Produktentstehungsprozess

Diese Trends beeinflussen die Zukunft der CAD-Software

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Renaissance der CAD-Software

Auch bei PTC erlebt man, wie CAD-Experte Christoph von Andrian-Werburg sagt, seit zwei Jahren eine Art CAD-Renaissance. „In den Anfängen des parametrischen 3D-CAD mit Pro/Engineer in den 90ern war die Begeisterung riesig, da es möglich war Konstruktionssysteme mit Volumengeometrie zu erstellen. Die bislang führende Zeichnung war quasi ein Abfallprodukt. Danach wurde – einfach gesprochen – über Jahre hinweg zwar nur noch optimiert, jedoch haben die Potentiale neuerer Technologien wie das (I)IoT oder die erweiterte Realität den Stellenwert einer guten CAD-Lösung vor allem in den letzten zwei Jahren drastisch erhöht.“

Nahezu jedes Unternehmen im deutschen Maschinenbau setzt mittlerweile ein etabliertes 3D-CAD-Werkzeug ein. Dennoch sind längst nicht alle Potenziale gehoben. Folgende Themenbereiche haben laut den CAD-Experten noch Luft nach oben:

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  • Simulation und Optimierung
  • Datenmanagement und -austausch
  • Künstliche Intelligenz
  • Cloud Computing
  • Mechatronik
  • Konfigurationsmanagement

Simulationsgetriebene Entwicklung

Um die Herausforderungen des Marktes zu meistern, müssen Möglichkeiten zur Verkürzung der Entwicklungszeit geschaffen werden, ohne dabei an Produktqualität einzubüßen. Hier kommen Computer Aided Engineering (CAE) und Simulation ins Spiel. Dabei hat Simulation im Produktentstehungsprozess eine Doppelfunktion inne:

  • Zum einen kann sie in den ersten Designphasen die frühe Entscheidungsfindung unterstützen,
  • zum anderen dient sie in den späteren Phasen zur Validierung einer Konstruktion.

In validierender Funktion ist Simulation in der Industrie bereits weithin verbreitet. Doch den größten Beitrag zu mehr Zeit- und Kosteneffizienz leistet Simulation in den frühen Entwicklungsphasen. Damit hat diese Entwicklung auch Einfluss auf die CAD-Software. Denn wie Prof. Wartzack dazu erläutert, geht es heute bei CAD-Software auch darum, wie komfortabel und effizient Drittsysteme wie integrierte FEM-Berechnungen angesprochen werden. „Mit manchen CAD-Tools lässt sich mittlerweile sogar die frühe kreative Entwurfsphase unterstützen“, so Prof. Wartzack. Das Stichwort hier heißt Live-Simulation.

Auch bei Dassault Systèmes kommt der Simulation eine bedeutende Rolle zu, wie Burk ausführt: „Angetrieben wird dies unter anderem durch das Thema Nachhaltigkeit, da Unternehmen verpflichtet sind, alle verwendeten Materialien zu kennzeichnen oder nachzuweisen, wie Produkte am Ende ihres Lebenszyklus entsorgt werden können.“ Wenn es etwa um den ressourcenschonenden Einsatz von Material geht, lassen sich mit Simulationsanwendungen schnell und kosteneffizient Lösungsvorschläge erarbeiten, die evaluiert werden können – noch bevor das physische Bauteil oder die Baugruppe hergestellt wurde.

Künftig wird die direkte Kopplung der Solidworks-Desktopsoftware mit der 3D-Experience-Plattform das Spektrum der Optimierungsmöglichkeiten erweitern, denn dem Solidworks-Anwender stehen dann auf Simulia basierende Simulationswerkzeuge zur Verfügung.

Datenmanagement und Datenaustausch

Enormes Potenzial liegt laut PTC im Bereich des Datenaustauschs. Denn Christoph von Andrian-Werburg, CAD-Experte bei PTC, sieht den hauptsächlichen Einsatz von CAD nach wie vor als 3D-Zeichenbrett. Daraus resultierend würden alte Sorgen wie der Datenaustausch zwischen verschiedenen Formaten bestehen bleiben.

Was ist das 3D-Mastermodell?

Die 3D-Mastermodelle ermöglichen die Integration von Informationen aus verschiedenen Autorensystemen und fungieren als zentrale Informationsträger in Entwicklungsprojekten. Die Anbindung an ein PDM-System stellt Funktionalitäten wie Elementverwaltung und Privilegienverwaltung zur Verfügung.

Abhilfe schafft hier zum Beispiel der 3D-Master: Das ist ein vollständig beschriebenes Produktmodell, das neben der beschreibenden 3D-Geometrie auch die Integration aller Fertigungsinformationen (PMI) nach den „Model Based Definition“-Standards enthält. Die Technologie ermöglicht damit die Realisierung einer papierlosen Fertigung auf Basis von 3D-CAD-Modellen.

Sobald dann aber das CAD-System nicht mehr nur als Zeichnungsersatz verwendet wird, verschwindet diese Sorge zunehmend, so von Andrian-Werburg. Dies bedeute aber auch ein Umdenken in der Verwendung: das CAD-Modell muss dann als echtes Mastermodell mit allen relevanten Informationen für die Weiterverwendung und aufgebaut als Funktionsmodell für die Simulation erstellt werden. Die Mehrarbeit, die laut Scheller damit verbunden ist, lohnt sich später: „Da die Informationen in der Prozesskette später im CAM- und CMM-Prozess automatisch ausgewertet werden können, verkürzt sich der Gesamtablauf.“

Prof. Wartzack sieht in diesem Zusammenhang noch einen Trend, der besonders für kleine und mittelständische Unternehmen interessant sein dürfte: das Zusammenspiel zwischen PDM- und CAD-System. Dabei geht er davon aus, dass sich nicht die direkte Integration, sondern die Kopplung über Schnittstellen durchsetzen wird. "Gerade das verteilte globale Zusammenarbeiten der Entwicklungsinstanzen setzt voraus, dass diese Prozesse auch über CAD-PDM sehr gut abgebildet werden können", so Prof. Wartzack. Das Zusammenspiel von CAD-Systemen und weiteren Produktentwicklungstools bedarf leistungsfähiger Schnittstellen wie Step.

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Redakteurin, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht