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Von 2D zu 3D - aber wie? Parametrisch oder Explizit?

Auch wenn die Vorteile des 3D-Einsatzes unbestreitbar sind, konstruieren immer noch viele Unternehmen in 2D. Der Schritt in die 3D-Welt ist eben auch mit Unwägbarkeiten verbunden. Viele sind unsicher, welcher Modellieransatz ihnen die meisten Vorteile bietet. Rat kann man sich bei einem Berater holen, der Erfahrung mit beiden Ansätzen hat, wie es neulich Franco Schmidt, Konstruktionsleiter der Firma Schmelz Sondermaschinenbau, getan hat. Lesen Sie Auszüge aus seinem Gespräch mit dem Systemhaus Inneo Systems GmbH.

Inneo: Ihre Frage nach dem richtigen 3D-System lässt sich nicht so einfach beantworten, Herr Schmidt. Es gibt zwei Ansätze, in 3D zu modellieren, nämlich parametrisch und explizit, die beide ihre Vorteile haben. Sie sollten den wählen, der am besten zu Ihrer Konstruktions-Strategie passt. Wenn ich Sie richtig verstanden habe, entwickeln Sie keine Serienprodukte, sondern komplexe Sondermaschinen. Wo liegen Ihre Herausforderungen?

Schmidt: Da unsere Aufträge sehr kundenspezifisch sind, ist die Einhaltung der vereinbarten Liefertermine unsere größte Schwierigkeit. Die Maschinen müssen in wenigen Monaten fertig sein, obwohl wir bei der Auftragserteilung manchmal noch gar nicht genau wissen, wie sie im Detail aussehen werden.

Inneo: Wie arbeiten Sie heute in der Konstruktion?

Schmidt: Wir konstruieren unsere Maschinen noch komplett in 2D, weil wir viele vorhandene Komponenten verbauen und nie die Zeit hatten, unsere Leute wochenlang auf Schulung zu schicken und das alles in 3D nachzumodellieren.

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Inneo: Sie brauchen also ein 3D-System, mit dem ihre Konstrukteure möglichst schnell produktiv arbeiten können?

Schmidt: Nicht nur unsere Konstrukteure. Wir brauchen ein System, das auch für unsere Technischen Zeichnerinnen und Zeichner einfach zu erlernen und zu bedienen ist.

Inneo: Kümmern sich Ihre Konstrukteure immer um dieselben Maschinentypen oder kann das auch mal wechseln?

Schmidt: Nein, das wechselt. Die Zusammensetzung der Teams ändert sich dynamisch. Wenn es eng wird, müssen die Kollegen aus einer anderen Gruppe einspringen und an der Konstruktion mitarbeiten.

Inneo: Arbeiten Sie in der Entwicklung mit externen Partnern und Zulieferern zusammen?

Schmidt: Eine dauerhafte Partnerschaft haben wir nur mit einer Gießerei. Wir schicken denen die Zeichnungen der fertigen Teile und die bauen für uns dann in ihrem 3D-System das Rohteilmodell mit dem ganzen gusstechnischen Drumherum auf. Es wäre natürlich schon gut, wenn die künftig unsere 3D-Daten direkt aufbereiten und wir sie mit den Änderungen wieder in unser System einlesen könnten. Das würde enorm Zeit sparen.

Inneo: Da haben Sie recht. In welcher Phase des Entwicklungsprozesses wird bei Ihnen denn am meisten geändert?

Schmidt: Vor allem hinten im Prozess, weil unsere Kunden oft noch neue Anforderungen durchgeben. Außerdem gibt es gerade bei Neuentwicklungen viele Änderungen, die sie nicht vorhersehen können, beispielsweise weil sie erst bei Anlauf der Fertigung feststellen, dass sie bestimmte Toleranzen nicht oder nur mit einem enormen Aufwand einhalten können. Dann muss man das Bauteil eben noch mal umkonstruieren, um aus einem Blechteil beispielsweise ein Frästeil zu machen. Durch 3D wollen wir mehr Dinge am Rechnermodell ausprobieren und optimieren.

Inneo: Wie wichtig ist für Sie bei Neuentwicklung die Verwendung der vorhandenen Konstruktionen und Konstruktionsdaten?

Schmidt: Sehr wichtig, denn die meisten unserer Produktneuheiten bauen auf etwas Bestehendem auf. Dass wir eine Maschine von Grund auf neu entwickeln, kommt zwar auch vor, aber in der Regel gehen wir von einer bestehenden Maschine aus und entwickeln bestimmte Funktionen und Module neu, um sie noch schneller und produktiver zu machen, um bestimmte Kundenanforderungen besser zu erfüllen. Deshalb ist es für uns ganz wichtig, bestehende Konstruktionen flexibel weiter verwenden und schnell mit möglichst wenig Aufwand den neuen Anforderungen entsprechend umwidmen zu können.

Inneo: Das heißt mit anderen Worten, sie wollen auch ihre bestehenden 2D-Daten in der neuen 3D-Umgebung weiter verwenden können?

Schmidt: Es sollte zumindest möglich sein, die 2D-Geometrien ohne Probleme in das 3D-System einzulesen und ausgehend davon mit wenig Aufwand ein Modell zu erzeugen.

Inneo: Folgen die Anpassungs- und Änderungskonstruktionen bestimmten Regeln, die man vielleicht in den Konstruktionsmodellen abbilden sollte?

Schmidt: Die meisten Änderungen an Bauteilen und Baugruppen werden durch neue funktionale oder technische Anforderungen bestimmt und sind von daher noch nicht bekannt, wenn wir das erste Modell erzeugen. Davon abgesehen durchlaufen auch neue Modelle bis zur Freigabe gravierende Änderungen. Unsere Konstrukteure werfen ihre Konzepte im Laufe der Entwicklung manchmal komplett über den Haufen, weil sie eine Idee für eine bessere oder kostengünstigere Lösung haben.

Inneo: Verstehe. Wie hoch ist Ihre Fertigungstiefe heute noch?

Schmidt: Theoretisch sehr hoch, das heißt wir können außer Guss und Kunststoff fast alles selber herstellen und tun das für den Prototypenbau auch, um schnell und flexibel zu sein. Wir haben eine leistungsfähige Blechfertigung und einen relativ modernen Maschinenpark für die spanende Bearbeitung. In der Praxis lassen wir aber viele Serienteile heute aus Kapazitätsgründen extern fertigen und bearbeiten.

Inneo: Können Sie sich vorstellen, in absehbarer Zeit auf 2D-Zeichnungen zu verzichten?

Schmidt: Ich kann mir vielleicht vorstellen, auf das Medium Papier zu verzichten, aber nicht auf die Zeichnung als Informationsträger. Wir arbeiten viel mit externen Fertigungspartnern in Osteuropa zusammen und da ist die Zeichnung das relevante Dokument für alle vertragsrelevanten Absprachen. Davon abgesehen benötigen wir auch intern weiterhin 2D-Daten, denn wir haben eine durchgängige Prozesskette für die Blechfertigung aufgebaut, die wir weiterhin nutzen wollen.

Inneo: Lassen Sie mich Ihre Anforderungen noch mal kurz zusammenfassen.

1. Sie benötigen ein 3D-System, um ihre Maschinen schneller entwickeln und kundenspezifisch anpassen zu können.

2. Das System soll möglichst schnell zu erlernen und einfach zu bedienen sein, weil Sie keine Zeit für eine lange Einarbeitung haben.

3. Sie möchten Ihre alten 2D-Daten bei Neuentwicklung möglichst komfortabel in die 3D-Welt übernehmen.

4. Ihre Konstrukteure müssen bei Engpässen in der Lage sein, mit den 3D-Daten von Kollegen weiter zu arbeiten und diese schnell zu ändern.

5. Weder bei Neu- noch bei Anpassungskonstruktionen lässt sich vorhersehen, was genau geändert werden muss.

Schmidt: Ja, so kann man unsere Bedürfnisse zusammenfassen.

Inneo: Wie Sie wissen, können unsere Kunden zwischen parametrischer und expliziter Modelliertechnik wählen, weil wir Ihnen mit den PTC-Lösungen Pro/Engineer und CoCreate Modeling beides anbieten. In Ihrem Fall würde ich zum expliziten Modellieren tendieren, weil es Ihren Anforderungen und Ihrer Arbeitsweise am nächsten kommt.

Schmidt: Inwiefern? Wie funktioniert das explizite Modellieren?

Inneo: Der wesentliche Unterschied zwischen beiden Modellieransätzen ist, dass der Konstrukteur sein Modell mit einem parametrischen System über Features, Maße und Beziehungen definiert, während er beim expliziten Ansatz direkt mit der Modellgeometrie interagiert. Vorteil der Parametrik ist, dass man Modelle sehr schnell ändern und davon Varianten ableiten kann, wenn die Änderungen vorhersehbar sind. Explizite Modelle können hingegen auch in fortgeschrittenem Entwicklungsstadium noch radikal geändert werden, ohne wissen zu müssen, wie sie ursprünglich aufgebaut waren. Man kann also sehr einfach an den Modellen von Kollegen weiter konstruieren oder importierte 2D- und 3D-Daten weiter verarbeiten. Erfahrungsgemäß ist auch die Ableitung von 2D-Zeichnungen mit diesem Modellieransatz sehr komfortabel. Das explizite Modellieren ist außerdem sehr einfach zu erlernen: Nach ein paar Tagen Schulung können die Mitarbeiter selbständig mit dem System arbeiten und sind sehr schnell auf dem alten Produktivitätsstand. Aus diesen Gründen, würde ich Ihnen die PTC-Software CoCreate Modeling empfehlen.

Die Firma Schmelz hat sich zur Entscheidungsfindung, ob das explizite Modellieren der richtige Ansatz für ihre spezifische Konstruktions-Strategie ist, die Personal Edition von CoCreate Modeling unter www.cocreate.de/ModelingPE2.cfm heruntergeladen. Diese Testversion steht allen Interessierten kostenlos zur Verfügung. Beratung bietet die Firma Inneo Solutions GmbH.

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