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Mit Solid Edge ST4 rücken noch komplexere Maschinen in den Fokus

Insbesondere Maschinenbauer erhalten mit der aktuellen Version ST4 des 2D/3D-CAD-Systems Solid Edge ein Werkzeug, mit dem sich unter anderem komplexe Blech- und Maschinenbauteile schnell modellieren lassen. Erleichtert wird die Arbeit durch die Kombination von parametrischer und direkter Modellierung mit Hilfe der Synchronous Technology, die bereits in ST3 umgesetzt und nun weiter ausgebaut wurde. So lassen sich auch Fremddaten von Kunden und Zulieferern effizient verwerten. Mit ST4 kann der Anwender zudem JT-Daten direkt verbauen, hybride Konstruktionen mit Volumen- und Schalenelementen simulieren und Zeichnungen noch einfacher ableiten und bearbeiten.

Mit der Synchronous Technology (ST) verbindet Siemens PLM Software die parametrische, historienbasierte (sequenzielle) Konstruktion mit den Möglichkeiten des direkten (synchronen) Modellierens. In Version ST4 des 2D/3D-CAD-Systems Solid Edge wird dieser Synchronous-Ansatz weiter ausgebaut – um den Entwurf von Produkten weiter zu vereinfachen und zu beschleunigen. Doch die Systementwickler hatten auch weitere Aspekte der täglichen Konstrukteursarbeit im Blick: von der Zusammenarbeit mit Partnern – vor allem mittels der Nutzung von JT-Daten – über die nun mögliche Verknüpfung von Volumen- und Schalenelementen bei der Simulation komplexer Baugruppen bis hin zur Zeichnungserstellung. Wie auch die erste ST-Version richtet sich Solid Edge ST4 insbesondere an Anwender im Maschinenbau. Die neue Version erweitert die Funktionalitäten hinsichtlich der Blechkonstruktion (ab ST2) sowie der gleichzeitigen Nutzung von Parametrik und direktem Modellieren per Synchronous Technology an einem Modell, die ST3 adressierte (siehe hierzu auch CAD-CAM REPORT 1/2-2011, S. 34).

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Bereits ST3 bot die Möglichkeit, 2D-Schnittansichten (so genannte Live Sections) von Bauteilen wie eine Skizze zu editieren sowie die bidirektionale Assoziativität. Will heißen: „Ich ändere mein Modell und das Maß geht mit oder umgekehrt – ich ändere das Maß und das Modell geht mit“, erläutert Werner Küntzler, Marketing Direktor Velocity Series für die Region D/A/CH bei Siemens PLM Software. „Neu ist in ST4 nun die Übernahme von geometrischen Beziehungen aus 2D-Zeichnungen heraus, mit denen sich vor allem Rotationsteile noch schneller modellieren lassen.“ Wer beispielsweise eine Welle aus seinem alten 2D-System übernehmen will, lädt die Zeichnung inklusive der klassischen, fertigungsgerechten Bemaßung in die 3D-Umgebung von Solid Edge, erzeugt automatisch einen Schnitt durch die Welle (Live Section) und kann darüber sofort sein Modell steuern. „Diese Funktion eignet sich insbesondere für Umsteiger von 2D auf 3D – denn nun liegt keine steuernde Skizze mehr im Hintergrund, sondern per Synchronous Technology habe ich nachträglich den Schnitt als zusätzliches Element eingefügt.“ Der Anwender hat dann die Wahl: Entweder er modifiziert sein Modell über die synchronen Funktionen oder er ändert die 3D-PMI-Maße (PMI – Product Manufacturing Information). Das erlaubt eine präzise Steuerung der Modellgeometrie – unabhängig davon, ob es sich um ein natives oder ein importiertes Modell handelt.

Fremddaten mit minimalem Aufwand integrieren

Gerade dieses einfache Hinzufügen von Elementen beschleunigt die Arbeit – vor allem dann, wenn parametrische Fremddaten verarbeitet werden, ohne dass man sich dazu durch alle Abhängigkeiten kämpfen will. Auf diese Weise lassen sich auch immer komplexere Modelle handhaben und einfach um weitere Features wie Bohrungen, Rippen oder Verbünde davon ergänzen – die gleichzeitig wiederum das Modell steuern. Speziell Bohrungen lassen sich zudem in ST4 optimiert platzieren und für die Rippenkonstruktion gibt es nun ein neues synchrones Feature für Rippennetzwerke mit Steuerung von Wandstärke, Tiefe und Formschräge. Wichtig ist, dass dabei die zugrundeliegenden parametrischen Eigenschaften nicht verloren gehen – die synchronen Funktionen ergänzen das Modell vielmehr und machen die Parametrik damit handhabbarer. „Wir wollen die Konstrukteure bei Routinetätigkeiten entlasten“, fährt Küntzler fort. Beim Platzieren von Teilen oder Baugruppen ließen sich etwa die Einbaubedingungen an die neue Situation anpassen und die Komponenten damit automatisch verbauen, was die Zahl der erforderlichen Mausklicks reduziere!
„Die Nutzung der neuen – auf der Synchronous Technology basierenden – Funktionen ermöglicht uns das Ändern eines 3D-Modells direkt im Kontext der Baugruppe, ohne die Notwendigkeit, mit 2D-Skizzen arbeiten zu müssen“, bestätigt Volker Horstmann, Maschinenbautechniker bei der Beckumer Beumer Maschinenfabrik GmbH & Co. KG. „Das macht die Konstruktion unserer Produkte viel schneller und produktiver; wir sehen die Ergebnisse sofort und können sie umgehend akzeptieren, editieren oder verwerfen.“

Die Synchronous Technology erleichtert dem Anwender vor allem die Arbeit mit Fremddaten von Kunden und Zulieferern. Weil sich die Modelle leicht modifizieren lassen – die komplette Historie muss nicht berücksichtigt werden, ohne dies aber mit ‚dummen‘ Modellen bezahlen zu müssen – entfallen viele der sonst üblichen Probleme, beispielsweise mit mehr oder weniger zuverlässigen Schnittstellen. Mit der ST4-Version von Solid Edge geht Siemens PLM Software aber noch einen Schritt weiter und stützt dabei insbesondere die Nutzung von neutralen 3D-Daten im JT-Format. Dieses kommt zwar aus gleichem Hause, wird aber sicherlich weiter an Bedeutung gewinnen. Dafür spricht die Entscheidung des Automobilbauers Daimler, die durchgängige Nutzung von Engineering-Daten über die Verwendung des JT-Formats sicherzustellen (siehe CAD-CAM REPORT 6/2011, S. 7).

JT-Format als Brücke zur Zusammenarbeit

„Neu ist in ST4 nun die Möglichkeit, aus Daten beliebiger Herkunft den JT-Teil zu extrahieren und direkt zu verbauen“, betont Werner Küntzler. „Auf den bislang üblichen Zwischenschritt, dazu zunächst eine Solid-Edge-Datei zu erzeugen, kann damit verzichtet werden.“ Teile oder Baugruppen von Zulieferern können so schneller verwendet werden; neben NX-Daten funktioniert das auch mit solchen aus Autodesk Inventor, Catia, Pro/Engineer und SolidWorks. Einzige Voraussetzung: Dazu werden PDM-Funktionalitäten aus Teamcenter verwendet. ST4 ist in dieser Hinsicht aber flexibel, weil dazu neben dem ‚normalen‘ Teamcenter auch die bereits vorkonfigurierte Teamcenter-Express-Version genügt. Der Rückgriff auf das PDM-System bringt den Vorteil mit sich, dass auch Änderungen an den ursprünglichen CAD-Daten in Solid Edge assoziativ aktualisiert werden. Zusammen mit Teamcenter Express eignet sich ST4 damit vor allem für den Einsatz in Multi-CAD-Umgebungen, wie sie bei Zulieferern häufig anzutreffen sind, die mehrere Kunden mit verschiedenen CAD-Lösungen bedienen. Hilfreich ist zudem, dass Siemens PLM Software auch die Kooperation mit der Augsburger Cadenas Konstruktions-, Softwareentwicklungs- und Vertriebs GmbH ausbaut, deren Online-Katalogteile nun auch im Solid-Edge-Format (für ST3 und ST4) verfügbar sind und die Solid-Edge-Standardteile ergänzen (http://solidedge.partcommunity.com).

Da Solid Edge gleichermaßen klassische Maschinenbaukomponenten als auch Blechteilkonstruktionen unterstützt, widmeten sich die Softwareentwickler in ST4 vertieft der Simulation von zusammengesetzten Bauteilen – sprich Konstruktionen, bei deren Simulation sowohl Volumenkörper als auch Schalenelemente zu berücksichtigen sind. Ein Beispiel ist eine Radaufhängung, bei der eine Blechgabel mit einer Achse verbunden wird. Ziel ist es, die Simulation komlexerer Bauteile zu erleichtern und damit zu beschleunigen – was präzisere Aussagen erlaubt und gleichzeitig die Möglichkeit eröffnet, mehr Varianten durchzurechnen, um auf diese Weise bessere Konstruktionen zu erhalten.

„Die spannende Frage ist, wie sich bei der hybriden Simulation die Übergänge gestalten lassen – denn bei der Vernetzung stoßen ja Volumen- und Schalenelemente aneinander“, erläutert Werner Küntzler. Dieses geometrische Preprocessing sei in ST4 deutlich erweitert worden, wobei man auch auf das Know-how der Kollegen rund um die Analyselösung Femap zurückgreifen könne. „Das ist gerade beim Aufbereiten der Netze ein Vorteil, da der Anwender auf diese Weise beispielsweise im Bereich von Spannungsspitzen mit feineren Strukturen arbeiten kann.“ Von Vorteil ist dabei wiederum, dass sich die zugrundeliegende Geometrie mit der Synchronous Technology effizient bearbeiten lässt – insbesondere dann, wenn nicht auf ein natives Solid-Edge-Modell zugegriffen werden kann. Denn für die Simulation muss die Geometrie meist vereinfacht werden, unsaubere Flächen sind zu ‚heilen‘ und nicht benötigte Elemente wie Bohrungen zu entfernen. Synchron geht das schneller.

Hybride Simulation macht verlässlichere Aussagen

Je nach Bedarf lassen sich – ähnlich den PDM-Funktionen – auch die Simulationsmöglichkeiten skalieren. Bereits in der Grundversion enthalten ist die Express-Version von Solid Edge Simulation, die sich vor allem für die statische Analyse an Einzelteilen eignet. Ganze Baugruppen sowie die Phänomene Beulen und Knicken lassen sich dann mit dem ‚normalen‘ Solid Edge Simulation, noch höhere Ansprüche direkt per Femap bedienen. „Gerade der Simulationsbereich ist stark im Wachsen begriffen“, berichtet Küntzler. „Nicht zuletzt die gestiegenen gesetzlichen Anforderungen – Stichwort Compliance – lassen sich mit den entsprechend aufbereiteten Simulationsergebnissen effizienter erfüllen.“

Ursprünglich erst für die Folgeversion vorgesehen, bietet übrigens bereits ST4 schon erweiterte Möglichkeiten hinsichtlich der gerade im Maschinenbau häufig verwendeten Rahmenkonstruktionen. Damit lassen sich Dachbalken, Krane, Brücken oder Tische mit neuen eindimensionalen Elementen schnell berechnen. Im Vergleich zu entsprechenden Schalen- oder Volumenelementen soll das die Analyse beschleunigen – beziehungsweise wiederum mehr Schleifen ermöglichen.

„Auf Papierzeichnungen können viele unserer Kunden bereits verzichten“, so Werner Küntzler abschließend. „Doch gerade im Maschinenbau sind sie häufig die Vertragsgrundlage zwischen Hersteller und Kunde.“ Entsprechend normgerecht müssen deswegen die aus den 3D-Modellen abgeleiteten Zeichnungen sein. Siemens hat deswegen an vielen Details gearbeitet, sei es die Formatierung von Stücklisten oder Bildunterschriften oder der richtigen ‚ungeschnittenen‘ Darstellung von Rippen. Kreuzen sich beispielsweise Maßhilfslinien, lassen sich diese in Solid Edge einfach zur Seite schieben. „Wir haben uns vor allem auf die Unterstützung von Industriestandards und die Bereitstellung angepasster Zeichnungsvorlagen zur Unterstützung von Unternehmensstandards konzentriert – was letztlich die Dokumentationskosten reduziert und wiederum die Konstrukteure entlastet.“


Michael Corban, CAD-CAM REPORT

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

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