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Neue Werkzeuge unterstützen den Konstrukteur

Diese Arbeitsweisen machen sichtbar, dass Konstrukteure und Ingenieure in der Produktentwicklung nicht mehr alleine auf ihre CAD- und Simulationsdaten angewiesen sind. Zukünftig wird die Entwicklung weiter in Richtung intelligenter 3D-Modelle, digitaler Zwillinge und Automatisierung in der Konstruktion gehen. Das bedeutet auch den Einsatz neuer Tools.

Manche dieser Werkzeuge sind in der CAD-Software integriert oder werden es zukünftig sein. Darunter befinden sich beispielsweise Funktionen, die bereits während der Konstruktion rückmelden, ob das Produkt produzierbar ist und was es kostet. Dann kann bereits in diesem Stadium entschieden werden, ob es sinnvoll ist, das Bauteil für die angegebenen Kosten herzustellen. Reicheneder ist sich sicher, dass sich solche Werkzeuge noch weiter verbreiten werden; bei Autodesk sind sie bereits im Generative-Design-Tool enthalten.

Um Produkte schneller entwickeln und flexibler auf Sondermodelle reagieren zu können, sind Regeln und Standardisierung nötig, die bestimmte Abläufe während der Konstruktion automatisieren. Wird ein Bauteil erstmalig verwendet, versieht es der Ingenieur mit seinem Wissen und mit Konstruktionsregeln: So hat das Bauteil zum Beispiel eine bestimmte Länge. Will man es länger haben, ist mehr Festigkeit nötig – vielleicht über Stützen. Diese regelbasierte Konstruktion ist heute schon in CAD-Systemen integriert. Sie unterstützt die Standardisierung und spart Kosten, wenn viele Bauteile wiederverwendet werden können.

Noch weiter gehen Entwickler, wenn sie Baugruppen oder kompletten Komponenten einer Maschine zusätzliche Intelligenz verleihen. Reicheneder nennt das Beispiel einer Lichtschranke, die zunächst nur eine Geometrie hat. Ihre Intelligenz erhält sie, indem man definiert, welche Spannung sie für ihren Betrieb benötigt oder wann sie reagiert. Diese gespeicherten Informationen stehen später für jeden verfügbar in einer Bibliothek und ergänzen somit das Gesamtmodell.

Im nächsten Schritt werden auch Zusatzinformationen aus anderen Disziplinen mit in das Modell eingebracht. Will der Kunde beispielsweise für seine Maschine einen Motor eines anderen Herstellers, dann muss der Software-Ingenieur direkt sehen, ob er mit dem neuen Motor die erforderlichen Kennlinien erreichen kann beziehungsweise welche Parameter sich dadurch in der Konstruktion ändern. Erst wenn solche Systeme aufgebaut sind, kann schnell auf kundenspezifische Aufträge in Losgröße 1 reagiert werden.

Kunden in die Produktentwicklung mit einbeziehen

Welche Möglichkeiten sich eröffnen, wenn man die Standardisierung weiterführt, zeigt Mabey Bridge: Das Unternehmen bietet den Bau von Brücken an, die der Kunde vorher selbst online konfiguriert hat. Über eine Plattform stellt Mabey Bridge also seine Konstruktionen wiederum anderen zur Verfügung. Anhand der hinterlegten Regeln generieren sich die Entwürfe für die ausgewählten Brücken automatisch.

Wer nicht ganz so weit gehen will, kann durch das Einbinden des Kunden in die Produktentwicklung aber dennoch Zeit und Kosten sparen. Bisher werden smarte Maschinen gefertigt und dann beim Hersteller oder beim Kunden getestet – als reale, aufgebaute Maschine. Hat der Kunde dann Änderungswünsche, wird es aufwendig. Im schlimmsten Fall rennt der Hersteller regelrecht seiner Maschine hinterher und versucht, die Wünsche des Kunden am „lebenden Objekt“ zu erfüllen.

Laufen alle Aspekte und damit alle beteiligten Disziplinen einer Maschine auf einer Plattform zusammen, entsteht ein digitaler Zwilling. Mit dessen Hilfe können die Entwickler können bereits virtuell alle Tests durchführen, während der Kunde über Virtual Reality seine Maschine sehen kann, bevor sie überhaupt gefertigt wurde. In diesem Stadium lassen sich abgesicherte Entscheidungen am 1:1-Modell treffen, Änderungen sind ohne hohen Aufwand möglich.

Neue Wege in der Produktentwicklung einschlagen

Für viele Unternehmen sind solche veränderte Arbeitsweisen große Einschnitte. Reicheneder warnt jedoch davor, sich zurückzulehnen, weil „das schon immer so funktioniert hat“. „Die größten Hindernisse sind, dass man Digitalisierung nicht intensiv genug betreibt und sich auf den Erfolgen ausruht“, gibt er zu bedenken. Um den innovativen und auch schnellen Maschinenbauern beispielsweise aus Taiwan oder China Paroli bieten zu können, müssen neue Wege in der Produktentwicklung eingeschlagen werden.

Das kann der Einsatz moderner Kommunikationstools wie Slack oder Teams sein, die aufwendige Meetings ablösen, oder weltweit verteilte Remote-Arbeitsplätze, die über VR gemeinsam an Modellen arbeiten. So hat zum Beispiel der Automobilhersteller Ford während der Coronakrise seine Skepsis gegenüber Cloud-Technologien aufgegeben und innerhalb von zwei Tagen die gesamte globale Design-Abteilung virtualisiert. Sie wurde mit VR-Technik ausgestattet, um hierüber Design-Reviews zu machen.

Die Coronakrise hat gezeigt, wie schnell sich Veränderungen vollziehen können – gezwungenermaßen. Das hat einen Prozess in Gang gesetzt, der schnelle Lösungen geliefert hat und er bietet jetzt die Chance, auch in die Zukunft der Produktentwicklung zu investieren.

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