CNC Programmierer - die Helden der Fertigung

CNC Programmierer bilden das Ende der Fertigungskette. Auf sie kommt es ganz am Ende eines Fertigungs- und Produktionsprozesses an. Was genau zu diesem umfangreichen Beruf gehört, wird hier genau unter die Lupe genommen.

Was bedeutet CNC Programmierung?

CNC Programming (Computer Numerical Control Programming) oder auch „rechnergestützte Steuerung“ bezeichnet ein Verfahren, bei dem Werkzeugmaschinen automatisch vom Nutzer (CNC Programmierer) erstellte Programme abfahren und vollautomatisch Werkstücke fertigen.

Die Programmiersprache ist von Werkzeugmaschinenhersteller zu Werkzeugmaschinenhersteller unterschiedlich. Die meisten Programme verfügen über sogenannte G-Befehle und M-Befehle. Diese Grundlagen spiegeln die wichtigsten Maschinenbefehle wider und sollten jedem CNC Programmierer ein Begriff sein.

Es gibt im Bereich der CNC Programmierung unterschiedliche Programmierarten, die eingesetzt werden können. Der Übergang ist meistens fließend und eine CNC Maschine vereint oft mehrere Programmierarten in einem Programm.
Eine Art ist das maschinenferne Programmieren auf einem Programmierplatz. Die Maschine wird hier im Bereich der Arbeitsvorbereitung, also fernab der CNC Maschine an einem Computer programmiert. Der Bediener überträgt dann nur noch das fertige Programm in die Maschine. Ein Vorteil dieser Programmierart ist, dass die Maschine weiter arbeiten kann während der CNC Programmierer bereits das nächste Programm vorbereitet.

Eine andere Art ist das maschinennahe Programmieren, direkt neben oder an der CNC Maschine. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass der CNC Programmierer während der Programmierung die Maschine besser beobachten und im Fehlerfall sofort eingreifen kann. Dadurch wirkt sich seine Anwesenheit auf die Qualität der Fertigung im Betrieb aus.

Auf dem Markt gibt es viele gängige Programmierverfahren wie das manuelle Programmieren mit Zeichnen des Programmes von Hand oder dem maschinellen Verfahren, bei dem eine zweidimensionale Geometrie in ein maschinenverständliches 3D-Programm umgewandelt wird.

Was macht ein CNC Programmierer?

Der CNC Programmierer findet seine Aufgaben in allen Betrieben, die CNC-Fertigungsmaschinen einsetzen. Das können beispielsweise CNC gesteuerte Dreh- und Fräsmaschinen sein. Der CNC Programmierer ist im Bereich der spanenden Fertigung zu Hause. Er setzt die Anforderungen des Kunden und seines Betriebs in Form von technischen Zeichnungen in CNC-Programmierung um.

Der Programmierer schreibt das Programm und speichert es in der Maschine. Anschließend fährt die CNC-Maschine automatisch das Programm ab und fertigt die Bauteile. CNC-Maschinen können große Serien fertigen und hohe Stückzahlen erzielen. Dadurch sind die Aufgaben des CNC-Programmierers in einem Betrieb, der mit CNC-Fertigung sein Geld verdient, besonders wichtig. Durch rationales und wirtschaftliches Denken und Handeln nimmt ein CNC-Programmierer direkten Einfluss auf den Umsatz in seiner Firma und trägt somit maßgeblich zum Erfolg des Unternehmens bei.

Folgende Aufgaben hat ein CNC Programmierer in der Regel:

• Schreiben, Erstellen und Testen von CNC-Programmen für CNC-Maschinen
• Berücksichtigen von Konstruktionsvorgaben aus technischen Zeichnungen und DIN-Normen
• Zusammenarbeiten mit Konstrukteuren und Ingenieuren
• CNC-Bearbeitungsprogramme erstellen
• Parameter wie Schnittgeschwindigkeiten, Vorschub, Arbeitszeit, Kühlschmiermitteleinsatz und Bearbeitungszyklen berechnen und kontrollieren
• Fertigungsrationalität und Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung beachten
• CNC-Maschinen einrichten und in Betrieb nehmen
• Umrüsten von CNC-Maschinen
• CNC-Programme verwalten und für den Einsatz im Betrieb bereithalten
• Ermittlung von Durchlaufzeiten und Überprüfung von Arbeitsabläufen im Bereich CNC-Fertigung
• Mitwirkung beim Einkauf und Vertrieb von CNC-Maschinen und Werkzeugen
• Schulung und Einweisung von Maschinenbedienern

Wie wird man CNC Programmierer?

Wer CNC-Programmierer werden will und in der spanenden Fertigung arbeiten möchte, sollte über folgende Grundvoraussetzungen verfügen:

• gute mathematische Kenntnisse
• hohes technisches Verständnis
• wirtschaftliches Denken und Handeln
• räumliches Denken
• gute Englischkenntnisse und technisches Englisch

Wer diesen Beruf ausüben möchte, sollte eine Ausbildung im Bereich der CNC-Fachkraft absolviert haben. Auch eine Ausbildung im Bereich Informatik mit Fachrichtung CNC-Systemtechnik ist möglich. Des Weiteren ist für die Ausbildung mindestens eine gute mittlere Reife oder Fachabitur notwendig.

Was sollte ein CNC Programmierer können?

Der Programmierer sollte eine Affinität für das Schreiben von CNC-Programmiercode besitzen. Ein CNC Programmierer ist ein wichtiger Teil des Fertigungsprozesses im Unternehmen. Heutzutage werden in Entwicklungsbetrieben und Unternehmen Produkte nach den Prinzipien des CAE (Computer Aided Engineering) entwickelt. Dieser Begriff bezeichnet den kompletten Entwicklungs- und Fertigungsprozess eines technischen Produktes. Beginnend bei der Zeichnung, dem Computer Aided Design (CAD) mit einem CAD-Programm wie „AutoDesk Inventor“, „AutoCAD“, „SolidEdge“, „SolidWorks“, „ProEngineer“ oder „CATIA V5“ wird zunächst das Design konstruiert.

Anschließend erfolgt die Berechnung der Struktur unter dem Aspekt der vorgesehenen Anwendung. Aus der Anwendung ergeben sich die Kräfte und Belastungen, die auf das Bauteil oder die Baugruppe wirken. Eine erste Vorberechnung kann mithilfe der CAD-Programme bereits erfolgen. Für komplexe Strukturen ist allerdings die Berechnung nach der Finite Elemente Methode erforderlich. Sogenannte FEM-Programme wie „Altair Hyper-Mesh“ oder „Abaqus“ lassen präzise Strukturberechnungen zu, die die Belastungen im Anwendungsfall genau widerspiegeln.

Der Nutzer legt hierbei über die gesamte Struktur des Bauteils ein sogenanntes Finite Elemente Netz an. An dessen Knoten können Kräfte angelegt werden, die eine Verformung des Bauteiles im Programm widerspiegeln. Je dichter und feinmaschiger das Netz, desto genauer ist die Berechnung. Unter dem Aspekt der Strukturoptimierung kann der Konstrukteur dann die Struktur an besonders kritischen Stellen verstärken oder auch überschüssiges Material entfernen. Dadurch werden die Aspekte des Leichtbaus berücksichtigt und moderne Bauteile vor allem für den Fahrzeugbau, aber auch die Luftfahrt geschaffen. Das Design wird also erst ganz am Ende des CAE-Prozesses finalisiert und festgelegt.

Der CNC Programmierer steht am Ende des CAE-Prozesses und erhält die vom Prozess optimierte Struktur. Die Designvorgaben enthalten neben der Form des Werkstückes oder der Baugruppe auch die Auswahl des Materials. Neben der klassischen spanenden Fertigung wie CNC Drehen oder Fräsen sollte sich der Programmierer auch mit weniger in der Masse verbreiteten Fertigungsverfahren wie Laserstrahlschneiden oder Stanzen auskennen. Der CNC Programmierer benötigt ein tiefes technisches Verständnis, um die Anforderungen umsetzen zu können. Folgende Begriffe und gängige Software, die auf dem Markt existiert, sollten dem CNC Programmierer deshalb bekannt sein:

• Mastercam - CAD/CAM-Software aus den USA.
• Delcam - Entwicklungssoftware für CAD/CAM-Programme aus England.
• Hypermill - Modulare CAM-Software aus München für das Erstellen von CAM-Programme.
• EDGECAM - CAM Software für das Fräsen und Drehen.
• G-Code - Händisches Erzeugen von Programmiercode in CNC-Maschinensprache.
• Trumpf (TruTops) - 3D-Konstruktionssoftware für die Programmierung von Stanz-, Biege- und Lasermaschinen.
• Radan - Software im Bereich CAD und CAM.
• FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) - analytische Methode aus dem Bereich des Qualitätsmanagements zur Erkennung von Produktfehlern und ihren Auftrittswahrscheinlichkeiten. Die Bewertung erfolgt per FMEA oder FMECA Analyse in Form einer Kennzahl.
• SolidWorks - kommerzielles 3D-CAD Programm aus Frankreich, das am 1.11.1995 erstmals erschienen ist.
• AutoCAD - 3D-CAD-Programm der Firma US-amerikanischen Firma Autodesk, bereits 1982 erschienen.
• PowerMILL – 3D-CAM-Programm, das vor allem im Bereich der Werkzeugmaschinen eingesetzt wird, die zwischen 2 und 5 Achsen haben. Beispielsweise moderne 5-Achs-Fräsverfahren, zum Erzeugen von 3D-Geometrien. Das Programm wurde von Autodesk entwickelt.
• CAM (Computer-Aided Manufacturing) – Rechnergestützte Fertigung, bei der eine CNC Maschine mit einem Programm gesteuert wird.
• CAD (Computer-aided Design) – rechnergestütztes Konstruieren mit einem CAD-Programm.

Wieviel verdient ein CNC Programmierer? (Gehalt / Verdienst)

Ein CNC Programmierer verdient mit abgeschlossener Berufsausbildung und 3 Jahren Berufserfahrung rund 2800 Euro brutto im Monat. Ein 30-jähriger CNC Programmierer verdient im Durchschnitt 3400 Euro brutto monatlich. Des Weiteren gilt, je größer das Unternehmen, umso höher sind die Verdienstmöglichkeiten des Programmierers. In einer Firma mit über 1000 Mitarbeitern kann das Einkommen eines CNC Programmierers rund 4200 brutto monatlich betragen. Die Arbeitszeit beträgt in der Regel 40 Stunden.