Software

Solid Edge ST3 vereint Modellierwelten

Mit Solid Edge ST3 will Siemens PLM Software Design, Auswertung und Zusammenarbeit verbessern. Ein entscheidender Punkt dabei ist die Implementierung der Synchronous Technology, die parametrisches und historienfreies Modellieren zusammenführt, was die Konstruktion beschleunigt und Revisionen vereinfacht.
Die Integration von historienbasierter und historienfreier Modelliertechnik erlaubt es, den Grundkörper eines Modells sehr einfach und schnell mit synchronen Funktionen aufzubauen – in diesem Fall den Grundkörper des Motorgehäuses – und anschließend partiell mit historienbasierten Funktionen weiterzuarbeiten. Hier wurde zum Beispiel die obere Freiformfläche nachträglich in den Grundkörper integriert. Das Modell bleibt konsistent und bei Änderungen am synchronen Grundkörper wird die Freiformfläche mit angepasst. Umgekehrt wird der Grundkörper angepasst, wenn die Freiformfläche modifiziert wird.

Die aktuelle Version Solid Edge ST3 vollzieht den Schritt von der friedlichen Koexistenz zwischen historienbasierter, parametrischer und historienfreier Modellierung, wie er in der Vorgängerversion angelegt war, zu einer nahtlosen Integration beider Modellieransätze in einer einheitlichen Systemumgebung. Damit erfüllt nun auch Solid Edge Siemens’ Vision von einer Zukunft der CAD-Modellierung, die das Beste aus beiden Welten vereint. Zugleich trägt der Software-Hersteller mit der Integration den Anforderungen vieler Bestandskunden Rechnung, die in der synchronen Umgebung nicht auf den parametrischen Funktionsumfang verzichten wollen. Dank der Integration beider Modellieransätze lässt sich die synchrone Modelliertechnik jetzt zusammen mit Baugruppen-Anwendungen für die Konstruktion von Rahmen, Schweißbaugruppen, Verrohrungen oder Verkabelungen nutzen.

Die wesentliche Neuerung bei der Implementierung der Technologie in Solid Edge ST3 ist, dass man die synchronen Funktionen jetzt im Kontext der historienbasierten Modellierung anwenden kann, um bestehende Solid-Edge-Modelle schneller zu ändern oder neue mit einem Mix aus parametrischen und synchronen Funktionen zu erzeugen. Die Integration beider Modellieransätze erlaubt es, nur bestimmte Teilbereiche eines parametrischen Modells – wie den Grundkörper – mit den synchronen Funktionen zu verändern und die modifizierte Geometrie anschließend mit klassischen parametrischen Feature-Operationen weiter zu bearbeiten. Dazu verschiebt der Anwender einfach die entsprechenden Feature-Operationen in den synchronen Bereich des PathFinders.

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Bei der Übernahme parametrisch erzeugter Modelle in den synchronen Modus gehen zwar die chronologischen Zusammenhänge der Feature-Operationen verloren, nicht aber die in den Features steckenden Informationen. So werden beispielsweise die in Skizzen definierten Maße und Beziehungen übernommen und in Form von 3D-Steuermaßen an das synchrone Modell geheftet, so dass sie für gezielte Änderungen der Geometrie zur Verfügung stehen. Außerdem wandelt die Software parametrische Features wie Bohrungen, Fasen oder Verrundungen, die Siemens auch als sequentielle Features bezeichnet, in so genannte procedural features um. Ähnlich wie ihre sequenziellen Vettern enthalten diese synchronen Formelemente einen Satz von editierbaren Parametern, sind aber in sich gekapselt und können dadurch ohne Rücksicht auf die Entstehungsgeschichte des Modells verändert, gelöscht oder verschoben werden.

Ein Alleinstellungsmerkmal von Solid Edge ST3 ist die bidirektionale Assoziativität zwischen Bauteilgeometrie und Bemaßung, die auch im historienfreien Kontext gegeben ist: Man kann entweder die Flächen des Körpers über die synchronen Funktionen verschieben, so dass die angehängten Maße mitwandern, oder die 3D-PMI-Maße ändern und damit den Körper modifizieren. Das erlaubt eine sehr präzise Steuerung der Modellgeometrie, und zwar unabhängig davon, ob es sich um ein natives oder um ein importiertes Modell handelt. Auch im synchronen Modus besteht die Möglichkeit, mathematische Formeln oder Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Maßen zu definieren und auf diese Weise nicht-parametrische Modelle nachträglich mit ‚Intelligenz‘ anzureichern.

Definition von Flächen-Beziehungen

Die Architektur der Synchronous Technology besteht im Wesentlichen aus drei Schichten,

dem für die Topologie-Erzeugung zuständigen Parasolid-Kern, der auch in anderen CAD-Systemen eingesetzt wird,

dem ebenfalls an andere Hersteller lizensierten Constraint Solver D-Cubed, der in einer Skizze oder am 3D-Modell geometrische Randbedingungen wie Symmetrie, Tangentialität und andere Abhängigkeiten erkennt und managt, und

der eigentlichen ST-Programmschicht.

Letztere enthält wesentliche technologische Komponenten, wie beispielsweise den Auswahlmanager und die Live Rules, die die Erzeugung und Modifikation der Geometrie unter Berücksichtigung der lokal definierten beziehungsweise erkannten Randbedingungen steuern.

Funktionen wie Flächen ziehen, verschieben, löschen, ersetzen, ausschneiden oder einfügen sowie Verrundungen vergrößern oder verkleinern stehen dem Anwender in seiner gewohnten Solid-Edge-Oberfläche in Form einer übersichtlichen Werkzeugliste (tool bar) mit sprechenden Icons zur Verfügung. Statt alle zu modifizierenden Flächen einzeln anzuwählen, kann er mit Hilfe der Live-Rules-Optionen bestimmte Beziehungen zwischen einer selektierten Fläche und anderen Flächen des Modells vorgeben, die er in einem Schritt mit den synchronen Funktionen bearbeiten möchte.

Der Auswahlmanager bietet Selektionsmechanismen für die Auswahl von parallelen, koplanaren, tangentialen, koaxialen oder benachbarten Flächen beziehungsweise den Deckflächen eines bestehenden Solid-Edge-Features, die der Anwender mit den synchronen Funktionen bearbeiten möchte. Die Selektion bleibt aktiv, so dass die Operationen auch auf nachträglich selektierte Flächen angewandt werden, wobei der Anwender die Auswirkungen auf sein Modell sofort sehen und bewerten kann. Er hat außerdem die Möglichkeit, den geänderten Stand mit der Pausen-Funktion in den Live Rules temporär einzufrieren und grafisch mit dem Ausgangszustand zu vergleichen, um die Auswirkungen seiner Änderungen in aller Ruhe zu betrachten. Das Modell lässt sich in diesem Modus trotzdem dynamisch drehen und zoomen.

Assoziative Bauteil-Verknüpfungen

Der Anwender zieht, verschiebt oder rotiert die selektierten Flächen mit dem Steuerrad, einem intuitiv zu bedienenden Manipulationswerkzeug, das nur die im jeweiligen Kontext in Frage kommenden Operationen anbietet. Flächenübergänge und Verrundungen passen sich bei Änderungen der Bezugsflächen automatisch an oder werden je nach topologischen Gegebenheiten unterdrückt. Der Auswahlmanager erkennt selbst komplexe Verrundungssituationen mit konvex-konkaven Übergängen. Intelligente Suchalgorithmen identifizieren zusammengehörige Bereiche wie zum Beispiel Dome, Taschen, Durchbrüche oder Rippen, die wie ein Feature behandelt, das heißt verschoben, ausgeschnitten oder kopiert werden können. Man kann diese synchronen Features für ihre Wiederverwendung sogar in einer Bibliothek ablegen und in andere Bauteile einfügen.

Die Integration von historienbasierter und historienfreier Modelliertechnik erlaubt es, parametrisch aufgebaute Solid-Edge-Modelle gezielt mit synchronen Funktionen zu ändern, ohne dass diese Änderungen die Konsistenz des Modellaufbaus gefährden. Ein Beispiel macht die Vorgehensweise deutlich: Um etwa die vertikalen Innenträger einer Gabelaufnahme (rechts) abzuschrägen, müssten im historienbasierten Modus die Skizzen des extrudierten Basiskörpers modifiziert werden, was nicht nur zeitaufwändig ist, sondern außerdem die Nachbearbeitung der darauf aufbauenden Feature-Operationen erforderlich machen würde. Mit Solid Edge ST3 übernimmt man den Basiskörper einfach in den synchronen Bereich und bewegt die Flächen mit dem Steuerrad unter Nutzung der Live Rules synchron in die gewünschte Richtung. Die im sequenziellen Bereich verbliebenen parametrischen Feature-Operationen, beispielsweise für die Erzeugung von Dünnwand, Bohrungen etc., passen sich bei der Neuberechnung des Modells dem synchron veränderten Basiskörper an.
Welche sequenziellen Features er synchron bearbeiten möchte, muss der Anwender selbst entscheiden – in Abhängigkeit von der weiteren Nutzung des Modells. Will er nur schnell ein paar Änderungen machen und braucht er dazu die Historie nicht mehr, verschiebt er am einfachsten das komplette Modell in den synchronen Bereich. Soll es hingegen als Basis für eine Neukonstruktion dienen, ist es zweckmäßiger, die zu konvertierenden Features genauer zu selektieren und die anderen im sequenziellen Bereich zu belassen. In einer Dialogbox zeigt die Software ihm an, ob an den verschobenen Features abhängige Features hängen, die ebenfalls verschoben werden sollten – beispielsweise eine Bohrung, die mit einem Bohrmuster in Beziehung steht.
Grundlegend neu ist in Solid Edge ST3, dass man im synchronen Bearbeitungsmodus mit Hilfe der Funktion ‚Inter-Part-Verknüpfung‘ sehr einfach und schnell assoziative Beziehungen zwischen mehreren Bauteilen definieren kann, unabhängig davon, ob es sich um importierte oder native Daten handelt. Der Konstrukteur kann beispielsweise die Anschlussgeometrie eines zugekauften Getriebes kopieren und mit dem Flansch des Lagersitzes verschmelzen, um dann über die Inter-Part-Verknüpfung eine assoziative Beziehung zwischen Anschlussflächen und Bohrungen herzustellen. Ändert sich später das Bohrbild des Getriebeflansches, passt sich das Gegenstück am Lagersitz automatisch an. Entscheidender Vorteil der Synchronous Technology ist, dass man diese Inter-Part-Verknüpfungen nicht im Voraus planen muss, sondern auch nachträglich auf bestehende Baugruppen anwenden kann.

Modellsteuerung über Fertigungsmaße

Importierte Daten, die normalerweise ohne Historie und Strukturen im Zielsystem ankommen, lassen sich mit den synchronen Funktionen ohne Feature-Erkennung modifizieren. Aber erst die Kombination von Auswahlmanager und Live Rules erlaubt die Erkennung und Manipulation von komplexen Flächenverbänden und -beziehungen. Man kann beispielsweise die Versteifungsrippe zwischen zwei Verschraubungsdomen einer Kunststoffschale einfach per Drag & Drop an eine andere Stelle verschieben oder sogar in ein anderes Bauteil einfügen, wo sie sich automatisch an die neue Umgebungsgeometrie anpasst – Verrundungen inklusive. Die Software erkennt außerdem Muster von identischen Geometrieelementen wie zum Beispiel Bohrungen, deren Anzahl und Abstände zueinander dadurch sehr einfach geändert werden können. Die synchronen Muster lassen sich wie ein Feature behandeln, das heißt kopieren und in ein anderes Bauteil einfügen, wobei sich die Deckflächen automatisch an die neue Umgebungsgeometrie anpassen.

Eine weitere wichtige Neuerung in Solid Edge ST3 ist die Möglichkeit, importierte 3D-Modelle mit den dazugehörigen 2D-Zeichnungen zu verknüpfen und die 3D-Geometrie dann über die aus den Zeichnungen übernommenen Maße zu steuern. Mit der Funktion ‚3D erstellen‘ werden die 2D-Zeichnungsansichten inklusive der zugehörigen fertigungsgerechten Bemaßung proportional zum 3D-Modell skaliert und im 3D-Raum orthogonal zur jeweiligen Modelloberfläche ausgerichtet. Die Maße können dann mit der Option ‚PMI anhängen‘ mit dem Model verknüpft werden. Anhand der farblichen Markierung der Bemaßung erkennt der Anwender auf einen Blick, welche Maße an das 3D-Modell angeheftet wurden und für die Steuerung der Modellgeometrie zur Verfügung stehen. Mit dem Steuerrad lassen sich auch frei im Raum liegende Ansichten oder Schnitte in die gewünschte Position bewegen, um die in ihnen enthaltenen Maße mit dem 3D-Modell zu verknüpfen.

Der wesentliche Vorteil bei der Migration von 2D-Zeichnungsmaßen in das 3D-Modell besteht darin, dass der Anwender sein Modell damit über die fertigungsrelevanten Maße steuern kann, die seiner Änderungsabsicht oft mehr entgegenkommen als die von den Konstrukteuren vorgegebene Skizzen-Bemaßung. Die leistungsfähigen 2D-Import-Funktionen sind nicht nur für Unternehmen in der Zulieferkette interessant, die häufig Fremddaten aus anderen CAD-Systemen weiter verarbeiten müssen; sie machen Solid Edge ST3 auch zu einem sehr mächtigen Werkzeug für die Migration von Bestandsdaten, wenn Kunden von 2D auf 3D umsteigen oder ein bestehendes 3D-System ablösen wollen.

Vielseitig einsetzbare Technologie

Die nahtlose Integration von historienfreier und historienbasierter Modelliertechnik macht Solid Edge ST3 zu einem sehr effizienten Werkzeug für eine Vielzahl von Aufgaben im Entwicklungsprozess. Die synchronen Funktionen beschleunigen nicht nur die Änderungen bestehender parametrischer Konstruktionen, sondern ermöglichen auch die schnelle Erstellung neuer Konzeptmodelle, die später mit klassischen, parametrischen Funktionen detailliert werden können. Gleichzeitig erlauben sie in Verbindung mit der Möglichkeit, 2D-Schnittansichten (Live Sections) von Bauteilen wie eine Skizze zu editieren, die schnelle Erzeugung und Bewertung von Entwurfsalternativen im Rahmen von interdisziplinären Design Reviews. Durch ihre leistungsfähigen Funktionen für die Modifikation von importierten Daten unterstützt die Synchronous Technology die verteilte Produktentwicklung von Herstellern, Ingenieurbüros und Zulieferern in einer Multi-CAD-Umgebung. Dank der Verknüpfung von importierten 3D-Modellen und 2D-Zeichnungen lassen sich Altdaten aus anderen Systemen sehr komfortabel weiterverarbeiten. Last but not least vereinfacht die Technologie die Aufbereitung der Modelldaten für Folgeprozesse wie Finite-Elemente-Berechnungen oder CAM-Berechnung, da die mit den synchronen Funktionen modifizierten Modelle assoziativ zum Ausgangsmodell sind und dadurch schnell aktualisiert werden können.


Michael Wendenburg, Fachjournalist, Sevilla

Siemens Industry Software GmbH & Co. KG, Köln Tel. 0221/20802-0, http://www.siemens.com/plm

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