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Autodesk Inventor Fusion: Direkt mit Weg zurück zur Parametrik

Der klassische Gegensatz zwischen historienbasierter, parametrischer Modelliertechnik und historienfreiem Modellieren ist CAD-Geschichte. Mittlerweile erlauben die meisten Systeme einen flexibleren Umgang mit der Parametrik bis hin zur Kombination beider Ansätze. Autodesk bietet dazu ein Technology Preview an. Generation 4 der Autodesk Inventor Fusion Technology verbindet im Zusammenspiel mit Autodesk Inventor 2011 beide Modellierstrategien.
Über intelligente Maße kann man in Inventor Fusion Technology geometrische Abhängigkeiten und Konstruktionsabsichten hinterlegen.

Der Name ‚Fusion‘ ist Programm: Die Verschmelzung von historienbasierter, parametrischer Modelliertechnik und direktem Modellieren ist das erklärte Ziel, das Autodesk mit Inventor Fusion verfolgt. Anlass für die Entwicklung der direkten Modelliertechnik war der Wunsch der Kunden nach Werkzeugen, mit denen sie einerseits aus anderen CAD-Systemen importierte 3D-Daten besser weiterverarbeiten können, mit denen sie aber andererseits auch ihre eigenen Entwürfe schneller erstellen und vor allem vorhandene CAD-Modelle flexibler ändern können. Bei Inventor Fusion handelt es sich noch nicht um ein kommerzielles Produkt, sondern um ein Technology Preview, das kontinuierlich weiterentwickelt wird. Kunden können dies kostenfrei testen (siehe http://labs.autodesk.com). Einige Direct-Modelling-Funktionen und Bedienelemente aus Inventor Fusion sind allerdings bereits in die aktuelle Version von Autodesk Inventor 2011 eingeflossen. Man kann also davon ausgehen, dass den Inventor-Anwendern weitere Funktionen der Fusion-Technologie zur Verfügung gestellt werden. Wann das der Fall sein wird, ist derzeit noch nicht absehbar.

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Für Autodesk Inventor 2011 wird inzwischen die Version 4 des Inventor Fusion Technology Preview angeboten, die gegenüber den Vorgängerversionen zahlreiche Erweiterungen enthält. Sie betreffen zum einen den Funktionsumfang für die Einzelteil-Konstruktion und das Arbeiten in der Baugruppe, beispielsweise die Möglichkeit, historienfrei erzeugte Modelle über Maße zu steuern oder in der Baugruppe zu spiegeln, zum anderen die Einbettung von Inventor Fusion in die gesamte Autodesk-Produktfamilie. So gibt es jetzt eine Integration zur FEM-Simulations- und Analyse-Software Autodesk Algor, so dass man Fusion-Modelle an das FEM-System übergeben und bei Änderungen assoziativ aktualisieren kann, sowie eine Integration in die Datenmanagement-Lösung Autodesk Vault. Außerdem hat Autodesk die intuitive Bedieneroberfläche von Inventor Fusion mit dem kontextsensitiven Marking Menu unter Berücksichtigung des Feedbacks von Kunden weiter verbessert.
Aufgrund des Charakters als Technology Preview ist Inventor Fusion als eigenständige Anwendung konzipiert, die allerdings sehr eng mit Autodesk Inventor verzahnt ist. So lassen sich Inventor-Modelle direkt in Fusion aufrufen, mit den freien Modellieroperationen ohne Rücksicht auf ihre Konstruktionshistorie ändern und wieder an das parametrische System zurückspielen. Die Historie lässt sich dann auf Knopfdruck oder interaktiv aktualisieren. Dieser ‚Round-Trip‘ vom historienbasierten über das freie zurück zum parametrischen Modellieren, der künftig innerhalb einer Systemumgebung möglich sein soll, gehört zu den Besonderheiten des Lösungsansatzes von Autodesk. Da Inventor Fusion die Modelldaten im kompatiblen 3D-DWG-Format ausgibt, das mit Autodesk Inventor verarbeitet werden kann, lässt sich die Software auch heute schon produktiv einsetzen.

Autodesk ShapeManager als technologische Basis

Inventor Fusion ist vom Modellieransatz her ein historienfreies System, das aber auf demselben Geometriekern aufbaut wie der parametrische Autodesk Inventor. Beide Anwendungen nutzen für die geometrische Modellierung den Autodesk ShapeManager – der ursprünglich auf dem ACIS-Kernel basiert, dessen Technologie Autodesk aber in Eigenregie weiterentwickelt hat. Dabei wurden auch die Voraussetzungen geschaffen, um Modelle in Echtzeit mit direkten Modellierfunktionen manipulieren zu können. Gleichzeitig hat man den Constraint Solver dahingehend weiter entwickelt, dass die mit den direkten Funktionen durchgeführten Änderungen an parametrischen Modellen in Inventor analysiert und wieder im Konstruktionsbaum abgebildet werden können. Das entsprechende Werkzeug nennt sich Change Manager und erlaubt es, Konflikte zwischen freien Modellieroperationen und parametrisch definierten Konstruktionsschritten aufzulösen.

Obwohl einige Direct-Modelling-Funktionen aus Inventor Fusion bereits in die aktuelle Version 2011 von Autodesk Inventor eingeflossen sind, unterscheiden sich beide Anwendungen von der Bedienerführung und Bedienphilosophie noch recht deutlich. Bei der Entwicklung der Fusion Technology hat der Hersteller großen Wert auf das Thema Bedienerfreundlichkeit gelegt, was in einer neuen, grafischen Benutzeroberfläche seinen Niederschlag gefunden hat. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass dem Anwender alle relevanten Funktionen in Abhängigkeit vom jeweiligen Kontext (etwa Skizziermodus, Einzelteil-, oder Baugruppen-Modus) am Cursor zur Verfügung stehen. Die Befehle auf der kreisförmigen Menüpalette, die man schon von der Autodesk-Lösung Alias kennt, lassen sich auch gestengesteuert aktivieren – das heißt durch eine einfache Mausbewegung in die jeweilige Richtung –, was die Zahl der Mausklicks und die Wegstrecken, die der Mauszeiger zurücklegen muss, drastisch reduziert.

Zu den Neuerungen in Autodesk Inventor 2011 gehört die Möglichkeit, Features direkt zu bearbeiten, ohne auf die zugrunde liegende Skizze zugreifen zu müssen. Hat der Anwender beispielsweise eine Skizzenkontur erzeugt, kann er direkt die Geometrie anklicken und hat am Mauszeiger die Werkzeuge zur Verfügung, um die Skizze zu rotieren oder zu extrudieren beziehungsweise einzelne Flächen des extrudierten Körpers in eine bestimmte Richtung zu ziehen. Auf die gleiche Weise kann er eine Verrundung oder Fase direkt erzeugen oder verändern, wobei das Ergebnis der geometrischen Manipulation in Echtzeit dargestellt wird, so dass er ein unmittelbares Feedback erhält. Alle diese Operationen werden im Kontext der historienbasierten Modellierung durchgeführt, das heißt die zugrundeliegenden Skizzen oder Features passen sich entsprechend an.

Schnelle Erzeugung von Konzeptmodellen

Wenn mit direkten Operationen Flächen verändert werden, auf die sich nachfolgende Feature-Operationen beziehen, können sich Konflikte ergeben, die der Anwender dann interaktiv beheben muss.

Bei größeren Eingriffen in die Bauteil-Topologie empfiehlt sich daher der Weg über Fusion und den Change Manager, der bei der Konfliktlösung unterstützt. Doch dazu später mehr.
Der freie Modellieransatz von Inventor Fusion unterscheidet sich grundlegend von der historienbasierten Arbeitsweise in Autodesk Inventor, obwohl der Anwender sein Modell ebenfalls über eine Skizze aufziehen und bei der Eingabe auch exakt bemaßen kann. Der Bezug zwischen der Skizze und dem darauf aufbauenden Volumenkörper besteht aber nur temporär, so dass man den Körper nachträglich nicht mehr über die Skizze ändern kann, beziehungsweise Änderungen an der Modellgeometrie mit den direkten Operationen nicht zur Aktualisierung der Ausgangsskizze führen. Wenn der Anwender ein einmal erzeugtes Modell gezielt ändern möchte, kann er eine Art Hilfsbemaßung anlegen und die Geometrie über diese Maße exakt steuern oder bestimmte Maße temporär einfrieren. Autodesk hat die Bemaßungsfunktionen in der aktuellen Version des Inventor Fusion Technology Previews dahingehend verbessert, dass der Anwender auch konzentrische Maße anlegen und bestimmte Abhängigkeiten definieren kann. Außerdem wurden die Loft-Funktionen erweitert, so dass man jetzt auch Flächenübergänge von einer Kontur zu einem Punkt erzeugen kann.
Mit dem aktuellen Funktionsumfang ist Inventor Fusion ein komfortables Werkzeug für die schnelle Erstellung von Konzeptmodellen, die für ihre weitere Detaillierung beziehungsweise die Zeichnungsableitung an Autodesk Inventor übergeben werden können. In Fusion gibt es derzeit noch nicht die Möglichkeit, 2D-Ansichten abzuleiten. Inventor bietet dem Anwender außerdem Funktionen für die globale oder lokale Feature-Erkennung, mit deren Hilfe er bei Bedarf die frei modellierten Modelle aus Fusion nachträglich mit parametrischer ‚Intelligenz‘ anreichern kann. Erkannt werden unter anderem Bohrungen, Extrusionen, Rotationen, Spiegelungen, runde oder eckige Muster, Verrundungen und Fasen sowie Krümmungsflächen (sweeps) auf einem Grundkörper und Schalen (shells). Prinzipiell ist die Software auch in der Lage, Rippen und Entformschrägen zu erkennen und in entsprechende Features umzuwandeln, was in der Praxis aber davon abhängt, wie diese Geometrieelemente im Ausgangsmodell angelegt wurden.

Ihre hauptsächliche Stärke entfaltet die Fusion Technology bei der Änderung von parametrisch erzeugten 3D-Modellen aus Inventor, die mit Hilfe der direkten Modellierfunktionen ohne Kenntnis ihrer Entstehungsgeschichte und der bestehenden Abhängigkeiten modifiziert werden können. Interessant ist dabei, dass beim Aufruf des Inventor-Modells in Fusion auch der Konstruktionsbaum mit den ursprünglich verwendeten Features dargestellt wird, so dass der Anwender erkennen kann, wie das Modell aufgebaut wurde. Er braucht aber darauf keine Rücksicht zu nehmen, sondern kann das Modell mit den direkten Operationen nach Belieben verändern, beispielsweise die Geometrie in die Länge ziehen oder verkürzen, Bohrungen löschen, vorhandene Ausrundungen beseitigen oder durch Abschrägungen ersetzen. Ob diese Änderungen möglicherweise Konflikte mit Folgeoperationen verursachen, braucht ihn im Kontext des freien Modellierens nicht zu interessieren.

Ändern ohne Rücksicht auf die Geschichte

Diese Frage stellt sich erst, wenn das modifizierte Modell wieder im Inventor geladen wird – und wird dann durch den Change Manager gelöst. Eigentlich wird nicht das komplette Modell aus Fusion an Inventor zurück übertragen, sondern nur das Delta, das heißt die Information über das, was sich geändert hat. Der Change Manager analysiert die Änderungen und macht Vorschläge, wie sie im Konstruktionsbaum abgebildet werden können – etwa welche Features gelöscht, ersetzt oder eventuell verschoben werden müssen. Der Anwender kann die vorgeschlagenen Änderungen entweder auf einen Schlag akzeptieren, wodurch der Feature-Baum automatisch aktualisiert wird, oder aber einzelne Vorschläge annehmen und andere verwerfen. Die Baumstruktur ändert sich dynamisch in Abhängigkeit davon, welche Änderungen er akzeptiert und welche nicht. Das heißt mit anderen Worten, die Konstruktionshistorie wird nicht einfach mit den direkten Operationen fortgeschrieben, sondern regelrecht umgeschrieben.

Der Change Manager stellt die Abweichungen zwischen beiden Modellversionen mit Hilfe unterschiedlicher farblicher Schattierungen grafisch dar, so dass der Anwender auf einen Blick erkennt, was sich geändert hat, selbst wenn er die Änderungen in der direkten Modellierumgebung nicht selbst vorgenommen hat. Das macht Fusion zu einem interessanten Werkzeug für die schnelle Umsetzung von Änderungsvorschlägen im Rahmen von Design-Reviews, die der verantwortliche Konstrukteur dann kontrolliert in seinem parametrischen Ausgangsmodell nachziehen kann. Allerdings mit einer Einschränkung: Der perfekte Round-Trip funktioniert derzeit nur auf Einzelteil-Ebene, soll aber laut Autodesk in absehbarer Zeit auf Baugruppen ausgedehnt werden.

Inventor Fusion bietet Unternehmen, die in der Zulieferkette mit Auftraggebern und / oder Zulieferern zusammenarbeiten, die geeigneten Werkzeuge, um 3D-Modelle aus anderen CAD-Systemen effizient weiter zu verarbeiten. Das System liest unter anderem Catia-, Parasolid-, Pro/Engineer- oder Step-Dateien direkt ein. Der Anwender kann solche importierten Modelle dann fertigungsgerecht aufbereiten, das heißt mit den erforderlichen Toleranzen, Ausformschrägen und so weiter versehen, oder er kann importierte Standard- und Katalogteile seinen Anforderungen entsprechend anpassen. Die Geometrie lässt sich mit Hilfe der direkten Modellierfunktionen komfortabel editieren, ohne die zugrunde liegenden Maße und Skizzen neu generieren zu müssen. Darüber hinaus bietet Inventor Fusion auch Funktionen, mit denen Bohrungen, Verrundungen, Fasen und andere Geometrie-Elemente identifiziert und manipuliert werden können, wobei es sich hier nicht um eine klassische Feature-Erkennung handelt, sondern um die Identifikation von zusammenhängenden Flächenverbänden mit dem Ziel, ihre Änderung zu vereinfachen. Diese Funktionen lassen sich nutzen, um importierte Daten für die FEM-Berechnung zu vereinfachen, zum Beispiel kleine Bohrungen oder Fasen zu unterdrücken, die für die Berechnung keine Rolle spielen. Die vereinfachte Geometrie kann dann für die FEM-Berechnung an Autodesk Algor übergeben werden und dank der assoziativen Kopplung zwischen Fusion und Algor iterativ optimiert werden.

Beschleunigung von Konstruktionsänderungen

Obwohl Inventor Fusion noch kein kommerziell verfügbares Produkt ist, bietet der Einsatz der Software den Autodesk-Kunden schon jetzt einen erheblichen Zusatznutzen, sowohl bei der Erstellung von neuen Konzept-Modellen als auch bei der Verarbeitung von 3D-Daten aus Fremdsystemen. Außerdem lassen sich parametrische Bauteile aus Inventor damit einfach modifizieren, weil der Anwender keine Rücksicht auf ihre Entstehungsgeschichte zu nehmen braucht; die Modelle behalten dank des Change Managers ihre vollständige parametrische Information. Dieser ‚Round-Trip‘ ist eine der Stärken der Lösung und trägt maßgeblich zu einer Beschleunigung von Konstruktionsänderungen bei. Die Möglichkeit, den Konstruktionsbaum nach direkten Modelländerungen automatisch oder selektiv zu aktualisieren, macht Fusion außerdem zu einem interessanten Werkzeug für die schnelle Umsetzung von Änderungsvorschlägen im Rahmen von Design-Reviews. Trotz seines Charakters als Technology Preview ist Fusion produktiv einsetzbar, da der Anwender die mit der Software erzeugten oder veränderten Daten problemlos in anderen Anwendungen weiterverwenden kann.


Michael Wendenburg, Fachjournalist, Sevilla
Autodesk GmbH, München Tel. 01805/225959, http://www.autodesk.com http://labs.autodesk.com

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