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Class-A-Flächen: Fein beobachtet

Bei der Produktentwicklung spielt zumindest bei Autos sowie bei hochwertigen Konsumgütern und einigen technischen Erzeugnissen das ästhetische Äußere eine besondere Rolle. Aber was macht das besondere Äußere aus? Neben dem originären Design eines Produktes sind auch die Anmutung der Oberfläche und damit die Güte des Flächenmodells für das optische Erscheinungsbild entscheidend. Was unterscheidet ein gewöhnliches Flächenmodell von einem hochwertigen, glatten Flächenmodell mit Class-A-Qualität?

An Automobilen aller Klassen sind Class-A-Flächen besonders prominent. Modelliert werden dabei nicht mehr nur die Außenhaut und das Armaturenbrett, sondern beispielsweise auch die Motorabdeckung bei Fahrzeugen der Premium-Kategorie, oder die Sitze und andere Einzelteile eines Fahrzeuges. Class-A-Flächen sind aber auch an anderen hochwertigen Design-Gütern zu finden, unter anderem an Badeamaturen oder Besteckteilen, um nur einige zu nennen. Sogar in der Luftfahrtindustrie – zum Beispiel beim Design der Flugzeugaußenhaut, der Flügel oder der Triebwerke – und in anderen technischen Gebieten wie bei der Definition von Rotorblättern oder anderen Flügelrädern spielt das Flächendesign eine besondere Rolle.

Da sich die Entwicklungsprozesse verkürzen und die einzelnen Prozessschritte immer enger aneinander rücken und sich oft schon überlappen, muss auch der Design-Prozess im Kontext einer durchgängigen Produktentwicklung gesehen werden. Die beteiligten Programme – vom Design bis zur technischen Berechnung – müssen deshalb möglichst konvertierungsfrei an einem einheitlichen und durchgängig genutzten Datenmodell arbeiten. Unter den Class-A-Flächenmodellierern ist Icem Shape Design das bislang einzige System, das vollständig in die Catia-Entwicklungsumgebung integriert wurde.

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Class-A-Software in die Prozesse integrieren

Das ermöglicht es Designern, Class-A-Modelleuren und Ingenieuren eng zusammen zu rücken und parallel am gleichen Datenmodell zu arbeiten. Sinnvoll ist diese integrierte Arbeitsweise überall dort, wo hochwertige Freiformflächen maßgeblich auf den optischen und haptischen Eindruck, den ein Produkt erwecken soll, Einfluss haben.

Zwar gibt es keine allgemeingültige Definition für Class-A-Flächen, sie folgen jedoch einem sehr hohen Anspruch an die mathematische Präzision bei der Berechnung der Flächen und der Übergänge zwischen benachbarten Flächen. Sichtbar wird das Ergebnis dieser Qualitätsansprüche sofort, wenn sich bei einem Fahrzeug bei Lichteinfall Reflexionen im Lack widerspiegeln.

Die Ingenieure von OEM, Tier-1- und Tier-2-Zulieferern kämpfen sich teilweise durch 20 und mehr Änderungsschleifen für nur eine Komponente. 3D-Daten sind dabei zur Überprüfung der Machbarkeit unerlässlich. Kommt es dabei zu Änderungen, die eine Auswirkung auf die Hülle des Produktes haben, muss sequenziell zunächst das Design geändert und dann müssen die Daten wieder neu an die Berechnungssoftware übergeben werden – und das bei jeder Änderungschleife. Dieser sequenzielle Prozess lässt sich parallelisieren. Die integrierte Class-A-Flächenmodellierung innerhalb einer CAD- und PLM-Landschaft sichert, dass Änderungen immer auch auf die Definition der Produkthülle Rücksicht nehmen und somit auch bei häufigen Änderungen die Ästhetik des Produktes im Sinne des Designers aufrecht erhalten bleibt.

Mit Icem Shape Design entstehen hochwertige Class-A-Flächen nicht mehr als isolierte Daten. Stattdessen lassen sie sich direkt in einem integrierten Entwicklungsprozess mit einer einheitlichen Datenbasis nutzen – für Machbarkeitsuntersuchungen, die Überprüfung der Einhaltung der Package-Definition, der Konzeptstimmigkeit und der Ausstattungsvarianten. Der durchgängige Workflow in der Produktentwicklung und die Assoziativität der Entwürfe war einer der Schwerpunkte bei der Entwicklung von Icem Shape Design. Beispielsweise lässt sich aufgrund der Assoziativität die Zeit für das Modellieren von Wiederholteilen, wie sie zum Beispiel an einem Kühlergrill auftreten können, erheblich verkürzen.

Die richtige Form von Anfang an

Mit Icem Shape Design können Konstrukteure und Designer ihre Ideen zunächst in einer freien Form am Computer entwerfen oder Datenmodelle aus 3D-Scans und frühere Entwürfe weiter entwickeln. Diese Entwürfe kann der Modelleur dann im CAD-System über »Handles« zurechtzupfen. Da Icem Shape Design in Catia integriert wurde, ist die Nutzung der Datenmodelle für nachfolgende Schritte im Engineeringprozess jederzeit möglich. Änderungen am Flächenmodell können nach Bedarf durchgeführt werden und stehen aufgrund der assoziativen Geometrie sofort in Catia zur Verfügung.

Neben der parallelen Nutzung des Entwurfes und insbesondere der hohen Flächengüte des Endproduktes sind die vielfältigen Analyse- und Modellier-Funktionen von Icem Shape Design entscheidend für die Anwender. Wird bei der Arbeit mit dem System die Geometrie einer Fläche geändert, so lassen sich die Auswirkungen dieser Änderung über ausgefeilte Diagnose-Funktionen in Echtzeit sichtbar machen. Der Flächenmodelleur erhält sofort eine Rückmeldung über die Qualität und die optische Anmutung der Fläche. Ein Beispiel für solche Diagnose-Funktionen sind die verschiedenen Abstands-Analysen und das Setzen von Highlight-Schattierungen. Aber auch Spiegelungen und Beleuchtungsstudien mit verschieden Lichtquellen unterstützen den Designer bei seiner Arbeit. Zu den interessanten Möglichkeiten gehört auch die Gap-Funktion. Während vor einigen Jahren noch Fugen von mehreren Millimetern zwischen Karossieriebauteilen akzeptabel waren, werden diese heute aus ästhetischen Gründen so gering wie möglich gehalten. Durch die Gap-Funktion kann bereits im frühen Designstadium der Fugenverlauf konstruiert und obwohl sich dieser während des Designprozesses häufig ändert, wird er automatisch an alle Flächenänderungen angepasst. Viele weitere Besonderheiten von Shape Design verbergen sich in mathematischen Feinheiten der Beziér-Mathematik. Beispielsweise erreicht der Designer eine qualitative Verbesserung von herkömmlichen Flächen durch die Umwandlung in Beziér-Flächen, was eine automatische Reduzierung der Datenmenge (Patch from Patches) zur Folge hat.

Class-A-Flächenmodellierung ist nicht nur für die Mobilitätsindustrie, sondern auch für viele Erzeugnisse der Konsumgüterindustrie von entscheidender Wichtigkeit. Das gilt vor allem dann, wenn sich Produkte weniger durch ihre technischen Eigenschaften, sondern durch ihre Qualitätsanmutung und ihr Design voneinander unterscheiden. Zugleich können im Zeitalter der integrierten Produktentwicklung die Modellierung und die Konstruktion des Produkts nicht mehr lösgelöst voneinander stattfinden. Catia-Anwender können in diesem Zusammenhang von dem integrierten Class-A-Flächenmodellierer Icem Shape Design profitieren. -fr-

ICEM Technologies GmbH, Hannover Tel. 05 11/98 48 6, http://www.icem.com

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