Variantenkonstruktion

Interview - Modellkomponenten wiederzuverwenden und Ressourcen optimal zu nutzen resultiert in effizienter Konstruktion. Designautomatisierung in 3D-CAD ermöglicht dem Anwender unter anderem durch parametrisches Abgleichen der Komponenten produktives und zeitsparendes Arbeiten.

23. August 2005

Herr Spieler, die Industrie stellt zunehmend auf eine Konstruktion in 3D um. Warum?

Spieler: Es gibt viele Argumente für die 3D-Konstruktion. Faktoren wie schnellere Komponenten- und Produktentwicklung, auch komplexer Projekte wie Anlagen oder Maschinen mit vielen Bauteilen, sprechen ebenso wie die möglichen Kostensenkungen für den Wechsel zu 3D. Die Fähigkeit einer 3D- CADSoftware, die Paßgenauigkeit und Toleranzprobleme anhand integrierter Konstruktionsprüfungstools und Visualisierung weit vor der Konstruktion der Modelle zu erkennen und zu beheben, spart Zeit und Geld. 2D-Zeichnungen können dazu führen, daß Fehler und Ungenauigkeiten durch Fehlinterpretation lange unentdeckt bleiben, und im schlimmsten Fall erst bei der tatsächlichen Konstruktion zum Vorschein kommen. Nach wie vor sind 2D-Zeichnungen aber das Lieferobjekt. Daher leitet eine 3D-Software die 2D-Zeichung nahezu automatisch ab, wodurch der Konstrukteur viel Zeit spart. Ebenfalls zeitsparend ist die Datenverwaltung in modernen 3D-CAD-Applikationen. Verwaltungstools für Konstruktionsdaten wie PDMWorks erleichtern dem Anwender die Aufbewahrung und Verwaltung aller Zeichnungen und Modelle durch einen übersichtlichen Aufbau. Eine sinnvolle Verwaltung ermöglicht Ressourcennutzung und Standardisierung.

Standardisierung ist in jedem Geschäftsbereich verbreitet. Welchen Nutzen bringt sie der Konstruktion?

Es ist bekannt, daß Unternehmen von der Wiederverwendung vorhandener Modelle profitieren. Das gilt im Vertrieb genauso wie in der Konstruktion. Mit der Variantenkonstruktion kann nicht nur Geld, sondern vor allem auch wertvolle Zeit gespart werden. Das Lösungskonzept bestehender Modelle wird für neue Konstruktionen wiederverwendet, vorhandene Ressourcen werden optimal eingesetzt. Lediglich bestimmte Komponenten, Bemaßungen oder Details werden geändert, angepaßt oder weggelassen. So wie in anderen Geschäftsbereichen verringert die mehrfache Verwendung einer Lösung oder Komponente die Kosten und den Aufwand für Einzelprodukte. Auch die Mehrfachverwendung von Designkomponenten wirkt sich positiv auf die Unternehmensleistung aus. Bei der Erstellung von Modellen, die auf Varianten beruhen, kommt die Parametrik zum Einsatz. Es ist zwingend notwendig, daß die Beziehung zwischen einer Modifizierung und deren Auswirkung auf verbundene Einzelteile überwacht wird. Änderungen an Einzelkomponenten, wie beispielsweise unterschiedliche Bemaßungen, müssen bei abhängig verbauten Komponenten bis hin zur Stückliste unbedingt durchgängig erfolgen. Wenn das nicht der Fall ist, können Fehler entstehen, die zu spät entdeckt werden und zu Mehrkosten führen. Die Durchgängigkeit der Daten muß gesichert sein, und das vom Einzelteil bis hin zu sehr großen Baugruppen. Nur so ist die Authentizität und Funktionalität eines Modells gewährleistet. Die Konstruktionssoftware SolidWorks bietet Anwendern die Vorteile der Variantenkonstruktion durch integriertes Konfigurationsmanagement in besonders benutzerfreundlicher Art. Einzelne Komponenten sind als eigenständige Konfigurationen steuerbar, die Sichtbarkeit der Einzelteile ist ebenfalls individuell bestimmbar. Variantenkonstruktion ermöglicht in kürzerer Zeit die Konstruktion von mehr und auch komplexeren Modellen.

In der Theorie klingt das leicht. Wie aber sieht die Bedienbarkeit in der Praxis aus?

Unserer Meinung nach dürfen Konstrukteure nicht mit komplexer Programmierung aufgehalten werden, sondern sollen sich auf das Wesentliche konzentrieren können. Die SolidWorks- Software ist so konzipiert, daß sie dem Anwender die einfache Programmierung bestimmter Steuerungen und damit die Festlegung unterschiedlicher Bedingungen für die Variantenkonstruktion ermöglicht. Notwendige mathematische Berechnungen kann der Anwender durch den Einsatz von Tabellenkalkulationsprogrammen wie beispielsweise Excel in Verbindung mit der Konstruktionssoftware vornehmen. Die gelieferten Ergebnisse werden in die CAD-Software weitergegeben und steuern dort entweder die Geometrie oder blenden Einzelteile ein oder aus. Exakte Bohrungen oder der Massenmittelpunkt an einem Modell können so ebenfalls bestimmt werden. Diese komplexen Aufgaben werden ohne Programmieraufwand von den Konstrukteuren direkt ausgeführt. Die komfortable Bedienbarkeit ist ein wesentlicher Faktor in der Variantenkonstruktion. Konstrukteure müssen selbständig jederzeit auf die Komponenten zugreifen können, damit eine sinnvolle Arbeitsweise gewährleistet ist. Nur so kann die Designautomatisierung den gewünschten Effekt bringen.

Wie kann der Konstrukteur die Varianten und Komponenten optimal verwalten und nutzen?

Die verschiedenen Einzelbauteile und Varianten sind optimalerweise in Bibliotheken gespeichert und lassen sich durch einfaches Drag& rop in die Konstruktion verbauen. Bauteile und Baugruppen sind beispielsweise in Solid Works für die Wiederverwendung kategorisiert und dadurch wirtschaftlich einsetzbar. Die Authentizität und Funktionalität eines Modells muß gewährleistet sein. Darüber hinaus ist eine unbedingte Durchgängigkeit der Daten vom Einzelteil bis hin zu sehr großen Baugruppen absolut notwendig. Bei Solid Works können Unterbaugruppen mithilfe des integrierten Konfigurationsmanagements sinnvoll verwaltet und in neue Modelle eingebaut werden. Skizzen und Feature-Bemaßungen lassen sich ebenso steuern und verwalten, wie auch die Einzelteile und deren Eigenschaften. Wenn die Komponenten zusätzlich als eigenständige Konfigurationen gesteuert werden können, steht der ganzheitlichen Variantenkonstruktion nichts mehr im Weg. Jeder Konstrukteur kann selber bestimmen, nach welchem System er seine Bauteile abspeichern will, um die Variantenkonstruktion optimal zu nutzen. Die Software gibt nur ein logisches Schema vor, um dem Konstrukteur die Verwaltung zu erleichtern.

In Zeiten der Globalisierung ist es notwendig, daß eine CAD-Software eine Plattform bietet, die global anwendbar ist. Sind denn die Möglichkeiten der Variantenkonstruktion auf das Unternehmensnetzwerk begrenzt?

Es wäre wenig sinnvoll, im Zeitalter der verteilten Produktionsstandorte und Designbüros eine Lösung anzubieten, die auf das Intranet beschränkt ist. Das in SolidWorks vollständig integrierte Datenverwaltungswerkzeug PDMWorks regelt die Zugriffs- und Änderungsberechtigungen innerhalb des Unternehmensnetzwerks. Unabhängig davon, wo sich die Konstruktionsbüros befinden, kann ein Projekt auch standortübergreifend in SolidWorks realisiert werden. Durch Versionsgenauigkeit und Zugriffsberechtigungen sorgt PDMWorks für akkurate und funktionsgerechte Konstruktionen. Dies gilt abermals durch die parametrische Verwaltung für Einzelkomponenten, große Baugruppen und alle zugehörigen Konstruktionsdokumente. Außerhalb der Unternehmensgrenzen kommt das Webbasierende PDMWorks WEBPortal und das E-Mail-fähige Kommunikationswerkzeug eDrawings zum Einsatz. Per Knopfdruck kann so eine Zeichnung erstellt werden, die ein Abbild des Bauteils oder der Baugruppe darstellt. Diese eDrawing kann einfach per E-Mail versendet und auf jedem Computer ohne notwendige Zusatzapplikation betrachtet werden. Der Betrachter der Datei sieht beim Öffnen Vorschaubilder, die durch Anklicken zur entsprechenden Konfiguration führen. So können alle Varianten in einer Datei sichtbar gemacht werden. Dieses Kommunikationswerkzeug ist vor allem für Kunden oder auch Lieferanten das geeignete Mittel, sich im frühen Konstruktionsstadium durch Visualisierung in 3D ein reelles Bild des Models machen zu können. Moderne 3D-CAD-Software optimiert die Ressourcennutzung über Grenzen hinweg.

Peter Schäfer

FAKTEN

¦ Die Tabellenkalkulation wird an SolidWorks übergeben. Dort steuert sie entweder Geometrie oder blendet Komponenten ein und aus.

¦ Komplexe Aufgaben wie exakte Bohrungen werden ohne Programmieraufwand von den Konstrukteuren direkt ausgeführt.

¦ Einfache Variantenkonstruktion.

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2005