10. DEZEMBER 2016

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Automatisiert konstruiert


CAD - Trends im CAD-Markt senken die Produktentwicklungszeit und geben dem Konstrukteur Zeit für die wesentlichen Seiten seines Berufs. Über häufig verwendete Maschinenelemente und Verfahren braucht er nicht nachzudenken. Es gibt sie per Mausklick.

Wenn der Bedarf für ein Produkt vorhanden ist, ist der Lieferant im Vorteil, der ein vergleichbares Produkt schneller liefern kann. In Anlehnung an das olympische Motto »citius, altius, fortius« gilt in der Produktentwicklung: »schneller, besser, billiger«. Und wie bei den olympischen Ausscheidungsrennen triff t es die Teilnehmer auf den letzten Plätzen: Sie scheiden aus. Die größten Rationalisierungseffekte erzielen Unternehmen, denen es gelingt, automatische Prozessketten auf der Basis der CAD-Daten einzurichten, die bis in die Fertigung reichen. Die Beispiele reichen von der perfekten CAD/CAM-Kette für die Blechbearbeitung, wo schon mit 2D-CAD-Daten gute Ergebnisse erzielt werden konnten, bis hin zum Modellbau, der naturgemäß ohne ein leistungsfähiges 3D-System nicht auskommt. Der nächste große Schritt für viele Entwicklungsabteilungen im Maschinenbau ist die Einführung einer PDM-Lösung. Die Teamarbeit an 3D-Baugruppen, die wachsende Menge an Dateien und die zunehmende Zusammenarbeit an den Projekten über die Standort- und Firmengrenzen hinweg machten eine systematische Datenverwaltung notwendig. Das PDM-System hilft nicht nur, schneller eine alte Konstruktion wieder zu finden. Das einfachere Wiederfinden hilft auch dabei, auf vorhandenen Konstruktionen aufzubauen. Die Firmen sparen dabei zweifach: Einmal durch weniger Aufwand in der Konstruktion und zum anderen durch weniger Kosten in der Fertigung, weil mehr Gleichteile produziert und weniger Werkzeuge gebraucht werden.

Beschleunigte Konstruktion
Große Fortschritte in der Produktentwicklung sind hauptsächlich der 3D-CAD-Konstruktion zuzuschreiben. Es hat allerdings mehr als ein Vierteljahrhundert gedauert, bis aus den bockigen Programmen der 70er-Jahre die komfortablen Konstruktionssysteme von heute entstanden, die einfach zu bedienen und leicht zu erlernen sind. Selbst komplexe Baugruppen mit Hunderten oder Tausenden von Einzelteilen lassen sich heute an einem leistungsfähigen PC perfekt darstellen und beherrschen. Das digitale Modell beschreibt nicht nur die Geometrie eines Produktes, sondern auch nichtgeometrische Eigenschaften wie Material, Gewicht, Farbe, Stücklisteninformationen und mehr. Es vereinfacht alle nachfolgenden Schritte bis zur Fertigung. Die junge EspriTex GmbH entwickelte Textilfaltmaschinen von Grund auf neu mit Autodesk Inventor. Geschäftsführer Samuel Gerber schätzt: »Wir brauchten insgesamt nur etwa 20 Prozent der Konstruktionszeit, die früher in der 2D-Konstruktion für eine solche Anlage üblich war«. Dabei umfasst die Konstruktion als komplexer Prozess mehr als das Zusammensetzen von Regelkörpern, nämlich Ideenfindung, Überlegungen zu Alternativen, Anwendung technischer Prinzipien, Berechnungen und Verfahren, welche die Funktion eines technischen Produkts gewährleisten. Die Ergebnisse dieses Prozesses fließen in einem Entwurf zusammen. Die frühen Systeme waren geometriebestimmt, beschrieben nur den Endzustand eines Entwurfs und boten für die Schritte auf dem Weg dorthin recht wenig Unterstützung. Das hat sich inzwischen stark geändert. Moderne Systeme wie Autodesk Inventor helfen dem Konstrukteur sehr früh im Konstruktionsprozess mit Expertenfunktionen, die viele manuelle Tätigkeiten und Zeichenarbeit eliminieren. Mit der Einführung der funktions-bestimmten Konstruktion ließ Autodesk im Frühjahr 2005 die einfache Geometrie-dokumentation hinter sich und ermöglichte dem Konstrukteur das direkte Auslegen und Einfügen von passenden Funktions- und Maschinenelementen in den Entwurf. Das System unterstützt heute die Berechnung und automatisierte Darstellung von vielfältigen Bauteilen wie etwa kompletten Schraubenverbindungen, Wellen und Welle-Naben-Verbindungen sowie Antriebe. Auch wichtige Berechnungsverfahren sind direkt in die Lösung implementiert wie die Berechnung von Schweiß- und Lötverbindungen oder die Festigkeit von Platten. Ein großer Teil des Grundwissens des Ingenieurs wurde damit direkt in Inventor implementiert. Der ›Dubbel‹ oder ›Hütte‹ kann im Regal bleiben. Was der Konstrukteur früher auf dem Skizzenblock rechnete, erledigt jetzt die Software ? und baut die Elemente gleich ein. Die neuen Methoden bieten komfortable Funktionen, wie die Auslegung, Berechnung und das Einfügen einer Welle. Schraubenverbindungen, die häufig benutzt werden, legt der Konstrukteur als Vorlage oder ›Favoriten‹ ab. Berechnungen werden mit der Baugruppe abgespeichert und sind exportierbar, z.B. als HTML-Datei.

Routine wird übernommen
Die Lösung führt heute weitgehend automatisch häufig vorkommende technische Prinzipien, Berechnungen und standardisierte Verfahren aus. So übernimmt Inventor, in einem Umfang wie kein anderes CAD-System, zeitintensive Aufgaben des Konstruktionsprozesses, bevor überhaupt eine Geometrie erzeugt wurde, und schaltet gleichzeitig Fehlerquellen aus. Die Grundlagen und Erläuterungen der Berechnungen, Formeln und der zu Grunde liegenden Theorien, findet der Konstrukteur im ›Handbuch für Konstrukteure‹, das ist eine bequem und online zu lesende HTML-Referenz.
Dr. Philipp Grieb


Fakten
¦ Leistungsfähige Komplexfunktionen moderner 3D-Systeme wie Inventor von Autodesk zeigen, dass der Wechsel von 2D nach 3D viel Zeit spart.
¦ Die Standardisierung und Automatisierung wichtiger Methoden beschleunigt den Ablauf der Konstruktion und hilft Fehler zu vermeiden.

Ausgabe:
:K 01/2007
Unternehmen:
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