Software

Schnell wie die Feuerwehr

Gerhard Friederici, Mannheim

Mit Solidworks wurde die Methodik zur Auslegung der Leitern optimiert, indem der komplette Leiternsatz mit Korb analysiert und entsprechend modifiziert wurde.
Mit Brandschutztechnologie auf höchstem Niveau hat sich Iveco Magirus in den letzten Jahrzehnten als zuverlässiger Partner von Feuerwehrleuten und Katastrophenhelfern weltweit etabliert. Um hier als Hersteller auch in Zukunft dem angesehenen Markenzeichen gerecht zu werden, sind immer wieder wegweisende Innovationen erforderlich, die es ermöglichen, noch effizientere Fahrzeuge und Geräte zu entwickeln und an die unterschiedlichsten Rettungskräfte auszuliefern. Zum Einsatz kommen hierfür Softwarelösungen von Solidworks.

Conrad Dietrich Magirus gründete im Jahr 1864 die erste Feuerlöschgerätefabrik nachdem er schon im Jahre 1853 als Kommandant der Ulmer Feuerwehr den Deutschen Feuerwehrverband ins Leben rief. 1872 wurde von ihm die erste freistehende Leiter vorgestellt und zwanzig Jahre später die erste 25-Meter-Zugleiter. Heute umfasst die Angebotspalette von Iveco Magirus verschiedenste Drehleitern mit einer Rettungshöhe von 24 bis 60 Meter, wobei rund 200 Leitersätze und etwa 600 Einsatzfahrzeuge pro Jahr gefertigt werden.

Die ersten CAD-Erfahrungen sammelten die Konstrukteure von Iveco Magirus vor mehr als zwanzig Jahren unter anderem mit dem 2D-CAD-System ME10. Ende der 1990er Jahre gingen dann die Anforderungen an die Produktentwicklung immer stärker in Richtung einer 3D-CAD-Lösung. Damit sollte einerseits mit Hilfe der eindeutig beschriebenen 3D-Modelle die Qualität der Konstruktionen erhöht werden. Andererseits versprachen sich auch andere Abteilungen des Unternehmens einen Zusatznutzen von der 3D-Konstruktion, beispielsweise der Vertrieb und das Marketing, die den Kunden beziehungsweise Interessenten komplette 3D-Modelle von zukünftigen Löschfahrzeugen am Bildschirm oder als fotorealistische Ausdrucke präsentieren wollten. Deshalb haben sich im Jahr 1998 die sechs europäischen Werke von Iveco Magirus beraten, um gemeinsam eine einheitliche CAD-Plattform auszuwählen. Nach intensiver Begutachtung diverser Systemangebote fiel letztendlich die einvernehmliche Entscheidung zugunsten der 3D-CAD- und Simulations-Lösung Solidworks. »Wir in Ulm starteten Ende des Jahres 1998 mit zwei Arbeitsplätzen« berichtet Heiner Hörsch, Gruppenleiter - Entwicklung, »die dann nach und nach durch weitere Installationen ergänzt wurden, so dass wir heute in Ulm 19 Solidworks-Systeme im Einsatz haben, davon drei so genannte Premium-Pakete.« Außerdem werden noch über 41 weitere Solidworks-Arbeitsplätze in den anderen europäischen Werken in Frankreich, Italien, Österreich und anderen deutschen Standorten genutzt, jedoch haben alle Werke teilweise parallel dazu noch 2D CAD-Systeme im Einsatz.

Anzeige

Spätestens seit dem Jahr 2002 wurde deutlich, dass für eine effiziente Konstruktionstätigkeit mit einem 3D-CAD-System eine PDM-Lösung unbedingt erforderlich ist. Deshalb wurde nach einer gründlichen Marktrecherche die Software DBWorks von Mechworks eingeführt. »Mittlerweile haben wir einen sehr guten Kontakt zu den Entwicklern von DBWorks, so dass die von uns gewünschten Erweiterungen und Anpassungen relativ schnell umgesetzt werden können«, erläutert Jochen Hofmann, Systemverantwortlicher. »Als nächster Schritt soll eine Datei-Replizierung über Nacht mit den anderen Standorten realisiert werden, da wir zurzeit viele Vereinheitlichungen über alle sechs Werke hinweg in Angriff genommen haben.«

Hohe Ansprüche an Drehleitern

Dazu ergänzt sein Kollege Jochen Hofmann: »Unser Grundsatz lautet „Möglichst alles aus einer Hand“, um dadurch unnötige Schnittstellen zu vermeiden und eine einfache Kommunikation sowie kurze Reaktionszeiten realisieren zu können.« Denn an die Löschfahrzeuge und speziell die Drehleitern werden sehr hohe Ansprüche gestellt. So muss eine Drehleiter beispielsweise 120 Sekunden nach der Ankunft am Rettungsort an den hoch liegenden Fenstern eines Gebäudes verfügbar sein. Außerdem ist in manchen Fällen für den Einsatz nur ein sehr begrenzter Platz verfügbar oder das Einsatzfahrzeug steht auf einem extrem schrägen Terrain, wobei mehr als zehn Grad Schräge möglich sein müssen. Teilweise werden die Drehleitern auch „unterflur“ ausgefahren, zum Beispiel von einer Brücke in einen Fluss. Dann müssen die einzelnen Leiterteile über Rückzugsseile gehalten werden. Trotzdem sollte das Eigengewicht so gering wie möglich sein, damit eine hohe Zuladung realisierbar ist.

Die 4-, 5- und sogar 6-teiligen Leitern, die bis zu 60 Meter lang sind, müssen sehr leicht bedienbar sein, damit auch die Mitglieder der Freiwilligen Feuerwehr, die nur relativ selten im Einsatz sind, damit zurecht kommen. Dies wird unter anderem durch eine Steuerung per Joysticks an zwei Bedienständen erreicht, einer vorrangig unten an dem Drehgestell, ein weiterer oben im Leiterkorb. Eine entsprechende Bedienung mit Hilfe einer einfachen Symbolik und der dazu notwendige Software erleichtert die Handhabung. »Trotz hohen, mehrachsigen Bewegungsgeschwindigkeiten bleibt der Rettungskorb bei Leitermanöver ruhig und pendelfrei«, erklärt Heiner Hörsch. Dazu wurde die Steuerung der Drehleiter mit einem Programm zur aktiven Schwingungsdämpfung. Diese wurde gemeinsam mit der Uni Stuttgart entwickelt und sorgt dafür, dass auftretende Schwingungen schnell und präzise gedämpft und damit unterbunden werden.
Grundsätzlich ist der Bauraum für die Leitern extrem eng, was dazu führt, dass noch viel Handarbeit notwendig ist. Die Leitern sind komplett aus Stahl, werden mit einem Kathaphorese-Tauchbad grundiert und dann erfolgt eine Pulverbeschichtung mit Decklack.

Konstruieren auf engstem Raum

Außerdem sind die einzelnen Leiterteile bombiert, das heißt, im mittleren Bereich um rund 20 bis 40 Millimeter nach unten durchgebogen, damit sie unter Last genau gerade ausgerichtet sind. Dazu werden sie zuerst in einer Vorrichtung zusammengeschweißt und anschließend mit der Flamme gerichtet. Hierfür ist sehr viel Erfahrung notwendig, denn zwischen den Leiterteilen ist nur zehn Millimeter Spielraum. Wird diese Toleranz überschritten, dann streifen die Leiterteile aneinander, was zu Beschädigungen führt. Zueinander bewegliche Teile werden überwiegend aus Edelstahl gefertigt.

Mit Hilfe von Solidworks wurde die Methodik zur Auslegung der Leitern optimiert, indem der komplette Leiternsatz mit Korb analysiert und entsprechend modifiziert wurde. Dabei wurden mehrere Layout-Skizzen zum Steuern einer Schweiß-Baugruppe verwendet, wobei mehrere Schweiß-Baugruppen wiederum zu in einer Haupt-Baugruppe zusammengefasst wurden.

Der prinzipielle Aufbau eines Drehleiterfahrzeuges besteht aus dem Leitersatz mit Korb, dem Drehgestell mit Drehkranz, dem Podium, dem Unterbau mit Abstützung und Unterfahrschutz sowie dem Chassis, wobei die kompletten Löschfahrzeuge heute bei Iveco Magirus als 3D-Modelle vorhanden sind. »Für jede Baureihe haben wir in den letzten Jahren ein so genanntes Mastermodell generiert, das uns als Grundlage dient, um die kundenspezifische Realisierung von Löschfahrzeugen möglichst schnell durchführen zu können, indem wir die erforderlichen Maße anpassen beziehungsweise Bauteile austauschen«, berichtet Jochen Hofmann. Teilweise werden auch Fahrgestelle und Motoren von anderen Herstellern verwendet, beispielsweise MAN, Mercedes oder Scania. Dann müssen die Geometriedaten meist über Standardschnittstellen wie Iges und Step oder auch direkt aus Catia oder NX eingelesen werden. Besonders große Datenmengen lassen sich mit der Speedpak-Funktionalität von Solidworks reduzieren, indem die Geometrien vereinfacht werden, um sie besser handhaben zu können.

Mastermodell für jede Baureihe

Falls Probleme bei der CAD-Bearbeitung auftreten, steht die Hotline des Solidworks-Vertriebspartners Solidpro zur Verfügung. Dieser führte auch die notwendigen Schulungen durch und veranstaltet mit den Konstrukteuren Workshops, beispielsweise zu Schweiß-Baugruppen. Er unterstützt auch bei Versionsumstellungen. So wurde im Jahr 2008 die CAD-Installation auf die Version Solidworks 2009 aufgerüstet und teilweise auch Hardware-Plattform erneuert. Im Jahr 2009 wurden einige Arbeitsplätze auf die 64-bit-Version umgestellt. Zurzeit wird die Einführung von Windows 7 geprüft.

Aber auch die Simulations-Lösung von Solidworks leistet hilfreiche Dienste bei der Entwicklung und Optimierung der Löschfahrzeuge. Zur Sicherung der Festigkeit wurde an den Bauteilen unter anderem eine Formoptimierung durchgeführt und die notwendigen Wandstärken überprüft. Zum Beispiel wurde die Konstruktion eines tragenden Bleches so modifiziert, dass die Kraftrichtungen optimal berücksichtigt werden konnten.

Absicherung per Simulation

Die Berechungsergebnisse wurden anschließend mit den Ergebnissen einer Zugprüfmaschine verglichen. Hier zeigt sich dann auch, ob die Materialien in Wirklichkeit auch für die Werte ausgelegt sind, die »auf dem Papier« stehen. Dazu erklärt der Entwickler Sebastian Tilp: »Wir haben anhand der durchgeführten Zugproben festgestellt, dass die Materialien oft mehr aushalten, als in den Tabellen definiert ist. Aber das ist auch gut so, dann sind wir immer auf der sicheren Seite.«

Im Bereich der Kinematik wurden Bewegungssimulationen zur Auslegung der Zylinder-Kinematiken für den Vier-Mann-Rettungskorb durchgeführt. Dazu wurden mit Solidworks-Motion die Bewegungskurven erzeugt und die Übersetzungsverhältnisse festgelegt, um einen möglichst gleichmäßigen Kraftverlauf zu erreichen. Denn nur wenn die Endwerte am Rand der Kurzen in etwa gleich hoch sind, lassen sich die Zylinder effizient auslegen. »Das Aufwendigste, was wir bisher realisiert haben, ist eine neue Kulissensteuerung gewesen«, berichtet Sebastian Tilp. »Dabei haben wir eine Kurvenscheibensteuerung mit mechanischer Weg-Hub-Koppelung mit drei Bauteilen durchgeführt, wobei jedes Bauteil die Geschwindigkeit des folgenden Bauteils steuert.«

Insgesamt gesehen ist der Einsatz der Solidworks-Software bei den Iveco-Spezialisten für Brandschutz sehr umfangreich, angefangen bei Stahlkonstruktionen für Strukturbauteile sowie Blechkonstruktion über die Konfigurationen zum Abbilden verschiedener Einbaustellungen und die Anforderungen an das Handling von großen Baugruppen sowie den Import von Fremddaten bis hin zu Festigkeits- und Bewegungssimulationen. Das nächste Ziel der Iveco-Konstrukteure ist die Realisierung eines Konfigurators, um die vielen parametrischen Varianten effizienter nutzen zu können. -sg-

Solidworks Deutschland GmbH, Haar, Tel. 089/6129560, www.solidworks.de

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

3D-Plattform

Die Leichtigkeit des (Daten)-Daseins

Ein 3D-Modell, ein Formatstandard, eine Plattform – für jeden Benutzer und auf jedem Endgerät die ideale Lösung. Die Lite3D-Platform von TechniaTranscat ermöglicht eine mühelose Zusammenarbeit über Abteilungen und Unternehmen hinweg. Das Besondere:...

mehr...

Virtual Reality

Audi testet Holodeck

Audi testet das sogenannte Virtual Reality Holodeck zur Design-Beurteilung von neuen Modellen. Die Technologie erzeugt eine begehbare, virtuelle Umgebung mit einem dreidimensionalen Abbild des jeweiligen Autos und ermöglicht Entwicklern und...

mehr...

CAD-Daten

Mehr aus Konstruktionsdaten herausholen

Das Nutzenpotenzial von Konstruktionsdaten reicht weit über die Produktion hinaus. Auch die Abläufe in anderen Abteilungen lassen sich damit spürbar beschleunigen. Fünf Anregungen von proALPHA, wie Fertigungsbetriebe mehr aus ihren Entwicklungsdaten...

mehr...

CAD

Effizienter konstruieren 

simus systems stellt ab sofort die neue Version 8.4 der Software simus classmate bereit. Diese modulare Software-Suite vereinfacht Aufgaben wie Datenmanagement, Konstruktion, Arbeitsplanung und Kalkulation, die als wichtige Voraussetzungen der...

mehr...
Anzeige

3D-Kurbelwelleninspektion

In 37 Sekunden zum Modell

Ein in Frankreich entwickeltes bildverarbeitungsgestütztes System setzt für die Auswuchtung von Kurbelwellen neue Maßstäbe. In nur 37 Sekunden wird mit der Methode der Firma Videometric ein digitalisiertes, auf den hundertstel Millimeter genaues...

mehr...

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem SCOPE Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite