACTO vertrieben wird. Das ERP-System lässt sich über das Web steuern und ist damit besonders nutzerfreundlich«, erklärt Garms.

Erste praktische Anwendungen bei Herstellern wie Pelipal bestätigen diese Einschätzung: »Im Vergleich zur bisher verwendeten Optimierungssoftware haben wir mit dem AutoPanelSizer eine signifikante Verbesserung erreicht und den Holzverschnitt deutlich reduziert«, urteilt Geschäftsführer Peters. Die Auswertung bei weiteren Produzenten zeigt ein ähnliches Bild: »Unsere Analysen zeigen, dass sich der Materialverschnitt in der Möbelindustrie um bis zu 15 Prozent reduzieren lässt«, erklärt Garms.

Mit dem Praxiseinsatz der Software ist die Entwicklung des AutoPanelSizer noch nicht abgeschlossen. Aktuell arbeitet das Team um Onno Garms an der Auswertung der industriellen Daten, um den Verschnitt noch weiter zu minimieren. Zudem sollen in Zukunft weitere Sägetechniken, wie etwa stark verschachtelte Schnittbilder, berücksichtigt werden. (ak)

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