Vom Design zur Konstruktion

Industriedesign - Um schnell am Markt zu sein, arbeiten Designer und Konstrukteure simultan an ihren Produkten. Das erfordert reibungslosen Austausch von Produktdaten und -ideen. Deshalb können Kreative bei der Wahl ihrer Werkzeuge auf CAD-Kompromisse eingehen.

06. Juni 2006

Innovationskraft ist ein Wettbewerbsvorteil. Designer und Ingenieure der BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH müssen nicht nur ständig neue Ideen entwickeln, aus den Ideen müssen immer schneller marktreife Produkte entstehen. »Bei den kleinen Hausgeräten liegen manchmal nur ein paar Wochen zwischen dem ersten Designentwurf und dem fertigen Prototypen«, sagt Jörg Schröter, der bei der BSH markenübergreifend für das Design von Bügeleisen und Staubsaugern verantwortlich ist. Gleichzeitig nehmen die Produktvarianten rasant zu, um immer mehr Nischen abdecken zu können.

Schneller von der Idee zum Produkt

Durch optimierte Innovationsprozesse hat es die BSH geschafft, den Zeitraum von der Produktidee bis zur Markteinführung noch einmal um 25 Prozent zu verkürzen. Eine wichtige Rolle spielt die durchgängige Prozesskette vom Produktdesign bis in die Fertigung auf der Basis der CAD-Software Unigraphics NX, die konzernweit derzeit auf über 400 Arbeitsplätzen im Einsatz ist. »Es ist die Philosophie von BSH, weltweit für den gesamten Entwicklungsprozess mög­­lichst nur ein CAD-Programm ein­zusetzen, um Schnittstellenprobleme zu vermeiden. UnigraphicsNX ist ein Kompromiss, mit dem alle leben können«, erläutert Schröter. Den sechs Designern im Bereich der Consumer Products stehen zur Zeit drei NX-Arbeitsplätze zur Verfügung.

Das Design für die verschiedenen Marken definiert die BSH überwiegend selbst. Fünf hauseigene Designgruppen kümmern sich in München darum, dass die großen Hausgeräte ein klares Markenprofil erhalten. Im Unterschied dazu haben die Designer der kleinen Hausgeräte mehrere Hüte auf: Jörg Schröters Herausforderung besteht darin, mit minimalem Aufwand ein Maximum an Differenzierung zu erreichen, damit sich die Geräte am Point of Sale nicht ›kannibalisieren‹. Gleichzeitig sollen sie möglichst viele Gleichteile haben, damit sie kostengünstig gefertigt werden können - ein Spagat, wie Schröter sagt.

Was unterscheidet einen Staubsauger von Siemens von einem Bosch-Gerät? »Siemens ist die innovativere Marke mit einer technischen Strenge, während Bosch spürbare Qualität mit emotionalem Touch verbindet«, erläutert Schröter, »wobei die Differenzierung bei Staubsaugern oder Bügeleisen viel schwieriger ist als bei Großgeräten, da sie viele Freiformflächen enthalten, die immer emotionaler sind als eine Regelgeometrie.«

Die Staubsauger der ›Formula‹-Klasse und der ›Technopower‹-Serie sind ein Beispiel für das Spagat beim Mehrmarkendesign. Im Unterschied zu den High-End-Geräten, verwenden die beiden Produktlinien für das mittlere Preissegment eine gemeinsame Unterschale. Von oben betrachtet weisen sie deshalb eine identische Außenkontur auf. In der Seitenansicht kaschiert am Bosch-Gerät ein zusätzlicher Griff mit rundem Drehpunkt die gemeinsame Trennebene. Er dient zugleich als Schalter. Das Siemens-Gerät hat ein kantigeres Stufenheck und wirkt auch durch die Form der Bedienelemente und Ausblasschlitze gradliniger.

Das Innenleben der beiden Staubsauger ist fast identisch, was nicht heißt, dass die Designer von einem fertigen ›Package‹ ausgingen. Aufbau und Außenschale entstanden in einem integrativen Prozess, in dem Designer und Konstrukteure permanent Ideen und Daten austauschten. »Wir stellen zuweilen den technischen Aufbau in Frage, wenn uns zum Beispiel Größe oder Propor­tionen nicht passen«, sagt Schröter, »oder wir machen uns darüber Gedanken, wie wir das Zubehör im Gehäuse unterbringen.«

Erste Skizzen auf Papier

Seine ersten Ideen skizzierte Schröter mit dem Bleistift aufs Papier und übertrug sie dann von Hand in ein einfaches Schaummodell, um sich ein Bild von den Proportionen zu machen. Zu welchem Zeitpunkt im De­sign­­prozess die ersten CAD-Modelle aufgebaut werden, ist von Produkt zu Produkt und von Anwender zu Anwender verschieden. Wenn es sich anbietet, für verschiedene Varianten eine Form von der anderen abzuleiten, beginnt man schon ganz früh mit der CAD-Modellierung. Bei Geräten mit vielen Freiformflächen erfolgt der CAD-Einstieg meist erst dann, wenn das Grundkonzept steht. Um Problempunkte frühzeitig zu erkennen, bauen die Designer auch ihre Konzepte schon am CAD-System auf und ändern sie simultan zu den Designflächen.

Die CAD-Modelle auf dem Wege der Flächenrückführung zu erzeugen, lohnt sich in

seinem Arbeitsbereich nicht, wie Schröter sagt, der diese Technik vor einigen Jahren schon mal ausprobiert hat. »Man erhält ein unnötig genaues Abbild des Schaummodells, das sich außerdem nicht mehr vernünftig ändern lässt, weil es aus zu vielen Flächensegmenten besteht. Größere Flächen über ein paar Punkte aufzubauen und dann zu verschneiden, ist nicht nur schneller, sondern ergibt auch eine bessere Flächenspannung. »Wir versuchen, die Flächen mit so wenig Punkten wie möglich aufzubauen, da man sonst einen Sack Flöhe zu

hüten hat«, sagt Schröter.

Die in Unigraphics NX erzeugten Flächenmodelle lassen sich über parametrische Beziehungen miteinander verknüpften, was für den Anwender anfänglich Mehrarbeit bedeutet, weil er die Abfolge der Modellier­operationen festlegen muss. Das ist zwar nicht gerade förderlich für den kreativen Prozess, hat aber den Vorteil, dass sich die Daten hinterher schneller ändern lassen. Die Außenhaut eines Staubsaugers muss beinahe Class-A-Ansprüchen genügen, da es sich um Hochglanzflächen handelt, in denen jede Unregelmäßigkeit ins Auge fällt. Unigraphics erzeugt Flächen sehr guter Qualität, und es gibt in der Software auch Analysetools, mit denen man ihre Qualität anhand der Reflektionskurven prüfen kann. »Insgesamt könnte das System bei der Modellierung etwas fehlertoleranter sein, um schneller mal Flächen aufbauen zu können, die noch nicht den hohen Ansprüchen an die Genauigkeit genügen müssen.«

Die Designer gestalten im Wesentlichen die sichtbaren Außenflächen, unter Berücksichtigung fertigungstechnischer Aspekte wie Entformungsschrägen oder vorgegebene Wandstärken. Die Verrippungen und andere mechanische Elemente im Innenraum zu modellieren, ist Aufgabe der Konstrukteure, die sehr einfach auf die Daten der Designer zugreifen können. »Wir arbeiten mit Mastermodell und Referenzen, das heißt unsere Designflächen sind mit dem Konstruktionsbaum verlinkt, so dass der Konstrukteur sein Modell jederzeit mit den aktuellen Flächen aufrufen kann«, erläutert Schröter. Die einheitliche Systemumgebung erleichtert nicht nur den Datenaustausch, sondern auch die Abstimmung mit der Konstruktion, die sich an einem ganz anderen Standort befindet. Um bestimmte Detailfragen zu erörtern, veranstalten die verteilten Teams regelmäßig Online-Konferenzen mit dem JT Browser, in denen sie ein abgespecktes Modell gleichzeitig betrachten, drehen und mit Anmerkungen versehen können. Bei größeren Änderungen muss man sich allerdings doch zusammensetzen. Für die Konstrukteure hat der durchgängige CAD-Einsatz den Vorteil, dass sie qualitativ hochwertige Designdaten bekommen, die sich auch in den Folgeprozessen gut weiterverarbeiten lassen. Das gilt insbesondere für die Werkzeugkonstruktion, die ausgehend von den 3D-Daten ihre Spritzgießformen aufbaut, aber auch für andere Bereiche. »Die Grafiker können schon mit der Verpackungsgestaltung loslegen, wenn das Grobkonzept im CAD steht«, sagt Schröter, »und die Fertigungsplaner können sich frühzeitig überlegen, wie die Montagelinie aussehen muss. Der durchgängige Einsatz von Unigraphics NX ermöglicht ein Concurrent Engineering aller am Produktentstehungsprozess beteiligten Bereiche.«

Mit Hilfe von Lasersintern oder Stereolithografie lässt die BSH von den CAD-Modellen heute sehr frühzeitig die ersten Muster- und Prototypenteile herstellen, um beispielsweise ihre thermische oder mechanische Belastbarkeit zu prüfen oder ein Gefühl für ihre Haptik zu bekommen. »Wir nehmen lieber ein paar Iterationen mehr in Kauf, wenn wir dadurch schneller zum optimalen Ergebnis kommen«, sagt Schröter. »Wir geben oft die Daten freitags zum Rapid Prototying und haben am folgenden Dienstag die fer­tigen Gehäuseteile.« Aus Gründen der Geheimhaltung werden viele Teile auf den hauseigenen RPD-Anlagen gefertigt. Auch Präsentationsmodelle werden mit RPD-Verfahren hergestellt oder aus dem Vollen gefräst, denn die Freigabe des Designs erfolgt bei der BSH grundsätzlich am lackierten Volumenmodell. Fotorealistische Darstellungen nutzen die Designer im Bereich Consumer Products bei der Projektarbeit kaum, obwohl die Software über sehr passable Rendering-Funktionen verfügt.

Wenn das Design eines Geräts steht, lässt sich dank des parametrischen Modellaufbaus die Markendifferenzierung schneller umsetzen, wie Schröter sagt: »Man legt die Schnittstellen und gemeinsamen Elemente fest und arbeitet dann die Unterschiede heraus. Zwar versuche ich normalerweise, die Geräte für die verschiedenen Marken parallel zu gestalten, aber manchmal muss man das erste Design vorantreiben, sonst macht man auch alle Schleifen und Irrwege mehrmals durch.«

Michael Wendenburg

Erschienen in Ausgabe: 04/2006