CAD-Skript Nummer 1

Grundlagen CAD, 3D Modellieren

CAD Skript 1

Grundlagen CAD 3D Modellieren


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CAD Skript 1 Grundlagen CAD 3D Modellieren............................... 1 Vorwort............................................................................................ 7 1 Vom 2D-Zeichnen zur Produktentwicklung ............................... 8

1.1 Produktentwicklung......................................................... 12 1.2 Das digitale Produkt......................................................... 13 1.3 CAD im Produktentwicklungsprozess............................... 15 1.4 Concurrent Engineering / Produktentwicklung im Team .. 17 1.5 CAD-Schnittstellen........................................................... 18

1.5.1 Arten von Schnittstellen............................................ 19 1.5.2 Verfügbare Schnittstellen.......................................... 20 1.5.3 Datenverlust bei Schnittstellen .................................. 21

1.6 Klassifizierungsmerkmale eines CAD-Systems .................. 22 1.7 CAD Grundfunktionen..................................................... 25 1.8 Skizzieren von Querschnitten ........................................... 29 1.9 Assoziativität.................................................................... 30

2 Einführung in Unigraphics NX ................................................. 32 2.1 Benutzeroberfläche.......................................................... 34

2.1.1 Bildschirmlayout ....................................................... 34 2.1.2 Die Werkzeugleisten ................................................. 36 2.1.3 Mausbedienung........................................................ 41 2.1.4 Dialogablauf einer Funktion...................................... 42 2.1.5 Selektieren von Konstruktionselementen .................. 43 2.1.6 Positionierungsmenü (Point Constructor Menu) ........ 46 2.1.7 Rückgängig machen der letzten Operation(en) ......... 49 2.1.8 Das Quick-View Menü .............................................. 50 2.1.9 Das Hilfe Menü......................................................... 51

2.2 Eine Unigraphics Session .................................................. 52 2.2.1 Starten einer Unigraphics Session ............................. 52 2.2.2 Beenden einer Unigraphics Session........................... 52

2.3 Dateiverwaltung in Unigraphics ....................................... 53 2.3.1 Erzeugen einer neuen Datei...................................... 54 2.3.2 Öffnen einer bestehenden Datei ............................... 55 2.3.3 Speichern einer Datei................................................ 56 2.3.4 Löschen einer Datei .................................................. 56

3 Strukturen............................................................................... 57 3.1 Generelle Arbeitsweise zur Erzeugung eines 3D-Modells . 57 3.2 Geometriebeschreibende Elemente eines Modells............ 59 3.3 Parameter eines 3D-Modells ............................................ 61 3.4 Assoziativer Hybridmodeler .............................................. 62 3.5 Master-Modell Konzept ................................................... 65

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4 Darstellungsoptionen .............................................................. 66 4.1 Layer................................................................................ 66 4.2 Layer Settings .................................................................. 68

4.2.1 Setzen des Work Layers ............................................ 69 4.3 Bildschirmlayout............................................................... 70 4.4 Ansichts-Funktionen (Menu View).................................... 71

4.4.1 Fit ............................................................................. 71 4.4.2 Section View............................................................. 72 4.4.3 Rotate View.............................................................. 73 4.4.4 View Orient .............................................................. 74

4.5 Visualisierungstechniken .................................................. 75 4.5.1 Basic Lights ............................................................... 76 4.5.2 Advanced Lights ....................................................... 77 4.5.3 Verwalten von Ansichten.......................................... 78 4.5.4 Nebeleffekte............................................................. 79

5 Koordinatensysteme................................................................ 81 5.1 Allgemeines ..................................................................... 81 5.2 Das absolute Koordinatensystem ..................................... 82 5.3 Das Arbeitskoordinatensystem (WCS) .............................. 83 5.4 Sketch-Koordinatensystem............................................... 86 5.5 Formelement Koordinatensystem..................................... 87

6 Allgemeine Voreinstellungen................................................... 88 6.1 Objekt-Voreinstellungen .................................................. 88 6.2 Visualisierungs-Voreinstellungen ...................................... 89

6.2.1 Modelldarstellungsart (Visual) ................................... 89 6.2.2 Farbpalette (Color Palette) ........................................ 90 6.2.3 Farbeinstellungen (Color Settings)............................. 91 6.2.4 Schattierungsoptionen (Shade) ................................. 92 6.2.5 Darstellungsbereich und Perspektive......................... 92

6.3 Work Plane Voreinstellungen ........................................... 94 7 Konstruktionselemente ........................................................... 95

7.1 Boolesche Operationen.................................................... 95 7.2 Erzeugen von Grundkörpern............................................ 98 7.3 Erzeugen von Formelementen........................................ 104

7.3.1 Positionierung eines Formelements ......................... 109 7.4 Bezugs-Ebenen/ -Achsen (Datums)................................. 112

7.4.1 Erzeugen von Datum Planes und Datum Axis.......... 113 7.5 Erzeugen von allgemeinen Volumenkörpern .................. 116 7.6 Extruded Body ............................................................... 120 7.7 Revolved Body................................................................ 125 7.8 Sweep along Guide........................................................ 130

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8 Ändern von Konstruktionselementen .................................... 134 8.1 Der Model Navigator (MN) ............................................. 135

8.1.1 Arbeitstechniken im Model Navigator ..................... 136 8.1.2 Das Model Navigator-Fenster als Beziehungsbaum . 137 8.1.3 Model Navigator PopUp Menü ............................... 138

8.2 Ändern von Featureparametern ..................................... 139 8.3 Ändern der Positionierung eines Features ...................... 141 8.4 Topologieänderung........................................................ 142 8.5 Reattach (Neu zuordnen) ............................................... 146 8.6 Fehlermeldungsfenster beim Aktualisieren ..................... 149 8.7 Löschen von Konstruktionselementen............................ 154 8.8 Unterdrücken von Features ............................................ 155 8.9 Einfügen von Features.................................................... 157 8.10 Darstellung des 3D-Modells ändern............................ 159

9 Formelement-Operationen .................................................... 162 9.1 Edge Blend (Kantenverrundung) .................................... 162

9.1.1 Runden mit konstantem Radius .............................. 163 9.1.2 Runden mit variablem Radius.................................. 164

9.2 Chamfer (Fase)............................................................... 169 9.3 Hollow (Aushöhlen) ....................................................... 172 9.4 Trim Body (Körper trimmen)........................................... 176 9.5 Instance Feature (Kopieren von Formelementen)............ 179

9.5.1 Circular / Rectangular Array .................................... 180 9.5.2 Mirror (Spiegeln)..................................................... 186

10 Sketches (Skizzen) ............................................................. 189 10.1 Sketch Voreinstellungen............................................. 190 10.2 Erzeugen eines Sketch................................................ 191 10.3 Sketcher Task Umgebung........................................... 192

10.3.1 Smart Sketch Interface............................................ 193 10.3.2 Dynamische Voranzeige.......................................... 194 10.3.3 Hilfslinien................................................................ 194 10.3.4 Sperren einer vorangezeigten Bedingung ............... 194 10.3.5 Short List ................................................................ 195 10.3.6 Allgemeine Sketch Operationen.............................. 196

10.4 Der aktive Sketch ....................................................... 197 10.5 Verwaltung geometrischer Bedingungen.................... 198

10.5.1 Bemassungsbedingungen ....................................... 198 10.5.2 Geometrische Bedingungen.................................... 199 10.5.3 Verhalten von Bedingungen ................................... 200 10.5.4 Tipps zu Bedingungen ............................................ 201 10.5.5 Sketcher Farbcodes................................................. 202

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10.5.6 Sketches und Layers................................................ 202 10.6 Die Sketch Werkzeugleiste ......................................... 203

10.6.1 Reattach ................................................................. 203 10.6.2 Positionierungs-Bemassungen................................. 204

10.7 Die Sketch Curves Werkzeugleiste.............................. 205 10.7.1 Profile ..................................................................... 206 10.7.2 Line ........................................................................ 206 10.7.3 Arc (Kreisbogen) ..................................................... 207 10.7.4 Circle (Kreis)............................................................ 208 10.7.5 Derived Lines (Abgeleitete Linien) ........................... 209 10.7.6 Quick Trim (Kurven trimmen).................................. 210 10.7.7 Quick Extend (Kurven verlängern) ........................... 211 10.7.8 Fillet (Verrundung) .................................................. 212 10.7.9 Rectangle (Rechteck)............................................... 213 10.7.10 Ellipse.................................................................. 213 10.7.11 Conic (Kegelschnitte) .......................................... 215 10.7.12 Point (Punkt) ....................................................... 217 10.7.13 Associative Points (Assoziative Punkte) ................ 217

10.8 Die Sketch Constraints Werkzeugleiste....................... 218 10.8.1 Dimensions (Bemassungen) .................................... 219 10.8.2 Create Constraints (Geometrische Bedingungen).... 222 10.8.3 Typen von geometrischen Bedingungen ................. 223 10.8.4 Auto Constrain (Automatisch bedingen) ................. 225 10.8.5 Kombinationen geometrischer Bedingungen .......... 226 10.8.6 Animate Dimension ................................................ 227 10.8.7 Convert To/From Reference .................................... 228 10.8.8 Show/Remove Constraints ...................................... 229 10.8.9 Alternate Solution (Alternative Lösung)................... 230 10.8.10 Infer Constraint Settings ..................................... 231

10.9 Sketch Operations Toolbar ......................................... 232 10.9.1 Mirror (Spiegeln)..................................................... 232 10.9.2 Offset Extracted Curves .......................................... 233 10.9.3 Edit Curve............................................................... 233 10.9.4 Edit Defining String................................................. 235

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Vorwort

Für die CAD-Ausbildung der Maschinenbau-Ingenieure an der ETH

stehen folgende vier Skripts zur Verfügung:

CAD-Skript 1: Grundlagen CAD / 3D-Modellieren •

•

•

•

CAD-Skript 2: 2D Zeichnungen

CAD-Skript 3: Baugruppen

CAD-Skript 4: Freiform-Modellieren

Die Skripts werden laufend überarbeitet und an den neusten

Stand der CAD-Software Unigraphics von EDS PLM Solutions ange-

passt. Die vorliegenden Skripts basieren auf der Version Unigraphics

NX. Anregungen und Wünsche nehme ich gerne entgegen.

Es ist mir ein Bedürfnis, an dieser Stelle allen meinen Vorgängern

grossen Dank auszusprechen. Sie haben eine hervorragende Grund-

lage geschaffen für die CAD-Ausbildung an der ETH Zürich. Diese

Tatsache hat sich bereits in weiten Kreisen der CAD-Welt herumge-

sprochen.

Alle Skripts sind auf unserem Internet-Portal im Format pdf hinter-

legt und dürfen gerne heruntergeladen werden. Sie finden diese auf

http://www.zpeportal.ethz.ch unter Lehre, CAD-Ausbildung.

Zürich im September 2002

Marcel Schmid

Zentrum für Produkt-Entwicklung

ETH Zürich

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http://www.zpeportal.ethz.ch/


1 Vom 2D-Zeichnen zur Produktent-wicklung

Frühgeschichte: Schon in der frühen Geschichte versuchten die

Menschen zur Realisierung eines Werkes ihre Ideen zeichnerisch ab-

zubilden. Sehr oft waren dies 3-dimensionale Skizzen.

19. Jahrhundert: Es werden Normen und Regeln zur Darstellung

von technischen Zeichnungen festgelegt. Dies in der Absicht, dass

involvierte Mitarbeiter die Zeichnung auch so verstehen, wie dies der

Erzeuger beabsichtigt hat.

1940er Jahre: Die Entwicklung erster einfacher elektronischer Com-

puter wird in Angriff genommen.

1950er Jahre: Mit der Entwicklung von höheren Programmierspra-

chen wie FORTRAN oder COBOL Ende der 1950er Jahre wird der

Weg frei für die Entwicklung von 2D-CAD-Systemen.

1961: Das erste interaktive Zeichnungsprogramm mit dem Namen

Sketchpad wird von Herrn Sutherland am MIT in Amerika entwickelt.

Im gleichen Zeitraum wird auch an der Programmierung von 3D-

Darstellungen gearbeitet. Erste Ansätze sind 3D-Drahtmodelle. Diese

stellen ein Objekt näherungsweise mit Hilfe von Kurven dar, welche

Kanten und Flächen umreissen.

1960er Jahre: Neben der Weiterführung von 2D-CAD-Programmen

wird auch die Entwicklung erster 3D-Algorithmen im komplexeren

Oberflächenbereich in Angriff genommen, mit der Absicht, die

Schwächen von 3D-Drahtmodellen zu überwinden. Erste Anwender

von Freiformflächen sind die Automobil- und Flugzeugindustrie.

Zu erwähnen ist hier die Oberflächenbeschreibung des Renault Inge-

nieurs Pierre Bezier und des Citroen Ingenieurs Paul de Casteljau,

welche in Konkurrenz zueinander Mitte der 1960er Jahre die Defini-

tion parametrischer Raumkurven entwickelten. Paul de Casteljaus

Arbeit wurde nie veröffentlicht, so dass die Oberflächenbeschreibung

heute Paul Beziers Namen trägt, obwohl die fundamentalen Algo-

rithmen, welche die Bezier Kurven beschreiben, heute Paul de Castel-

jau zugesprochen werden.

1970er Jahre: Die Weiterentwicklung der vollständigen dreidimensi-

onalen Beschreibung eines Objektes wird an den Universitäten durch

die Volumendefinition (Solids) vorangetrieben.

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1980er Jahre: CAD ist immer noch einem auserlesenen Kreis von

Anwendern vorbehalten. Diese müssen nicht nur jede Menge inves-

tieren – Summen in siebenstelliger Höhe sind durchaus keine Selten-

heit – sondern auch viel Geduld mitbringen.

Erste Solid-Modeler kommen auf den Markt. Diese sind aber noch

nicht sehr komfortabel in ihren Möglichkeiten und der Bediener-

freundlichkeit

Das Softwareangebot wird im Laufe der 80er Jahre immer vielfälti-

ger. 1986 macht das PC-basierte 2D CAD System AutoCAD verstärkt

auf sich aufmerksam, obwohl es noch von vielen belächelt wird.

Die Hardwarepreise fallen, obwohl es ständig neue Leistungssteige-

rungen zu vermelden gibt. Ein Trend, der sich bis heute fortgesetzt

hat.

1987: Die ersten von den Anwendern akzeptierten 3D-Solid-Modeler

kommen auf den Markt.

1990: Die ständig steigende Leistungsfähigkeit bei Hard- als auch

Software ermöglichen neue Einsatzfelder wie Simulationen von Be-

wegungen, Belastungen, Strömungen und Thermo-Simulationen.

1991: Erste CAD Systeme unterstützen Concurrent Engineering, d.h.

parallele Entwicklungszusammenarbeit mit dem Ziel, den Produkt-

entwicklungsprozess zu verkürzen.

1992: Von vielen noch nicht so ganz ernst genommen, gibt es aber

immer mehr CAD-Systeme, die auf der Windows-Oberfläche basie-

ren. Vor allem kleinere Anbieter sehen hier ihre Marktchance. Die

Grossen werden später nachziehen müssen.

Die Offenheit der Systeme schreitet voran. Immer mehr Anbieter

geben ihren Softwarepaketen speziell entwickelte Schnittstellen auf

den Weg, damit der Datenaustausch zwischen unterschiedlichen

Systemen „ohne Datenverlust“ funktioniert.

1993: Windows NT setzt neue Zeichen. Es beginnt der Verdrän-

gungswettbewerb gegen UNIX, den, wie wir inzwischen wissen,

Windows NT gewinnen wird.

CAD und Virtual Reality: Ein neues Softwarepaket, entwickelt vom

Fraunhofer Institut, ermöglich „Spaziergänge durch 3D Objekte in

Echtzeit. Der industrielle Einsatz lässt aber noch ein paar Jahre auf

sich warten.

Parasolid, bis heute fast ungeschlagen der voll parametrische Model-

lierkern. Dieser Kern bietet parametrische Konstruktion, Einsatz von

Feature-Technik, vereinigt Draht-, Flächen- und Volumengeometrie in

einem Datenmodell und bietet volle Assoziativität in allen Entwick-

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lungsstufen. Parasolid wird nebst ACIS die Basis vieler moderner Mo-

dellierer.

1994: Die 3D-Welt wird immer schöner. Spezielle Rendering-

Software bieten fotorealistische Bilder von hoher Qualität.

1995: Rapid Prototyping: 3D-Modelle direkt aus dem CAD-System

mit Verfahren wie Stereolithografie, Selectiv Laser Sintern, Laminated

Object Manufacturing und Fused Deposition Modeling werden indus-

triell genutzt. Der grosse Durchbruch wird jedoch noch ein paar Jahre

dauern.

Client/Server Architektur rückt immer mehr in den Mittelpunkt der

Interessen. Es ermöglicht allen Mitarbeitern eines Unternehmens,

jederzeit und über geografische und systembedingte Grenzen hin-

weg auf wichtige Informationen zuzugreifen.

1996: Die ersten Konstruktionshilfen bieten das Internet in Form von

Katalogen an. Einzelteile, Baugruppen oder ganze Kataloge können

heruntergeladen werden.

Eine Marktstudie offenbart es: Nahezu hinter jedem Produkt, das

heute auf den Markt kommt, - von der Kaffeemaschine über die

Brille bis zum Passagierflugzeug – steckt der Einsatz von CAD als

Herzstück der Produktentwicklung. Erstaunlich dabei: Immer noch

liegt der Schwerpunkt aus 2D-Systemen.

1997: Ohne Digital Mock-up ist nach Meinung von Fachleuten aus

der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie die Entwick-

lung komplexer Produkte nicht praktikabel. Um Zeit und Kosten in

den Griff zu bekommen, zählt Digital Mock-up zu den Knüllern im

Engineering-Bereich.

Integrierte EDM-Systeme (Engineering Data Management) ermögli-

chen den schnellen Zugriff auf alle vorhandenen Daten, auch von

entfernten Standorten. Die Kontrolle der Prozesse garantiert eine

optimierte Ablauforganisation und eröffnet damit grosse Kostenre-

duzierungsmöglichkeiten.

1998: VR (Virtuelle Realität): Konstruktionsplanung im virtuellen

Raum. Lange bevor eine Maschine gebaut und der erste Testlauf

gestartet wird, können Ingenieure gemeinsam Einbauprobleme, Er-

gonomie, kinematische und dynamische Beziehungen erkunden.

1999: Java-Programme sind die Schlüsseltechnologie für die Integra-

tion zwischen Engineering und Unternehmens-IT. Viele Informatio-

nen, die für den Konstruktionsprozess nützlich sind, werden durch

den Einsatz von Java schneller und problemloser greifbar.

Die rasante Globalisierung erfordert EDV-Werkzeuge, die weltweites

Concurrent Engineering ermöglichen.

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2000: Geeignete EDM/PDM-Lösungen ermöglichen ein effektives

Knowledge-Management im technischen Bereich.

Eine wichtige Rolle beim Aufbau von vernetzten Strukturen spielen

das Internet, XML (Extended Markup Language) und ASP (Application

Service Provider).

Neue Softwareprodukte sind webfähig und ermöglichen es dem

Entwicklungsingenieur, die Möglichkeit, über das Netz mit Auftrag-

gebern, Zulieferern und Partnern zusammenzuarbeiten. Dabei han-

delt es sich nicht um bessere Kommunikationswege, sondern vor

allem um neuartige Dienste, die erst durch das Internet möglich wer-

den.

2001: PLM (Product Lifecycle Management) stellt die Verbindung her

zu anderen Anwendungen und Prozessen im Unternehmen. Mitar-

beiter eines Unternehmens, Zulieferer, Partner und Kunden werden

eng in den Produkt-Entwicklungsprozess eingebunden. Ganz neben-

bei kann PLM auch dazu beitragen, mit dem dreidimensional darge-

stellten Produkt die Kosten beispielsweise für Service- und Wartungs-

arbeiten drastisch zu verringern.

2002: Bis anhin war die Forderung, die Einzelschritte der Produkt-

entwicklung aus einem 3D-Modell heraus mit den notwendigen Da-

ten zu unterstützen. Heute ist das Ziel, das Produkt als digitales über

den gesamten Lebenszyklus zu verwalten, über Firmen, Länder- und

Systemgrenzen hinweg.

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1.1 Produktentwicklung

Unter dem Begriff Produktentwicklung kann allgemein der Prozess

verstanden werden, welcher von einer Idee bis zu deren fertigen

Realisierung durchlaufen wird. Dabei ist es irrelevant, ob es sich bei

dem Produkt um das Tomatenhäuschen eines Hobbygärtners oder

um den hochentwickelten Motor eines Rennwagens handelt. In allen

Fällen muss sich der Entwickler vorgängig grundlegende Gedanken

über den Sinn, Zweck und den Realisierungsweg seines Produktes

machen, bevor er diese in die Realität umsetzt.

Es versteht sich für einen Hobbygärtner von selbst, dass er kaum

einen Computer einsetzen wird bei der Konstruktion eines Tomaten-

häuschen, da zu dessen Überblickbarkeit und Realisierung ein allge-

meines Vorstellungsvermögen und ein handwerkliches Geschick aus-

reichen.

Ein Rennmotorentwickler wird jedoch in der heutigen kurzlebigen

Zeit ohne die Möglichkeiten eines Computers nicht in der Lage sein,

einen konkurrenzfähigen Motor in einer vorgegebenen, kurzen Zeit

zu entwickeln. Es gibt heute kaum mehr einen Entwicklungsbereich,

welcher nicht durch Computersoftware unterstützt und optimiert

wird.

In den 1970er und 1980er Jahren war die IT-Landschaft heutiger

Unternehmen charakterisiert durch eine grosse Anzahl unterschiedli-

cher Applikationen, optimiert auf die spezifischen Bedürfnisse einzel-

ner Funktionsbereiche. Untereinander waren diese Applikationen

kaum oder nur unzureichend verknüpft und unterstützen daher nur

einen sehr begrenzten Datenaustausch. Im Zuge der Bestrebungen

um eine durchgängige und ganzheitliche Rechnerunterstützung wur-

de deshalb unter dem Schlagwort CIM (Computer Integrated

Manufacturing) in den 1990er Jahren vielerorts die Vision einer in-

tegrierten Gesamtlösung verfolgt (Fabrik der Zukunft). Die weltweite

Förderung des CIM-Gedanken hat auch die Weiterentwicklung und

den praktischen Einsatz von CAx-Systemen nachhaltig beeinflusst. Es

ist heute möglich, komplexe Produkte, wie z.B. einen Rennwagenmo-

tor, dreidimensional am Computerbildschirm zu entwickeln und dies

sogar an verteilten Entwicklungsstandorten. Dieses virtuelle Produkt

ist der scheinbar fertige, fotorealistisch dargestellte Rennmotor, ohne

dass von diesem auch nur ein Teil bereits gefertigt worden ist.

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Heute spricht man nicht mehr von CIM, aber der Grundgedanke

des Informations- und Kommunikationsverbundes besteht mehr

denn je. Heute sprechen wir in diesem Zusammenhang vom Digitalen

Produkt. Es sei an dieser Stelle auf die Vertiefungsvorlesung im 6.

Semester verwiesen „Informationstechnologien im Digitalen Pro-

dukt“.

1.2 Das digitale Produkt

Hinweis: Dieses Unterkapitel ist ein Auszug aus der Vertiefungsvorle-

sung „Informationstechnologien im Digitalen Produkt“.

Das Konzept des Digitalen Produktes zielt auf eine definierte, konsi-

stente Daten- und Informationsstruktur. Alle Daten, die das Produkt

realitätsnah beschreiben und von Unternehmensprozessen genutzt

werden, sind in dedizierten Datenbanken mit festgelegter Datenho-

heit abgelegt und miteinander verknüpft.

Die Produktdaten werden innerhalb der Primärentwicklung er-

zeugt und während des gesamten Produktlebenszyklus ergänzt, mo-

difiziert und gepflegt. Die Erzeugung erfolgt mit dem Ziel der

optimalen Nutzung in den nachgelagerten Unternehmensprozessen:

Herstellung, Vertrieb und Marketing, Betrieb und Service, Entsorgung

und Recycling. Damit profitieren von diesen Daten die Unterneh-

mensprozesse Verkauf, Kunde, Service, Produktion und Logistik,

denn sie können jederzeit auf die Informationen des Digitalen Pro-

duktes zugreifen und effizient Nutzen daraus ziehen.

Neue Bedürfnisse, Schwachstellen, Erfahrungen fliessen perma-

nent zurück und werden durch die Sekundärentwicklung in das Digi-

tale Produkte integriert oder verbessern dieses.

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B001cadZ: Grundkonzepte des Digitalen Produkts

Am Zentrum für Produktentwicklung ist das Digitale Produkt wie

folgt definiert:

Das Digitale Produkt ist die Gesamtheit der Produktdaten,

welche in der Primärentwicklung erzeugt, konsistent verwaltet

und über den Lebenszyklus laufend ergänzt werden und das

reale Produkt hinreichend genau repräsentieren, um von Un-

ternehmensprozessen mittels Diensten genutzt zu werden.

•

•

•

Unternehmensprozesse sind wertschöpfende Handlungen

des Unternehmens unter Einbezug aller Partner, welche das

Digitale Produkt unter Verwendung von Diensten nutzen,

modifizieren und ergänzen.

Dienste sind spezifische Anwendungen, welche es Unter-

nehmensprozessen ermöglichen, individuell oder in Teams,

im Digitalen Produkt zu navigieren, zu interagieren, dieses zu

visualisieren und zu modifizieren. Für die Realisierung der

Dienste kommen moderne kommerziell erhältliche oder ei-

gens implementierte IT-Tools zur Anwendung.

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1.3 CAD im Produktentwicklungsprozess

Produktentwicklung ohne die Mithilfe von Computern ist heute

kaum mehr denkbar. Dabei nimmt CAD eine wichtige Stellung ein.

Zeigt man die Abfolge eines Produktentwicklungsprozesses, so wird

die heutige CAD-Software zumeist in der Hauptprojekt- und der

Detaillierungsphase eingesetzt.

Bild (B002cadZ) CAD-Software im Entwicklungsprozess

In der Konzeptphase werden Layouts und Designstudien oft mittels

dafür spezialisierter Software durchgeführt. Erst wenn die grundle-

genden Punkte geklärt sind, kommt zu Beginn der Entwurfsphase die

CAD-Software zum Einsatz. Dabei ist vor allem störend, dass Design-

studien auch heute noch zumeist nur mit Verlusten in die CAD-

Software übernommen werden können. Im CAD-System wird das

Produkt dreidimensional modelliert. Diese 3D-Datensätze dienen

idealerweise als Grundlage für die nachgelagerten Entwicklungs-

schritte wie z.B. 2D-Zeichnungsableitung, Festigkeitsberechnung, NC-

Programmierung, Montageanleitungen, usw.

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Bild (B003cadZ) Weiterverwendung von CAD-Daten

Dies würde bedeuten, dass die Gestaltgebung eines Produkts in kei-

ner weiterführenden Software erneut definiert werden müsste. Die

Praxis zeigt aber, dass Schwierigkeiten insbesondere bei der Über-

nahme von originalen 3D-Daten in Fremdsoftwares auftreten. Die

Schnittstellenproblematik wird im Kapitel 1.5 weiterführend behan-

delt. Hier soll primär darauf hingewiesen werden, dass vor allem für

die Fertigung eine exakte Geometriebeschreibung in der entspre-

chenden CAM-Software vorliegen muss.

Es versteht sich von selbst, dass bei der oft hohen Komplexität ei-

ner Entwicklung, wie z. B. derjenigen eines Rennwagenmotors, wenn

wir bei diesem Beispiel bleiben wollen, diese nicht von einer Person

allein gemeistert werden kann. Ein solches Produkt wird in mehreren,

auf bestimmte Funktionen spezialisierten Teams erarbeitet. In wel-

chem Zeitabschnitt ein Entwicklungsteam dabei sein Spezialwissen in

die Arbeit einbringt, hängt nicht zuletzt von der Unternehmensstruk-

tur und dem Einsatz integrativer Applikationssoftwares ab.

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1.4 Concurrent Engineering / Produktentwick-lung im Team

Wo früher ein Produkt durch eine Abfolge sequentieller Tätigkeiten

mittels Weitergabe von erarbeiteten Dokumenten an die nachfol-

genden Funktionsbereiche entwickelt wurde, wird heute als Zielset-

zung einer modernen Unternehmensfunktionalität die weitgehende

Parallelisierung der Entwicklungstätigkeiten angestrebt. Dieses soge-

nannte Concurrent Engineering (CE) hat das Ziel, die Entwicklungs-

durchlaufzeit eines Produktes drastisch zu verkürzen.

Bild (B004cadZ) Herkömmliche, sequentielle Entwicklung

Dabei bildet ein straffes Projektmanagement die Basis von CE. Bei der

Entwicklung eines Produkts sollen von Anfang an alle Beteiligten

zusammenarbeiten: Entwickler, Konstrukteure, Fertigungsexperten,

Berechnungsingenieure, Formenbauer, Zulieferer, usw.

Bild (B005cadZ) Concurrent Engineering

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Bei CE werden diese Personen in einem Projektteam zusammenge-

fasst. So fliesst aus allen Gebieten spezifisches Fachwissen ein. Fehler

werden frühzeitig erkannt und kostspielige, da verspätet ansetzende,

Änderungen weitgehend vermieden. Zusätzlich führt ein derartiger

Ansatz der Produktentwicklung zu einer Qualitätsverbesserung.

Damit diese Projektorganisation optimale Arbeitsvoraussetzungen

erhält, muss eine bereichsübergreifende, rechnerinterne Dateninteg-

ration verfügbar sein, auf die alle Projektmitglieder entsprechend

ihren Rechten zugreifen und den aktuellen Stand abrufen können.

Sämtliche funktionsspezialisierten Entwicklungsteams arbeiten so

gemeinsam und weitgehendst parallel an der Konkretisierung des

Produktmodells. Am Ende existiert ein vollständiger digitaler Daten-

satz des zu erzeugenden Produktes.

Wenn wir diese Funktionsabläufe betrachten, egal ob es sich um

einen sequentiellen oder um einen Concurrent Engineering Ablauf

handelt, ist davon auszugehen, dass in einem Entwicklungsprozess

verschiedene Arten von Computern und Software-Lösungen zum

Einsatz gelangen. Es muss daher gewährleistet werden, dass die ein-

mal erzeugten 3D-Daten auch in einer anderen Umgebung weiter

verwendet werden können. Im nächsten Kapitel wollen wir uns da-

her kurz den Schnittstellen zuwenden.

1.5 CAD-Schnittstellen

Die Problematik der Datenintegration verschiedener Engineering-

Software wurde bereits anfangs der 1980er Jahre angegangen. Im

Verlaufe der Zeit haben sich eine Vielzahl von genormten und nicht

genormten CAD-Schnittstellen entwickelt. Während ältere Schnitt-

stellen, wie IGES, SET oder VDA-FS vornehmlich Geometriedaten zu

transferieren gedachten, so handelt es sich bei der Mitte der 1990er

Jahre ins Leben gerufenen Schnittstelle STEP nicht mehr nur um eine

reine Geometrieschnittstelle, vielmehr geht die Richtung in die Bereit-

stellung eines international standardisierten Referenzmodells, wel-

ches alle im Lebenszyklus eines Produktes anfallenden Informationen

beinhaltet.

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1.5.1 Arten von Schnittstellen

Bei der Definition der Art von Schnittstellen unterscheidet man prin-

zipiell zwischen speziellen und normierten Schnittstellen. Der grund-

legende Unterschied zwischen diesen beiden Arten wird aus der

nachfolgenden Abbildung sofort ersichtlich.

Bild (B006cadZ) Datenschnittstellen

Genormte Schnittstellen haben den Vorteil, dass sie einen ge-

ringeren Wartungs- und Pflegeaufwand aufweisen und der

Entwicklungsaufwand sich um einiges reduziert. Ebenfalls

kann mit genormten Schnittstellen eine Übertragung in viele

andere CAD-Systeme erfolgen. Es muss aber an dieser Stelle

auch festgehalten werden, dass das Resultat der Übertragung

nicht immer sehr befriedigend ist.

•

• Spezielle Schnittstellen besitzen dagegen den Vorteil, dass die

Schnittstelle meist viel exaktere Datenübertragungen erlaubt,

da die Schnittstellensoftware auf die speziellen Eigenheiten

zwischen den beiden betroffenen CAD-Systemen besser ein-

geht.

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1.5.2 Verfügbare Schnittstellen

Die nachfolgende Tabelle soll einen kleinen Überblick über die heute

im Wesentlichen verfügbaren CAD-Schnittstellen geben.

CAD-Schnittstellen und Datenaustauschformate

Schnittstelle Herkunft Modelle Bemerkung

IGES

Initial Graphics Exchange Specifica-tion USA

Drahtmodell

Flächenmodell

Volumenmodell

Berechnungsmodelle

2D Zeichnung

Weit verbreitet, im allg. ansprechende Ergebnisse

SET

Standard d’Echange et de Transfer F

(Aerospatiale)

Drahtmodell

Flächenmodell

Volumenmodell

Berechnungsmodell

2D Zeichnung

Vor allem in Frank-reich verbreitet

VDA-FS

Verein Deutscher Automobilhersteller

D (Automobil-Industrie)

Drahtmodell Gute Flächenüberga-be

DXF

Drawing Interchan-ge Format

AutoCAD

Drahtmodell

2D Zeichnung

Keine Norm, Industriestandard

von Autodesk festge-legte Standard-Schnittstelle zu AutoCAD. Wird vor allem im 2D-Bereich eingesetzt.

STEP

Standard for the Exchange of Prod-uct Model Data Weltweit

Partialmodell des gesamten Produktle-benszyklus

Jüngste genormte Schnittstelle mit Stärken im Volu-menmodell. Hat das Ziel sämtlicher in einem Produktle-benszyklus anfallen-der Daten zu integ-rieren.

Tabelle (T001cadZ) CAD-Schnittstellen

20


1.5.3 Datenverlust bei Schnittstellen

Trotz der Normierung von Schnittstellen können die Resultate eines

Datenaustauschs sehr unterschiedlich ausfallen. So kann es sein, dass

ein im System A ausgelesenes Teil im System B mit offenen, unge-

trimmten Flächen erscheint oder überhaupt nicht eingelesen werden

kann! Dabei sind die Schnittstellen vielfach nicht gerade kostengüns-

tig.

Das Ergebnis eines Austauschs kann mit Parametern wie Auslese-

genauigkeit etwas beeinflusst werden. In jedem Fall aber tritt ein

Datenverlust auf, da die CAD-Schnittstellen auf eine reine Geomet-

rieübergabe ausgerichtet sind und nicht die gesamte Konstruktions-

intelligenz der einzelnen Systeme (Parametrisierung, Feature-Technik,

Teilehistorie, usw.) aufnehmen können.

In den letzten Jahren hat sich STEP stark verbessert. STEP bringt

für den Austausch von Volumenmodellen vielfach die besten Resulta-

te. Die Schnittstelle gewinnt auch weiterhin an Bedeutung, teilweise

sehen sich z.B. Zulieferer aber auch „gezwungen“, mehrere CAD-

Systeme parallel zu betreiben, um leichter Daten mit ihren Kunden

austauschen zu können.

Dem Problem des Datenverlustes bei genormten Schnittstellen

begegnen verschiedene CAD-Anbieter mit dem programmieren spe-

zieller Schnittstellen zwischen zwei spezifischen CAD-Systemen. Da

der Aufwand, die Kosten und die Wartung dieser Schnittstellen ex-

trem hoch sind, lohnt sich ein solcher Aufwand meist nur für sehr

grosse Firmen, bei welcher der Nutzen eines solch minimalen Daten-

verlusts entsprechend hoch ist.

21


1.6 Klassifizierungsmerkmale eines CAD-Systems

Für die klassifizierenden Merkmale eines CAD-Systems wird heute

meist vereinfacht nur die Dimensionalität des Darstellungsraums

verwendet, welche für die Abbildung eines Objektes verwendet wird.

Daher unterscheiden wir generell zwischen

2D-Systemen •

•

•

•

•

3D-Systemen

Dabei handelt es sich bei den 2D CAD-Systemen um reine Zeich-

nungssysteme, welche das Zeichenbrett aus den früheren Jahren

ersetzen. Bei 3D CAD-Systemen wird hinsichtlich der Geometrie be-

schreibenden Elemente unterschieden:

Draht-Modelle (Wireframe): Die Darstellung einer Objektge-

stalt beruht auf der Zerlegung der Körperkanten in Linien, Bö-

gen und Kurven. Drahtmodelle sind verschiedenen Einschrän-

kungen unterworfen und können mitunter mehrdeutig sein.

Flächen-Modelle (Surface): Die Darstellung einer Objektge-

stalt erfolgt über die Beschreibung der Begrenzungsflächen.

Zur Flächenbeschreibung werden verschiedene mathematische

Algorithmen benutzt, z.B. COONS, BEZIER, NURBS

Volumen-Modelle (Solids): Die Darstellung einer Objektge-

stalt erfolgt über die Beschreibung des volumetrischen Raums,

den das Modell einnimmt. Volumen-Modelle sind die einzigen

rechnerinternen Geometriedatenstrukturen, welche ein Objekt

in seiner Form und seinen massenspezifischen Eigenschaften

vollständig beschreiben.

Bild (B007cadZ) CAD-Geometrie-Modelle

22


Mit zunehmender Vollständigkeit einer Objektbeschreibung in ei-

nem Rechnermodell nehmen auch die Komplexität der Software und

der Speicherbedarf zu. Dies erfordert vom Anwender ein erhöhtes

Wissen, sowie gute Kenntnisse über die Konstruktionstechnik. Dabei

geht es um die Art und Weise, wie mit einer spezifischen Software

am besten ein Objekt als Computermodell aufgebaut werden kann.

Dieser Aufbau gestaltet sich meist in mehreren Schritten.

Neben dem Unterscheidungskriterium des Darstellungsraums

werden 3D-CAD-Systeme auch nach der Art ihrer internen Geomet-

riedatenmodelle und der Art ihrer Editierbarkeit differenziert:

CSG Systeme (Constructive Solid Geometry) basieren auf der

Abfolge von Kombinationen geometrischer Grundkörper. Die

CSG-Darstellung entspricht einem Ablaufbaum mengenver-

knüpfter Operationen (Boolesche Operationen) an Grundkör-

pern zur Erzeugung des Volumenmodells. Bei reiner CSG-

Darstellung werden nur die Operationen, die Namen der

Grundkörper und ihre Parameter gespeichert.

•

•

•

Vorteile dieser Datenstruktur sind die Gewährleistung der Kon-

sistenz des Modells durch das Ablaufprogramm und der gerin-

ge Speicherplatzbedarf.

Nachteil ist, dass bei einer Änderung eines einzelnen Parame-

ters das gesamte Model neu abgearbeitet werden muss.

Bild (B008cadZ) CSG-Geometriedatenmodell

B-REP Systeme (Boundary Representation) basieren auf der

Darstellung der äusseren Hülle, welche das Volumen um-

schliesst. Bei der Beschreibung der Hülle wird zwischen Geo-

•

23


metrie und Topologie unterschieden. Die Geometrie bestimmt

die Grösse und Form des Modells. Die Topologie definiert die

Verbindungsstruktur der einzelnen Geometrieelemente unter-

einander und ist invariant gegenüber geometrischen Daten.

Vorteilhaft ist dabei der direkte Zugriff auf alle Geometrieele-

mente des Modells,

•

• während sich der grosse Speicherplatzbedarf als Nachteil aus-

wirkt.

Bild (B009cadZ) B-REP-Geometriedatenmodell

Hybrid-Systeme verwenden mehrere Datenstrukturen. Der

Grund für die Vermischung verschiedener Datentypen liegt

darin, dass bestimmte Datentypen in Teilbereichen besser

nutzbar sind und die Beschreibung einer Geometrie besser

und exakter wiedergeben als andere. Hybrid-Modelle vereini-

gen daher meist die Vorteile verschiedener Modellarten.

•

24


1.7 CAD Grundfunktionen

Für die Modellierung eines Objekts mit einem 3D CAD-Systems ste-

hen dem Anwender im wesentlichen vier Grundfunktionen zur Ver-

fügung. Selbstverständlich werden viele weitere Funktionen die Soft-

ware ergänzen und komplettieren, diese dienen aber meist nur der

Information oder steigern die Benutzerfreundlichkeit und Handhab-

barkeit der Software.

Einfügen und Erzeugen neuer Elemente •

•

•

•

•

Ändern eines bestehenden Elementes

Kopieren, Musterbildung eines bestehenden Elementes

Löschen eines bestehenden Elementes

Einfügen und Erzeugen

Die schrittweise Konstruktion eines 3D-Volumenmodells erfolgt

durch sequentielles Erzeugen und Verbinden (Boolesche Operation)

einzelner Formelemente. Dabei unterscheidet man zwischen drei

grundsätzlichen Elementtypen, die jedoch nicht bei allen Systemen

vorhanden sein müssen.

Primitives: Dies sind einfache Grundkörper wie Quader, Zy-

linder, Kegel, Kugel. Mit diesen Grundkörpern können nur ein-

fachste Geometrieformen modelliert werden, sind jedoch ein-

fach in der Ausführung.

Bild (B010cadZ) Primitives

25


• Konstruktionselemente: Dies sind in einer Ebene skizzierte

Querschnitte, welche in die Tiefe gezogen, um eine Achse ro-

tiert, entlang einer Raumkurve gezogen oder über mehrere

Querschnitte miteinander verbunden werden. Mit Konstrukti-

ons-Elementen können praktische alle erdenkbaren geometri-

schen Formen modelliert werden. Der Eingabeaufwand ist je-

doch entsprechend hoch.

Bild (B011cadZ) Konstruktionselemente

Formelemente: Dies sind Elemente, welche bereits vordefi-

nierte Formen besitzen. Dabei handelt es sich typischerweise

um Formen wie Bohrungen, Gewindelöcher, Langlöcher, Ta-

schen, Nuten und Freistiche. Die Masse der Formelemente

können dabei variieren. Formelemente werden dabei oft mit

″halbintelligenten″ nichtgeometrischen Attributen (Technolo-

gieangaben), wie Loch- und Gewindeart oder Oberflächenbe-

schaffenheit versehen.

•

Bild (B012cadZ) Formelemente

26


Ändern

Um 3D-Volumenmodelle einfach ändern zu können, muss die

CAD-Software die Fähigkeit besitzen, die bestehenden Geometrieda-

ten zu editieren. Hier kennen wir zwei verschiedene Arten der Ände-

rungsmethodik.

Parametric Editing beruht auf einer ablaufbasierenden Daten-

struktur (siehe CSG), bei der die Abfolge der einzelnen Kon-

struktionselemente und -schritte zur Erstellung des Modells

gespeichert ist. Es muss dabei jedes Konstruktionselement ex-

plizit und vollständig definiert und in Beziehung zu den bereits

bestehenden Geometriedaten gebracht werden. Bei Änderun-

gen werden die Parameter eines Konstruktionselements geän-

dert und der Prozess zur Aktualisierung des Modells wird er-

neut durchgerechnet. Die definierten parametrischen Bedin-

gungen sind dabei kompromisslos. Das heisst, es kann vor-

kommen, dass Beziehungen beim Aktualisieren nicht mehr er-

füllt werden können. Dann ist das Korrigieren des Bezie-

hungsmodells mitunter zum Teil sehr schwierig und aufwen-

dig.

•

• Variational Editing beruht auf Gleichungen, welche die geo-

metrischen Beziehungen einzelner Konstruktionselemente

miteinander verbinden. Bei Änderungen der Modellparameter

werden diese Gleichungen geändert und dann simultan ge-

löst, also nicht als sequentieller Prozess. Der Vorteil liegt darin,

dass die Geometrie nicht explizit und vollständig beschrieben

sein muss. Dadurch kann ein nicht optimal angegangener

Konstruktionsprozess leichter korrigiert werden.

27


Kopieren, Musterbildung

Das Kopieren eines bestehenden Elementes dient zur Vereinfachung,

z.B. damit der Anwender ein Element nicht noch einmal neu erstellen

muss. Dabei sollte das System in der Lage sein, einzelne Elemente in

wahlweise Unabhängigkeit oder Abhängigkeit zum Original kopieren

zu können (Assoziativität). Auch die Möglichkeit der Erzeugung von

Musterbildern eines bestehenden Elementes sollte in einem moder-

nen CAD-System anzutreffen sein. Ein Beispiel hierfür sind die immer

wieder anzutreffenden Lochbilder. Ein weiterer Vorteil von Muster-

bildern besteht in der möglichen automatisierten Referenzierung von

Komponenten in Baugruppen. Wird z.B. im Originalbohrloch eines

Musterbildes eine Schraube eingesetzt, so können bei Bedarf in die

restlichen Bohrungen des Musterbildes gleiche Schrauben platziert

werden (Referenzmusterbildung).

Bild (B013cadZ) Erzeugen von Kopien eines Elementes

Löschen

Das Löschen von bestehenden Elementen gehört ebenso zu den

Basisfunktionen, wie das Erzeugen derselben. Bei dieser Funktion

muss jedoch darauf geachtet werden, dass Elemente, welche zur

Definition ihrer Geometrie oder Lage auf das zu löschende Element

referenziert sind, unvollständige Parameterbeschreibungen besitzen

würden. Es ist daher zwingend notwendig, dass diese Elemente um-

referenziert werden. Dies wiederum erfordert vom Anwender ein

hohes Mass an Übersicht im Hinblick auf die Modellierungskonse-

quenzen.

28


1.8 Skizzieren von Querschnitten

Viele Solid-Modeler arbeiten mit 2D-Arbeitsebenen, um die Quer-

schnitte eines Konstruktions-Elementes skizzieren zu können. Die

Skizzierebene kann vom Anwender beliebig im Raume definiert wer-

den, sei es eine bereits bestehende Körperfläche oder eine frei defi-

nierbare Bezugsebene (Datum Plane).

Bild (B014cadZ) Bezugsebene (Datum Plane)

Beim Skizzieren eines Querschnittes wird der Anwender unterstützt

durch intelligente Algorithmen, welche Informationen wie Horizontal,

Vertikal, Tangential, Parallel, usw. am Bildschirm anzeigen. Diese

Algorithmen sind unter dem Begriff dynamischer Navigator bekannt.

Sie ermöglichen dem Anwender, Skizzenelemente wie Linie, Kreisbo-

gen usw. interaktiv mit geometrischen Bedingungen (in engl.:

Constraints) zu versehen. Dabei können diese Bedingungen auch

wieder gelöscht werden.

29


Einige Constraints und ihre Symbolik:

Bild (B015cadZ) Constraints und ihre Symbolik

1.9 Assoziativität

Moderne 3D CAD-Systeme bestehen heute aus mehreren Modulen,

welche die diversen Schritte im Entwicklungsprozess optimal zu un-

terstützen versuchen. Es sollte dabei zu keiner Datenübergabe kom-

men, sondern vielmehr müssen die diversen Module wie Mechanism,

CAM oder FEM auf das selbe 3D-Volumenmodell zugreifen. Man

spricht dabei auch vom Kerndatensatz. Änderungen am 3D-Modell

wirken sich somit auf die von diesen Kerndaten abgeleiteten Daten

aus. Man spricht dabei von Assoziativität zwischen den Daten. Effi-

ziente Systeme bieten dabei die Möglichkeit, dass der Anwender die

Tiefe der Änderungsdurchsetzung selber bestimmen kann. So kann

er wählen, ob alle oder nur einzelne Zeichnungen geändert werden

sollen. Wie man die Assoziativität unter abgeleiteten Moduldaten

kennt, so verstehen wir heute auch die Beziehungen innerhalb eines

3D-Volumenmodells als geometrische und topologische Assoziativi-

30


tät. Dabei werden Einzelheiten eines neu zu definierenden Konstruk-

tionselementes in Abhängigkeit zu anderen Einzelheiten von bereits

bestehenden Elementen gebracht.

Bild (B016cadZ) Assoziativität bei der Definition von Elementen

Bild (B017cadZ) Einfluss von Assoziativität bei Änderungen

31


2 Einführung in Unigraphics NX

Für die Ausbildung an der ETH Zürich wird das CAD-System

Unigraphics von EDS PLM Solutions eingesetzt. Die in diesem Lehr-

skript bis hierher vermittelten Grundlagen sind CAD-neutral gehal-

ten.

Ab hier beziehen sich die Ausführungen hauptsächlich auf das CAD-

System Unigraphics. Die meisten der folgende Inhalte und Konzepte

lassen sich aber sehr wohl auch auf andere CAD-Systeme übertra-

gen.

Unigraphics ist ein CAD/CAM/CAE-System für die durchgängige

virtuelle Produktentwicklung und wird seit über 30 Jahren weltweit

von einer grossen Anwenderzahl (> 100’000) eingesetzt. Es deckt die

Bereiche Konstruktion, Analyse, Simulation und Fertigung als auch

Produktdatenverwaltung, Qualitätskontrolle und fotorealistische

Darstellung durch eine Vielzahl von Applikationen ab.

PLM Solutions ist mit einem Umsatz von über 1 Milliarde US$ ei-

ner der größten internationalen Anbieter von Software und Services

für die Optimierung der Geschäftsprozesse in der Fertigungsindustrie.

Die offen konzipierten Lösungen für die Produktentwicklung, die

Fertigungsplanung und Auftragsabwicklung, das Lifecycle-

Management und c-Commerce ermöglichen Interoperabilität und

globale Zusammenarbeit unter Nutzung modernster Software-

Technologie und Industrie-Standards.

Bild(B018cadZ) Unigraphics NX

32


Unigraphics liegt mit seinem Master-Modell Konzept und der WAVE-

Technologie im heutigen Trend der assoziativen Datenstruktur, wel-

che die Grundlage für Concurrent Engineering darstellt.

Das CAD-Basismodul ermöglicht eine flexible Arbeitsweise durch

einen Hybridmodeler, welcher gleichzeitig verschiedene Geometrie-

datenmodelle wie 3D-Drahtmodell, Freiformkurven und -flächen,

Volumenmodell und Featuretechnologie unterstützt. Dabei werden

sowohl parametrische als auch traditionellere, nicht-parametrische

Design-Techniken verwendet. So wird der Anwender funktional nicht

eingeschränkt und es ist ihm überlassen, in welcher Weise sie ihre

Ideen im Computer umsetzen.

Parasolid der Modellierkern von Unigraphics ist ein ursprünglich

Anfang der 1970er Jahre von Shape Data Inc. entwickelter, mächti-

ger und stabiler Boundary Representation Modeler. Die permanente

Weiterentwicklung dieses Modelers machte ihn zu einem der stärks-

ten Kernel im Bereich des Zusammenspiels zwischen Volumenkör-

pern und Freiformflächen.

Mit Parasolid verfügt PLM Solutions heute über den weltweit füh-

renden 3D-CAD-Kern für mechanische CAD/CAM/CAE-

Applikationen, den zahlreiche Software-Entwickler lizenziert haben.

33

http://www.ugsolutions.de/produkte/parasolid_index.shtml


2.1 Benutzeroberfläche

Als erstes werden die Benutzeroberfläche und die gängigsten

Funktionen von Unigraphics vorgestellt. Die nachfolgenden Kapitel

beinhalten die wesentlichen Funktionen zur Erstellung eines Einzel-

teils.

2.1.1 Bildschirmlayout

Unigraphics präsentiert sich in einem modernen Windows-Layout mit

Grafikbereich, Menüleiste, Werkzeugleiste, Statuszeile, Dialogfenster,

Hilfe, usw.

Bild (B019cadZ) Benutzeroberfläche von Unigraphics NX

34


1. Die Titelleiste (Title Bar) enthält Informationen über den Sta-

tus der aktiven Datei.

2. Die

3.

4.

5. Die

6.

7.

8. Der

9.

10

Menüleiste (Menubar) enthält verschiedene Optionen

zum Auswählen. Jede dieser Optionen entspricht einer

Unigraphics Funktionskategorie. Mit diesen Optionen sind

Pulldown-Menüs verbunden, über die verschiedene Funktio-

nen aufgerufen werden können.

Die Werkzeugleisten (Toolbars) bestehen aus einer Reihe von

Symbolen, über die Funktionen gestartet werden können. Die

meisten Funktionen, die in der Menüleiste enthalten sind, las-

sen sich auch über die Werkzeugleisten aufrufen. Das Ausse-

hen der Werkzeugleiste lässt sich benutzerspezifisch anpassen

(siehe Kapitel 2.1.2).

Im Grafikfenster (Graphics Window) werden Geometrien er-

zeugt, dargestellt und geändert. Wenn es maximiert ist, nimmt

es den grösstmöglichen Platz ein.

Hilfsleiste (Resource Bar) enthält verschiedene Register-

karten und benötigt sehr wenig Platz. Diese beinhalten alle

Navigator-Fenster, ein integrierter Web-Browser, die Trainings-

seite und die History Palette. Standardmässig ist die Hilfsleiste

ganz rechts angebracht. Die Hilfsleiste kann aber auch links

platziert werden im Menu Preferences -> User Interface.

Die Tippzeile (Cue Line) befindet sich standardmässig unten

links. Im Tipp-Bereich werden Eingabeaufforderungen für die

aktuelle Option angezeigt. Diese Mitteilungen geben die

nächste auszuführende Aktion an.

Die Statuszeile (Status Line) ist rechts der Tippzeile angeord-

net und zeigt Informationsmeldungen über die aktuelle Option

oder die zuletzt ausgeführte Funktion an. Diese Mitteilungen

erfordern keine Aktion des Anwenders. Die Erfahrung zeigt,

dass beim Erlernen des CAD-Programms dieser Zeile zu wenig

Beachtung geschenkt wird.

System-Indikator (Progress Meter) zeigt mit einem

durchlaufenden Balken, wenn das Programm gerade beschäf-

tigt ist und keine Befehle entgegennehmen kann.

Beim Aufrufen der meisten Funktionen wird ein Dialogfens-

ter eingeblendet. Hier wird der Anwender durch die Funkti-

onsdialoge mit dem Programm geführt.

. Das Quick-View Menü wird durch Drücken der rechten

Maustaste im Grafikbereich aufgerufen (siehe Kapitel 2.1.8)

35


2.1.2 Die Werkzeugleisten

Unter der Menüleiste befindet sich die Werkzeugleisten. Diese dienen

zum schnellen Zugriff auf häufig verwendete Funktionen, welche

auch über die Menüleiste ausgeführt werden können. Die Icons soll-

ten selbstsprechend sein. Durch Bewegen des Mauszeigers auf ein

Icon erscheint ein Hilfetext, welcher die zugeordnete Funktion an-

zeigt.

Beim Starten von Unigraphics wird der Werkzeugleistenbereich nach

einem vordefinierten Standard dargestellt. Dieser wie folgt geglie-

dert:

Bild (B021cadZ) Werkzeugleisten in Unigraphics

Nachfolgend werden nur die globalen Icons beschrieben. Eine wei-

tergehende Beschreibung der anderen Icons würde den Umfang

dieses Skriptes sprengen.

Bild (B022cadZ) Globale Icons

36


New Erzeugt ein neues Unigraphics-Modell

Open Öffnet ein bestehendes Unigraphics-Modell

Save Speichert ein Unigraphics-Modell

Print Druckt ein Unigraphics-Modell

Delete Löschen von Objekten (nicht von Features)

Undo Nimmt die letzte durch-geführte Aktion zurück

Assembly Navigator

Öffnet das Baugruppen-strukturfenster

Model Navi-gator

Öffnet das Modellbaum-Strukturfenster

Fit Justiert die Geometrie optimal im grafischen Arbeitsfenster

Zoom Vergrössert die Modell-darstellung mit Hilfe eines rechteckigen Ausschnittes

Zoom In/Out Vergrössern/Verkleinern der Modelldarstellung über das Ziehen einer Linie

Rotate Aktiviert den Rotations-Cursor im grafischen Arbeitsfenster

37


Wireframe Stellt das Modell in Drahtgittermodell-Darstellung dar

Shaded Stellt das Modell schat-tiert dar

Studio Dis-play

Das Modell wird in ge-renderter Qualität darge-stellt, d.h. die Oberflä-chen werden realitätsnah angezeigt

Visible Hid-den Edges

Stellt das Modell in kon-ventioneller Drahtgitter-modell-Darstellung dar

Gray Thin Hidden Edges

Stellt das Modell in Drahtgittermodell-Darstellung mit grauen verdeckten Kanten dar

Invisible Hidden Edges

Stellt das Modell in Drahtgittermodell-Darstellung ohne ver-deckte Kanten dar

38


Trimetric

Front

Top

Stellt das Modell in der entsprechend selektierten Ansicht dar

Tabelle (T002cadZ) Die wichtigsten Icons

Anpassen der Werkzeugleisten

Wie bereits erwähnt, lassen sich die Werkzeugleisten nach eigenem

Geschmack anpassen. Diese Anpassungen werden in der Windows

Registry gespeichert, so dass beim nächsten Aufstarten von

Unigraphics die Anpassungen wieder geladen werden. Wenn man

die Werkzeugleiste genauer betrachtet, wird erkennbar, dass die

Funktionen in Blöcke gruppiert sind. Diese kann man auf vier grund-

sätzliche Arten verändern.

Lösen/Einfügen eines Iconblocks aus dem Leistenbereich: Jeder

Block hat an seinem linken Rand zwei vertikale Balken. Selek-

tiert man diese Balken mit der linken Maustaste und zieht bei

gedrückter Maustaste den Cursor, z.B. ins grafische Arbeits-

fenster, so löst sich der Block aus dem Leistenbereich und wird

an der Position platziert, an welcher der Cursor freigegeben

wird. Unter Windows können die Blöcke an den linken oder

rechten oder den unteren Rand angedockt werden.

•

Bild (B049cadZ) Icon-Block

Verschieben eines Iconblocks innerhalb des Leistenbereichs:

Selektiert man die vertikalen Balken eines Iconblocks und ver-

schiebt den Cursor bei gedrückter Maustaste an einen ande-

ren Ort des Leistenbereichs, so wird der Block an die Position

verschoben, an welcher der Cursor freigegeben wurde.

•

• Ein-/Ausblenden eines ganzen Funktionsblockes: Durch Drü-

cken der rechten Maustaste an einer beliebigen Stelle im

Werkzeugleistenbereich wird ein Auswahlfenster mit einer Lis-

39


te aller Blöcken dargestellt. Diese lassen sich durch den ent-

sprechenden vorgelagerten Schalter ein-, bzw. ausblenden.

Bild (B050cadZ) Funktionsblock-Auswahlfenster

Bild (B051cadZ) Dialogfenster Tools -> Customize

40


2.1.3 Mausbedienung

Die Workstations sind mit einer Dreitasten-Maus ausgerüstet, die drei

Tasten werden von links nach rechts als MB1, MB2 und MB3 be-

zeichnet (MB = Mouse Button).

Bild (B052cadZ) Dreitasten-Maus

MB1: Selektieren von Menüs, Icons, Eingabefeldern und Geo-

metrieelementen (siehe auch Kapitel 2.1.5)

•

•

•

•

•

•

•

•

MB2: = OK bzw. Bestätigen einer Eingabe

MB3: Beim Drücken von MB3 im Grafikbereich erscheint das

Quick-View PopUp-Menü (siehe Kapitel 2.1.8). Beim Drücken

von MB3 in einem Texteingabefeld wird das Cut/Copy/Paste

PopUp-Menü eingeblendet.

Shift + MB1: Deselektieren von gewählten Elementen

Rotate, Pan, Zoom

Seit der Version Unigraphics NX ist Drehen, Verschieben und Zoomen

der Ansicht auch mit der Maus möglich wie folgt implementiert:

Rotate: MB2

Pan: Shift+MB2 oder MB2+MB3

Zoom: Ctrl+MB2 oder MB1+MB2

Für diese drei Funktionen gilt: Im Grafikbereich gedrückt halten der

entsprechenden Maustaste(n) und ziehen (Drag).

41


2.1.4 Dialogablauf einer Funktion

Bei der mittlerweile überwiegend implementierten, neueren Me-

thode wird der Dialogablauf meistens aus einem Dialogfenster her-

aus gesteuert. Dabei steht zuoberst eine Auswahl von differenzierten

Erzeugungstypen. Darunter findet man dann eine Reihe von Icons,

über welche die einzelnen Erzeugungsschritte definiert werden kön-

nen. Diese lassen sich in einer beliebigen Reihenfolge selektieren und

auch zwischendurch nochmals abändern.

Bild (B053cadZ) Beispiel Dialogfenster: Taper (Schrägung)

42


2.1.5 Selektieren von Konstruktionselementen

Der Standardcursor erscheint im Grafikfenster als Kreis mit einem

kleinen Kreuz. Je nach Situation oder gewählter Funktion verändert

sich der Cursor. Die Form des Cursors kann im Menü Preferences

Selection beeinflusst werden. Es kann wahlweise auch ein Faden-

kreuz verwendet werden.

Bild (B054cadZ) Cursor Preselection

Sobald ein Geometrieelement vom Fangkreis erfasst wird, wird dieses

Magenta (Violett) hervorgehoben (Stichwort Preselection). Verweilt

man eine kurze Zeit auf dem vorselektierten Element und es befinden

sich noch andere Elemente im Fangbereich, so verschwindet der

Fangkreis und an seiner Stelle werden drei kleine Rechtecke neben

dem Fadenkreuz angezeigt. Diese Verweilzeit kann ebenfalls über die

Menü Preferences Selection und hier über den Schieber Confirma-

tion eingestellt werden.

Drückt man nun MB1, so wird im grafischen Arbeitsfenster neben

dem Cursor folgendes QuickPick-Fenster eingeblendet:

43


Bild (B055cadZ) QuickPick-Fenster

Die aufgelistete Zahlenfolge zeigt die Anzahl Geometrieelemente an,

welche Unigraphics im Fangkreis gefunden hat. Die Ermittlung der

Elemente, welche Unigraphics zur Wahl stellt, erfolgt, indem ein

Strahl in der Dicke des Fangkreises senkrecht zur Bildschirmebene

durch das Modell geschossen wird. Elemente, welche dieser Strahl

berührt, werden zur Selektionswahl aufgelistet.

Indem man nun den Cursor über die Zahlen bewegt, werden die

entsprechenden Elemente in der Preselection-Farbe hervorgehoben.

Durch das Selektieren einer Zahl wird das entsprechende Element

ausgewählt. Durch das Auswählen des x im QuickPick-Fensters oben

rechts wird die Selektionswahl abgebrochen.

Tipp: Ein eleganteres Durchblättern im QuickPick-Fenster erreicht

man durch das mehrmalige Drücken der linken Maustaste ausserhalb

des QuickPick-Fensters. Das Programm durchläuft dann der Reihe

nach alle Elemente. Das Akzeptieren eines Elementes kann analog

über die mittlere Maustaste ausgelöst werden.

Bei verschiedenen Operationen wie z.B.

Layer Move •

•

•

•

•

Edit Delete

Edit Blank

Edit Transform

Info Object

erscheint zur Filterung der Elementselektion folgendes Class Selection

Dialogfenster.

44


Bild (B056cadZ) Class Selection Menü

Der Anwender hat hier die Wahl, entweder die Elementtypen, wel-

che er selektieren möchte, zu filtern oder aber zu beginnen, einfach

mit MB1 Elemente zu selektieren. Durch Drücken der Buttons Type,

Color, Layer, Other erscheint die entsprechende Liste von möglichen

Einschränkungsattributen. Select by Type beinhaltet unter anderem

Curves, Solid Body, Points, Datums, Dimension, usw. Nachdem die

Filterung definiert ist, können nur noch die gewünschten Elementty-

pen selektiert werden.

Unter Rectangle/Polygon Method kann man noch wählen, ob

beim Fangrechteck (MB1 gedrückt ziehen) alle Elemente innerhalb

oder ausserhalb selektiert werden sollen. Durch Drücken des Buttons

Select All werden alle Elemente im eingestellten Filterbereich selek-

tiert. Tipp: Das System zeigt in der Statuszeile am rechten unteren

Bildschirmrand an, wie viele Elemente bereits selektiert wurden.

45


Allgemeiner Hinweis: In manchen Dialogfenstern gibt es ein Ein-

gabefeld mit der Bezeichnung Name. Es kommt immer wieder vor,

dass Studierende hier etwas eingeben wollen, da sie das Gefühl ha-

ben, dass Unigraphics hier die Eingabe eines Namens erwartet.

Bild (B057cadZ) Eingabefeld für Elementnamen

In Unigraphics kann man jedem Geometrieelement einen Namen

zuordnen (ob dies Sinn macht, sei hier dahingestellt). Wurden solche

Namen vergeben, so kann die Selektion nicht nur über den Cursor,

sondern auch über die Eingabe des entsprechenden Namens erfol-

gen.

2.1.6 Positionierungsmenü (Point Constructor Menu)

Beim Erzeugen von Geometrieelementen oder dem Neupositionieren

von Hilfskomponenten werden wir aufgefordert, Elemente im drei-

dimensionalen Raum zu positionieren. Ein wichtiges Element bzw.

Hilfselement sind dabei Punkte. Unigraphics unterscheidet primär

zwischen dem Erzeugen von echten Geometriepunkten (werden mit

einem + dargestellt) und der Positionsangabe eines 3D-Objektes

(werden mit einem * dargestellt). Dabei kommen je nach Funktion

zwei Dialogarten zur Positionsbestimmung zur Anwendung. Die Point

Method ist dabei ein Ausschnitt aus dem Point Constructor Dialog-

fenster.

Manche Positionsangaben sind dabei assoziativ zu ihren Eltern-

elementen, andere wiederum nicht. Es gibt leider keine Auflistung,

bei welchen Funktionen die Positionsangabe assoziativ und bei wel-

chen diese nicht assoziativ ist. Da bleibt einzig das Ausprobieren, die

Erfahrung oder nur das Aus-dem-Bauch-heraus entscheiden.

Am Beispiel der variablen Verrundung einer Körperkante soll die

Idee der Positionsangabe verdeutlicht werden. Dabei müssen diejeni-

gen Positionen an der Körperkante definiert werden, bei welchen ein

spezifischer Radius eingegeben werden soll.

46


Bild (B058cadZ) Variable Verrundung an einem Volumenkörper

Auch wenn die beiden Arten der Positionsangabe sich nur im Um-

fang ihrer Möglichkeiten unterscheiden, soll hier eine kurze Gegen-

überstellung etwas Hilfe bieten. Es gibt auch in diesem Fall keine

Auflistung, wann welche Art von Positionsangabe auftaucht. Gene-

rell kann gesagt werden, dass wenn eine Geometriemanipulations-

funktion aktiviert ist, in der Regel die Point Method Dialoge zur

Anwendung gelangen.

47


Bild (B059cadZ) Methoden-Menüs zum Definieren einzelner Punkte

Die einzelnen Möglichkeiten bei der Definition von Punkten sind in

der folgenden Abbildung aufgeführt.

Bild (B060cadZ) Punkt-Definitions-/Selektionsarten

48


2.1.7 Rückgängig machen der letzten Operation(en)

In Unigraphics gibt es verschiedene Methoden, um die letzte Opera-

tion rückgängig zu machen.

Ist ein Dialogfenster noch offen, so kann durch einfaches Se-

lektieren eines vorangehenden Menüpunktes oder eines Ein-

gabefeldes die letzte Eingabe (Menüselektion) korrigiert wer-

den. (siehe auch 2.1.6)

•

•

•

•

Wird nach Bestätigen eines Dialogfensters (OK) ein nachfol-

gendes Dialogfenster geöffnet, so kann durch Selektieren des

Buttons BACK in das vorangehende Dialogfenster zurückge-

kehrt werden.

Möchte man eine begonnene Funktion abbrechen, ohne sie zu

Ende zu führen, so ist der Button CANCEL zu selektieren

Wurde eine Funktion abgeschlossen, so kann im Quick-View

Menü (siehe 2.1.9) die Option Undo ausgewählt oder das Icon

selektiert oder der HotKey <CTRL-Z> auf der Tastatur ge-

drückt werden.

Über die Menü Edit Undo List wird eine Liste von möglichen

Rücksprungspositionen aufgeführt.

•

Bild (B061cadZ) Undo-Liste im Menü Edit

Tipp: In Unigraphics gibt es keine Redo Funktion. Dies bedeutet,

dass die rückgängig gemachten Schritte nicht mehr wiederhergestellt

werden können.

49


2.1.8 Das Quick-View Menü

Gewisse Darstellungsfunktionen lassen sich effizienter über das

Quick-View Menü aufrufen. Das Aufrufen dieses Menü erfolgt durch

Drücken von MB3 im Grafikbereich.

Das Quick-View Menü enthält folgende Funktionen:

Bild (B062cadZ) Quick-View Menü

Welche Ansicht momentan vom Anwender oder vom System als

Arbeitsansicht gesetzt wurde, wird am unteren, linken Rand im grafi-

schen Arbeitsfenster angezeigt. Für das Ändern der Ansichts-

Darstellung auf eine von Unigraphics zur Verfügung gestellte Stan-

dardansicht wählt man einfach eine Ansicht aus der Option Replace

View aus. Die Arbeitsansicht definiert teilweise, wie neue Elemente

oder Linien platziert werden.

50


2.1.9 Das Hilfe Menü

Das Menü Help beinhaltet wertvolle Informationen und Hilfen für das

Anwenden von Unigraphics. Insbesondere zu erwähnen sind:

On Context: Durch Drücken von F1 bei einer aktiven Funktion

gelangt man direkt an die entsprechende Seite in der Hilfe

•

•

•

Documentation: Ruft die Online-Dokumentation auf

Training enthält schrittweise Anweisungen und Online-

Übungen unter Verwendung von Unigraphics Teiledateien,

und erleichtert das Selbststudium

Bild (B063cadZ) Help Documentation

51


2.2 Eine Unigraphics Session

Unter einer Unigraphics Session ist eine Arbeitssitzung mit dem Pro-

gramm zu verstehen. Dabei zählt nicht das Öffnen von Dateien als

Beginn sondern rein der Start des Programms. Gewisse Programm-

einstellungen hängen von der jeweils gestarteten Session ab,

unabhängig davon, welche Dateien geöffnet werden.

2.2.1 Starten einer Unigraphics Session

Eine Unigraphics Session wird am einfachsten über das Icon

Unigraphics gestartet. Die andere Möglichkeit ist, Unigraphics über

das Start-Menü zu starten: Start Programs Unigraphics NX

Unigraphics.

Bild (B064cadZ) Unigraphics Icon

Dabei muss man nach einem Doppelklick auf das Icon ein wenig

Geduld zeigen, bis sich Unigraphics meldet. Die Software ist zwar

lokal auf jeder Workstation installiert, aber einzelne Komponenten

sind übers Netzwerk verbunden und die Lizenzabfrage auf dem Ser-

ver benötigt ebenfalls etwas Zeit.

2.2.2 Beenden einer Unigraphics Session

Eine aktive Unigraphics Session kann vom Anwender über zwei We-

ge beendet werden.

Menü File Exit, oder •

• Unigraphics-Fenster schliessen durch Drücken des x oben

rechts

Tipp: Zuvor sollten alle offenen Dateien gespeichert werden, um

einen Datenverlust zu vermeiden (Menu File Save All)

52


2.3 Dateiverwaltung in Unigraphics

Die Dateiverwaltung ist ähnlich aufgebaut wie in anderen Win-

dows Applikationen wie z.B. in Microsoft Office Applikationen. Die

wichtigsten Menüs sind in ihrer Bezeichnung selbsterklärend, so dass

nur kurz auf die wesentlichen Dialogfenster eingegangen werden

soll.

Bild (B065cadZ) Menü File

53


2.3.1 Erzeugen einer neuen Datei

Menu File New (oder Icon )

Nach dem Starten von Unigraphics muss eine neue Datei erstellt

oder eine bereits bestehende geöffnet werden. Dies erfolgt in einem

Standard Windows-Dialogfenster. Unigraphics-Dateien besitzen im-

mer die Endung *.prt. Diese muss bei der Benennung eines Teils

nicht angegeben werden, da Unigraphics diese automatisch erledigt.

Bild (B066cadZ) Dialogfenster New Part File

Wichtiger Hinweis:

Namen für Dateien und Ordner dürfen keine Umlaute oder Leer-

zeichen enthalten. Unigraphics verträgt diese nicht und bringt eine

Fehlermeldung.

54


2.3.2 Öffnen einer bestehenden Datei

Menu File Open (oder Icon )

Bild (B067cadZ) Dialogfenster Open Part File

Tipp: Beim Öffnen von Baugruppen ist es relevant, wie die Load Op-

tions gesetzt sind, da Unigraphics die einzelnen Komponenten einer

Baugruppe aufgrund dieser gesetzten Load Options im System sucht.

Die Load Options sind im Menü File Options Load Options

zu finden sind. Detaillierte Beschreibung siehe Help - Dokumentation.

55


2.3.3 Speichern einer Datei

Menu File Save (oder Icon )

Bild (B068cadZ) Menü File Save

Nebst File Save im bestehen im Menü File weitere Möglichkeiten zum

Speicher von Dateien

File Save As speichert eine Datei unter einem neuen noch

nicht existierenden Namen

•

•

•

File Save All speichert alle geöffneten Dateien

File Close ... schliesst geöffnete Dateien

Tipp: Obwohl Unigraphics zu den teureren CAD-Software zählt,

ist man vor Abstürzen nie gefeit. Daher sollte man unbedingt häufig

die offenen Dateien speichern, um zeitraubenden Datenverluste auf

ein Minimum zu reduzieren!

2.3.4 Löschen einer Datei

In Unigraphics gibt es standardmässig keine Möglichkeit, ein Modell

zu löschen. Aus der Sicht von Unigraphics sollen Modelle mittels

herkömmlichen Betriebsystemmethoden wie dem Windows Explorer

gelöscht werden.

56


3 Strukturen

In diesem Kapitel bilden die generelle Arbeitstechnik, die internen

Datenstrukturen und die Organisation von Geometrieelementen in

einem Unigraphics 3D-Modell den Grundstoff.

3.1 Generelle Arbeitsweise zur Erzeugung eines 3D-Modells

Ein 3D-Modell erzeugt man mittels einer sequentiellen Folge von

Konstruktionselementen, welche Unigraphics zur Verfügung stellt.

Dieser Vorgang lässt sich mit der Erzeugung eines Tonmodells von

einem Objekt vergleichen. Dabei schneidet man von einem Grund-

körper Formen heraus und modelliert zusätzliche Formen hinzu, bis

das Objekt dem gewünschten Ergebnis entspricht. Nur muss man mit

einem modernen 3D-CAD-System überlegter vorgehen, da Änderun-

gen am Modell teilweise nur schwer zu bewältigen sind. Als Beispiel

sollen die nachfolgenden Abbildungen dienen. Diese enthalten nebst

der Darstellung des 3D- Modells den Model Navigator mit der Teile-

historie.

Bild (B069cadZ) Quader als Grundkörpers

Bild (B070cadZ) Erzeugen eines Aufsatzes

57


Bild (B071cadZ) Erzeugen einer Aufsatzverrundung

Bild (B072cadZ) Erzeugen der Grundkörperverrundung

Bild (B073cadZ) Erzeugen einer Bohrung

Bild (B074cadZ) Aushöhlen des Gesamtkörpers

58


3.2 Geometriebeschreibende Elemente eines Modells

Im letzten Kapitel wurde gezeigt, dass ein 3D-Modell aus einer Folge

von Konstruktionselementen besteht. Im folgenden sollen die grund-

legenden, geometriebeschreibenden Konstruktionselemente tabella-

risch aufgeführt werden. Es ist aber an dieser Stelle noch erwähnt,

dass ein virtuelles Objekt in der Regel als Volumenkörper beschrieben

ist. In einzelnen Fällen kann es sich auch um ein Flächenmodell han-

deln. Die Geometrieelemente lassen sich folgendermassen einteilen:

2D/3D-Kurven (Curves)

Bild (B075cadZ) Beispiel für Kurven und extrudierter Körper

2D/3D-Skizzen (Sketches)

Bild (B076cadZ) Skizze mit extrudiertem Körper

59


Formelemente (Form Features)

Bild (B077cadZ) Beispiel eines Features

Bezugsebenen/Bezugsachsen (Datums)

Bild (B078cadZ) Bezugsebene mit zwei Bezugsachsen

Formelementoperationen (Feature Operations)

Bild (B079cadZ) Beispiel eines Aushöhlung (Hollow)

60


Boolesche Operationen

Boolesche Operationen ermöglichen das Kombinieren bereits vor-

handener Volumen- und/oder Flächenkörper. Folgende Boolesche

Operation können angewendet werden:

Vereinigen (Unite) •

•

•

Subtrahieren (Subtract)

Schnittmenge (Intersect)

3.3 Parameter eines 3D-Modells

Schon mehrfach ist der Begriff der parametrisierten Geometrieele-

mente aufgetaucht, ohne dass dieser genauer erläutert wurde. In

Unigraphics wird wie auch in den meisten anderen CAD-Systemen

zur Modellierung eines virtuellen 3D-Objektes eine Reihe von sequen-

tiellen Geometrieelementen miteinander in Verbindung gebracht. Die

meisten dieser Geometrieelemente besitzen zur Beschreibung ihrer

Höhe, Länge, Tiefe, etc. Parameterwerte, welche jederzeit für Ände-

rungen verfügbar sind. Das heisst, dies sind die Parameter, über die

ein virtuelles Objekt in seinen Abmessungen geändert werden kann.

Bei Formelementen und diversen Formelementoperationen werden

diese Parameter von Unigraphics automatisch vergeben.

Bei Skizzen hingegen hat der Anwender die volle Freiheit zu ent-

scheiden, welches die bestimmenden Schlüsselparameter sein sollen

und die in einem späteren Stadium eventuell wieder geändert wer-

den müssen. Unigraphics erlaubt es zwar, die Parametrisierung von

Skizzen nachträglich zu ändern. Trotzdem empfiehlt es sich, voraus-

schauend zu parametrisieren.

Bild (B080cadZ) Beispiel von Parametern bei unterschiedlichen Formelementen

61


Aufgrund der obigen Beispiele wird auch klar, wie Unigraphics die

Parameter bezeichnet. Jeder Parameter erhält eine fortlaufende

Nummer, welcher ein „p“ vorangestellt ist. z.B.

•

•

•

1. Ausgangsmodell

p4 = 40

Wenn erwünscht, kann man die Parameternamen auch selber än-

dern. Man muss einfach darauf achten, dass die Parameternamen

eindeutig sind. Das heisst, jeder Parametername darf nur einmal in

einem Modell existieren (z.B. Schenkellaenge=35).

Tipp: Verwenden Sie in Unigraphics für Benennungen generell

keine Umlaute und Leerzeichen.

3.4 Assoziativer Hybridmodeler

Die interne Geometriedatenstruktur von Unigraphics basiert auf einer

Hybriddatenstruktur. Das heisst, Unigraphics verwaltet

die Entstehungsgeschichte (Constructive Solid Geometry,

History Based) und

die begrenzenden Oberflächen (B-Rep),

welche das Modellvolumen definieren. Es ist entscheidend zu wissen,

dass Unigraphics zur Berechnung des 3D-Modells sequentiell in der

Reihenfolge der Erzeugung vorgeht. Diese Berechnung erfolgt bei

jeder Änderung.

Reiht man nun zur Erzeugung eines virtuellen Objektes ein Kon-

struktionselement ans andere, so werden automatisch Abhängigkei-

ten geschaffen. Bohrt man z.B. ein Loch in eine Platte, so ist die Plat-

zierungsfläche für die Bohrung zwingend notwendig. Ohne diese

weiss Unigraphics nicht, von wo aus gebohrt werden soll. Diese asso-

ziative Abhängigkeit soll in folgendem Beispiel verdeutlicht werden:

Bild (B081cadZ)

2. Fläche für Bohrung wählen

62


Bild (B082cadZ)

3. Positionierung der Bohrung

Bild (B084cadZ)

4. Ergebnis

Bild (B084cadZ)

5. Ergebnis nach einer Änderung

Bild (B085cadZ)

63


Es wird unterschieden zwischen harten und weichen Abhängigkei-

ten. Während zur Platzierungsfläche einer Bohrung eine harte, sprich

existentielle Abhängigkeit besteht, ist die Positionierungsangabe für

die Bohrung eine weiche Abhängigkeit. Die Bohrung kann also auch

existieren, ohne auf der Fläche positioniert zu sein z.B. bezüglich

einer Aussenkante. Sie würde bei einer Änderung der umliegenden

Geometrie einfach in ihrer absoluten Position auf der Deckfläche

verharren.

Ein Vorteil von Unigraphics gegenüber anderen CAD-Systemen

besteht darin, dass der Anwender den Grad der Abhängigkeiten

beeinflussen kann. D.h. die Konstruktionselemente müssen bei ihrer

Entstehung nicht vollständig parametrisiert werden. Das System leitet

die fehlenden Parameter automatisch selber ab. Fügt man zu einem

späteren Zeitpunkt weitere Parameter dem Konstruktionselement

hinzu, so werden die systemseitigen Parameter ersetzt. Dadurch ist

man frei in der Entscheidung, nicht nur wie, sondern wann ein Kon-

struktionselement in Beziehung zu andern gesetzt wird.

Tipp: Beim Ändern von Konstruktionselementen kann man sich

nicht auf Elemente beziehen, die in der Entstehungsgeschichte später

entstanden sind.

64


3.5 Master-Modell Konzept

Unigraphics versteht sich nicht nur als Modellierungs-System, son-

dern vielmehr auch als Produktentwicklungs-System. Im Mittelpunkt

steht das sogenannte Master-Modell. Dieses Master-Modell ist nichts

anderes als ein 3D-Modell, welches in einer Unigraphics-Datei ge-

speichert ist (Teilename.prt). Auf dieses Master-Model greifen die

verschiedenen Applikationen wie Drafting, CAM, FEM oder Mecha-

nism zurück. Das 3D-Modell ist also nur einmal vorhanden.

Beispiel: Eine Baugruppe beinhaltet nicht die eigentlichen Master-

Modelle, sondern besteht nur aus Referenzierungen zu den Master-

Dateien. Dabei bleiben die eigentlichen Modelldaten in den Master-

Dateien. Dadurch ist die Dateigrösse einer Baugruppe relativ klein.

Hiermit wird auch klar, dass für das Laden einer Baugruppe auch die

Einzelteildateien vorhanden sein müssen.

Dieses Konzept wird als Master-Modell Konzept bezeichnet. Die-

ses ermöglicht es, dass verschiedene Anwender an einer Baugruppe

und deren Einzelteilen teamorientiert mit voller Assoziativität arbeiten

können. Damit werden Entwicklungsphilosophien wie Concurrent

Engineering unterstützt.

Bild (B086cadZ) CAD-Daten im Concurrent Engineering

65


4 Darstellungsoptionen

Auch wenn dieses Kapitel etwas früh aufgeführt ist in diesem Skript,

macht es trotzdem Sinn, schon bevor man überhaupt anfängt, Geo-

metrie zu erzeugen, zu wissen, welche Möglichkeiten es gibt, 3D-

Modelle darzustellen, sowie diese mit Hilfe der Layertechnik zu struk-

turieren.

4.1 Layer

Wie schon gesehen, besteht ein 3D-Modell aus diversen Hilfsgeomet-

rien. Bei einem aufwendigen Teil kann aufgrund der Menge an benö-

tigten Hilfsgeometrien bald einmal die Übersicht verloren gehen. Aus

diesem Grunde besteht in Unigraphics die Möglichkeit, Geometrie-

elemente auf sogenannte Layer zu legen. Diese Layer können wahl-

weise am Bildschirm ein- oder ausgeblendet werden. Hiermit wird

dem Anwender die Möglichkeit gegeben, etwas Ordnung in den 3D-

Modellen zu schaffen. In der Handhabung sind Layer vergleichbar mit

durchsichtigen Folien, die übereinander gelegt werden.

Bild (B087cadZ) Beispiel für Layer

66


Die Layer-Funktionen sind zu finden im Menü Format:

Bild (B089cadZ) Layer-Funktionen im Menü Format

Es wird empfohlen, Geometrien nach firmeninternen Richtlinien auf

den Layern abzulegen. Für die CAD Ausbildung an der ETH gelten

grundsätzlich die Richtlinien, welche von EDS PLM Solution empfoh-

len werden. Diese sehen wie folgt aus:

Layer # Layer Kategorie Beschreibung

1-15 SOLIDS Volumengeometrie

16-20 LINKED-OBJ teileübergreifende Konstruktionsobjekte

21-40 SKETCHES Skizzen

41-60 CURVES Drahtgeometrie

61-80 DATUMS Planes/Axis/CSYS

81-100 SHEETS Flächengeometrie

101-120 DRAFTING Zeichnungsobjekte

121-130 MECHANISM Mechanism Objekte

131-150 FEM Finite Element Objekte

151-180 CAM CAM Objekte

Layer-Belegung für die CAD Ausbildung am ZPE

67


4.2 Layer Settings

Menü Format Layer Settings ... (oder Icon )

Bild (B090cadZ) Dialogfenster Layer Settings

Im Dialogfenster Layer Settings wird im wesentlichen angegeben,

welcher Layer welchen Status haben sollen. Ein Layer kann folgende

Stati haben:

Work (Work-Layer) •

•

•

•

Selectable: Elemente auf diesem Layer sind sichtbar und selek-

tierbar

Invisible: Elemente auf diesem Layer sind weder sichtbar noch

selektierbar

Visible Only: Elemente auf diesem Layer sind nur sichtbar, aber

nicht selektierbar.

68


Wenn man Geometrieelemente erstellt, werden diese in Unigraphics

immer auf den momentanen Work Layer gelegt. Welcher Layer gera-

de als Work Layer gesetzt ist, wird in der Werkzeugleiste angezeigt,

standardmässig unten links.

Bild (B088cadZ) Work Layer Anzeige

Tipp: Geometrien lassen sich auch nach dem Erzeugen auf den ge-

wünschten Layer verschieben. Dies erfolgt mit Hilfe von Menü Format

Move to Layer.

4.2.1 Setzen des Work Layers

Für das Setzen des Work-Layers muss nicht unbedingt in das Menü

Format Layer Settings gewechselt werden. Es kann direkt im Work

Layer Anzeigefeld im Werkzeugleiste (standardmässig unten links) die

gewünschte Layernummer eingegeben werden (mit Eingabe-Taste

bestätigen). Der vorherige Work-Layer wird dadurch auf Selectable

gesetzt.

Bild (B091cadZ) Work Layer setzen im Anzeigefeld

69


4.3 Bildschirmlayout

Mittels Menü Format Layout lässt sich der Bildschirm in ver-

schiedene Teilbereiche unterteilen, welchen dann bestimmte Ansich-

ten zugeordnet werden. Diese Funktionalität hat ihren Ursprung in

der Vergangenheit, als es noch nicht möglich war, ein Modell 3-

dimensional am Bildschirm dynamisch zu drehen. So wurde damals

die grafische Arbeitsfläche in mehrere Fenster unterteilt, damit der

Anwender das Modell aus mehreren Richtungen gleichzeitig betrach-

ten konnte. Mit den heutigen Möglichkeiten des dynamischen Dre-

hen und Zoomens mittels eines SpaceBalls oder einer SpaceMouse

macht diese Funktionalität nur noch in Ausnahmen einen Sinn und

wird daher nicht weiter erläutert.

Bild (B092cadZ) Darstellen mehrerer Ansichten im Grafikfenster

70


4.4 Ansichts-Funktionen (Menu View)

Das Menü View enthält Funktionen, welche den grafischen Arbeits-

bereich umfassen. Viele dieser Funktionen lassen sich eleganter aus

dem Quick-View Menü aufrufen (MB3 im Grafikbereich).

Bild (B093cadZ) Das Menü View

4.4.1 Fit

Menu View Operation Fit oder Quick-View Fit oder Icon

oder CTRL-F

Fit stellt alle sichtbaren Elemente bildschirmfüllend dar. Die pro-

zentuale Ausnutzung der grafischen Arbeitsfläche kann im Menü

Preferences Visualization Screen... mittels eines Schiebereglers

eingestellt werden. Nachfolgende Graphik soll die Arbeitsweise von

Fit verdeutlichen.

Bild (B094cadZ) Fit

71


4.4.2 Section View

Menü View Operation Section

Diese Option ermöglicht es, das 3D-Modell durch eine oder zwei

Ebenen mittels Schieberegler dynamisch aufzuschneiden. Die visuelle

Querschnittbildung eines Teils ist bei der Konstruktion oder der Ana-

lyse nützlich, wenn beispielsweise das Innere von komplexen Bautei-

len überprüft werden soll. Die Lage der Schnittebene kann beliebig

gewählt werden.

Bild (B095cadZ) Section View und geschnittenes Objekt

Die Funktionalität von View Section sollen hier nicht detailliert be-

schrieben werden. Diese ist in der Help -> Dokumentation zu finden.

Zu erwähnen ist an dieser Stelle die Bedeutung des Schnittobjekts

(siehe obige Abbildung). Das Schnittobjekt ist das beinahe dreieckige,

koordinatenförmige Objekt, das sich in der Schnittebene befindet. Es

gleicht dem WCS. Es wird ähnlich wie ein virtueller Joystick zur Steu-

erung eingesetzt. Durch Ziehen an den verschiedenen gelben Hand-

les kann die Ebene dynamisch verschoben und bzw., gedreht wer-

den.

72


4.4.3 Rotate View

Menü View Operation Rotate... oder CTRL-R

Mit Hilfe einer SpaceMouse kann das 3D-Modell am Bildschirm

um einen dynamisch variierenden Raumpunkt gedreht werden. Die

Rotationskorrektur erfolgt direkt über die Auge/Hand-Koordination

des Anwenders.

Möchte man nun aber ein 3D-Modell um eine ganz bestimmte

Achse drehen, so kann man dies wie folgt (ohne SpaceMouse) be-

werkstelligen:

Bild (B096cadZ) View Rotate

73


4.4.4 View Orient

Menü View Orient

Beim Arbeiten mit 3D-Modellen muss man zur sicheren Selektion

von Elementen oft das Modell dynamisch drehen. Möchte man das

Modell aber von einer ganz speziellen Blickrichtung betrachten, z.B.

senkrecht auf eine Ebene oder in Richtung eines Vektors, dann kann

dies mit Hilfe der Funktion View Orient erreicht werden.

Wie aus nachstehender Darstellung zu entnehmen ist, existieren

mehrere Möglichkeiten, die Blickrichtung auf das Modell gezielt aus-

zurichten (siehe Help -> Dokumentation).

Bild (B097cadZ) Dialogfenster View Orient

74


4.5 Visualisierungstechniken

Menü View Visualization...

Dieses Untermenü beinhaltet folgende Funktionen:

Bild (B098cadZ) Menü View Visualization

Die Möglichkeiten innerhalb von Visualization sind relativ vielfältig.

Daher würde auch in diesem Falle eine detaillierte Beschreibung aller

funktionalen Möglichkeiten den Umfang dieses Skriptes bei weitem

sprengen. Es hat sich gezeigt, dass interessierte Studierende die

Möglichkeiten, fotorealistische Bilder zu erzeugen, relativ schnell

ausgelotet hatten. Es soll an dieser Stelle noch erwähnt werden, dass

gewisse Optionen nur bei der Berechnung von fotorealistischen Bil-

dern mitberücksichtigt werden. Diese Optionen sind in den entspre-

chenden Dialogfenstern mit einer Kamera gekennzeichnet. Andere

Optionen, wie z.B. Material- oder Texturzuordnung sind dynamisch

nutzbar, wenn der Display-Modus auf Studio Display gesetzt ist

(Quick-View Menü Display Mode Studio oder Icon ).

75


4.5.1 Basic Lights

Menü View Visualization Basic Lights (oder Icon )

Dieses Menü verwaltet die Beleuchtungssteuerung. Im Dialogfenster

sind acht Standard-Lichtquellen zusammengefasst, die schnell be-

dienbar und veränderbar sind. Sie sind für das normale Arbeiten im

Shaded oder Studio Display Modus gedacht.

Bild (B099cadZ) Dialogfenster Basic Lights

Wie unschwer zu erkennen ist, handelt es sich um sieben fixe, vorori-

entierte Lichtquellen und eine ambiente Lichtquelle (Umgebungs-

licht), die von überall her ein minimales, ungerichtetes Licht garan-

tiert. Standardmässig sind drei Lichtquellen aktiv. Im nächsten Unter-

Kapitel wird noch ein anderes Licht-Werkzeug vorgestellt, das vor

allem beim Erzeugen von fotorealistischen Bildern verwendet wird.

76


4.5.2 Advanced Lights

Menü View Visualization Advanced Lights (oder Icon )

Für die Berechnung von fotorealistischen Bildern, insbesondere

bei bestimmten gewünschten Schattenwürfen, kann es sinnvoll sein,

dass man zusätzliche, eigene Lichtquellen definiert. Dabei ist vor

allem das dynamische Erzeugen einer Spotlichtquelle von besonde-

rem Interesse, da dabei das Führen des Lichtkegel über das Modell

dynamisch betrachtet werden kann.

Bild (B100cadZ) Dynamisches Definieren einer Spot-Lichtquelle

Das entsprechende Dialogfenster präsentiert sich relativ umfangreich.

Es ist allerdings einfacher zu handhaben als man anfangs vielleicht

denken mag. Man muss einfach darauf achten, dass eine Lichtquelle,

welche verändert werden soll, sich auch in der ersten, oberen Liste

der aktiven Lichtquellen befindet. Nur dann wird die getätigte Ände-

rung sofort dargestellt.

77


Bild (B101cadZ) Dialogfenster Advanced Lights

4.5.3 Verwalten von Ansichten

Unigraphics bietet ein Werkzeug, um die vordefinierten Ansichten

(TOP, FRONT, RIGHT, TRI, ISO, usw.) und vom Anwender selbst ge-

speicherte Ansichten zu verwalten. Im Quick-View Menü (MB3 im

Grafikfenster) findet man die beiden Auswahlmenüs Orient View und

Replace View. Dort wiederum befindet sich der Befehl Custom Views,

welcher folgendes Dialogfenster aufruft:

Bild (B102cadZ) Dialogfenster Custom Views

78


4.5.4 Nebeleffekte

Um Nebeleffekte zu bewirken, muss im Menü Preferences Visuali-

zation Special Effects die Schalter Fog und Fog Settings aktiviert

werden. Daraufhin erscheint ein Dialogfenster, in welchem die Mög-

lichkeiten der Nebeldarstellungserzeugung vorzufinden sind. Die

Ansicht in einen Nebel zu tauchen, basiert auf der Möglichkeit, je-

dem Pixel einer Objektdarstellung einen Z-Wert oder auch Tiefe an-

geben zu können. Bei Pixeln, welche vom Betrachter aus gesehen

nahe sind, können so Nuancen verschieden dargestellt werden ge-

genüber Pixeln, welche sich weiter entfernt befinden.

Das Erzeugen einer Nebelansicht ist relativ intuitiv. Daher sollen

hier nur grob die Optionen des Dialogfensters Fog beschrieben wer-

den. Am besten erzeugt man Nebeldefinitionen über die beiden Li-

nearschieber Front und Back. Dabei sollten die beiden Schieberwerte

nicht allzu weit von einander entfernt liegen (z.B. Front=39,

Back=47)

Bild (B103cadZ) Dialogfenster Fog

Der Hauptnutzen dieser Ansichtsart ist das Erzeugen schöner Bil-

der für Präsentationen.

79


Bild (B104cadZ) Beispiel einer vernebelten Ansicht

80


5 Koordinatensysteme

Nachdem nun die Geometriestrukturen und nachfolgend die Mög-

lichkeiten der Geometriedarstellung behandelt wurden, befasst sich

dieses Kapitel mit den verschiedenen Koordinatensystemen. Koordi-

natensysteme sind allgemein in CAD-Softwares ein wichtiges Hilfs-

und Orientierungsmittel, um Geometrien exakt im virtuellen Raum zu

definieren.

5.1 Allgemeines

Zur Beschreibung der X-,Y- und Z-Achsen bedient man sich am ein-

fachsten der Rechten-Hand-Regel. Nachfolgende Illustration soll diese

Regel verdeutlichen, wobei die positive X-Achse in Richtung des

Daumens zeigt, die positive Y-Achse in Richtung des Zeigefingers und

die Z-Achse in Richtung des entgegenkommenden Mittelfingers.

Bild (B105cadZ) Rechte Hand Regel

In Unigraphics werden zur Erzeugung von Geometrien grundsätzlich

vier verschiedene Typen von Koordinatensysteme unterschieden.

Absolutes Koordinatensystem •

•

•

•

Arbeits-Koordinatensystem

Skizzen-Koordinatensystem

Formelement-Koordinatensystem

81


5.2 Das absolute Koordinatensystem

Eröffnet man eine neue Modelldatei (File New), dann wird auto-

matisch als erstes ein absolutes Koordinatensystem (CSYS) im virtuel-

len Raum erzeugt.

Bild (B106cadZ) Absolutes Koordinatensystem

In Dialogen wie z.B. dem Point Constructor befindet sich ein

Schalter, wo zwischen absolutem oder WCS (Arbeitskoordinatensys-

tem) gewählt werden kann. Es ist in diesem Falle dem Anwender

überlassen, ob er sich bei der Koordinateneingabe auf das absolute

oder auf das WCS beziehen möchte. Nach der Erzeugung der Geo-

metrie besteht für Unigraphics kein Unterschied, über welchen Schal-

ter die Geometrie definiert wurde. Demzufolge ist dieser Schalter

eine Möglichkeit, Koordinatenwerte in dem Koordinatensystem an-

zugeben, in dem sie bereits bekannt sind.

Bild (B107cadZ) Umschalten zwischen Koordinatensystemen

82


Verändert bzw. verschiebt man im Verlaufe der Modellierung das

WCS, um in diesem zu arbeiten, so kann jederzeit im Menü

WCS Orient WCS Absolute CSYS das absolute Koordinatensystem

zum WCS gemacht werden.

Hinweis: Das absolute Koordinatensystem kann weder in seiner

Position noch in seiner Lage verändert werden. Dies bedeutet, dass

ein zu erzeugendes 3D-Modell sinnvoller weise in Bezug auf das ab-

solute Koordinatensystem erzeugt werden sollte. Vor dem erstmali-

gen Verändern des WCS in einem 3D-Modell speichert man am bes-

ten das aktive Koordinatensystem mittels der Menü WCS Save

WCS. Damit bleibt das absolute Koordinatensystem immer sichtbar.

5.3 Das Arbeitskoordinatensystem (WCS)

WCS bedeutet Work Coordinate System.

Wie im vorangehenden Kapitel erklärt, kann man sich bei der Tas-

tatureingabe von X-, Y- oder Z-Koordinaten für vielerlei Geometrie-

positionierungen wahlweise auf das absolute oder das WCS bezie-

hen. Manche über den Mauszeiger gesteuerten Geometrieerzeugun-

gen beziehen sich auf die XY-Ebene des WCS. Beispiele sind hier die

Erzeugung von freien 3D-Kurven und das rechteckig angeordnete

Kopieren von Konstruktionselementen.

Bild (B108cadZ) Beispiele für Bezug auf das WCS

Möchte man also z.B. eine Geometrie durch einfaches Zeigen mit

dem Mauszeiger erzeugen, so muss man vorgängig die XY-Ebene des

WCS in die gewünschte Lage transformieren.

Die Orientierung des momentanen WCS wird mit einem entspre-

chenden Symbol an seinem Ursprung dargestellt (siehe nachfolgende

83


Abbildung). Die Achsen werden mit den Bezeichnungen XC, YC und

ZC gekennzeichnet. Das WCS ist ein temporäres Koordinatensystem,

d.h. wenn es in seiner Lage und/oder Orientierung verändert wurde,

so ist die ursprüngliche Lage nicht mehr verfügbar. Es besteht jedoch

die Möglichkeit, über die Menü WCS Save WCS eine Lage zu spei-

chern. Verändert man anschliessend dasselbe, so bleibt das ursprüng-

liche Koordinatensystem sichtbar. Die Achsen werden dann mit X, Y

und Z gekennzeichnet.

Bild (B109cadZ) Verschiedene Koordinatensysteme

Unigraphics verwendet häufig die Bezeichnungen horizontal und

vertikal. Horizontal bedeutet parallel zur XC-Achse, vertikal parallel

zur YC-Achse.

Bild (B110cadZ) Menü WCS

84


Bei der Rechten-Hand-Regel für das Drehen von Koordinatensyste-

men wird die Richtung der Rotationsachse durch den Daumen der

rechten Hand dargestellt, während die restlichen Finger der Hand die

positive Drehrichtung symbolisieren.

Bild (B111cadZ) Rechte-Hand-Regel für Drehungen

85


5.4 Sketch-Koordinatensystem

Wie bereits erwähnt, verwenden moderne CAD-Systeme einen Sket-

cher zum Erstellen von parametrisierten 2D-Skizzen. Beschreibung

siehe Kapitel 10. An dieser Stelle reicht es zu wissen, dass zur Erzeu-

gung einer Skizze eine Skizzierebene und die Ausrichtung des

Sketch-Koordinatensystems angegeben werden müssen.

Unigraphics legt automatisch in gewählte Skizzierebene die XC-

YC Ebene des neuen Skizzenkoordinatensystems. Dieses bleibt fest

mit der Skizze verknüpft. Der Ursprung des Skizzen-

Koordinatensystems wird ebenfalls automatisch in die Mitte der Skiz-

zierfläche mit der Z-Achse senkrecht zur Ebene platziert. Zur restli-

chen XY-Ausrichtung des Koordinatensystems hat man die Möglich-

keit, entweder die X-Richtung (Horizontal Reference) oder die Y-

Richtung (Vertical Reference) anzugeben.

Bild (B112cadZ) Wahl der Referenzrichtung beim Erstellen einer Skizze

Tipp: Das Skizzen-Koordinatensystem ist immer aktiv, sobald eine

Skizze zwecks Veränderung aktiviert wird. Das Skizzenkoordinaten-

system darf weder verschoben, noch gedreht werden.

Bild (B113cadZ) Orientierung des Skizzenkoordinatensystems

86


5.5 Formelement Koordinatensystem

Das Formelement-Koordinatensystem ist vergleichbar mit dem

Skizzenkoordinatensystem. Generell ist zu sagen, dass das Formele-

ment-Koordinatensystem eine Art Zwitter-Koordinatensystem dar-

stellt. Dies aus dem Grunde, weil das Koordinatensystem nur solange

vorhanden ist, wie das Formelement nicht gegenüber der bereits

bestehenden Objektgeometrie positioniert wurde. Sobald das Form-

element auch nur teilweise positioniert wurde, ist das Koordinaten-

system nicht mehr sichtbar. Löscht man jedoch die Positionierungspa-

rameter wieder, so wird es erneut dargestellt.

Die XY-Ebene eines Formelement-Koordinatensystems liegt in sei-

ner Platzierungsebene. Der Ursprung des Koordinatensystems liegt

dabei primär an der Stelle, wo der Anwender mit dem Mauszeiger

die Platzierungsfläche angewählt hat. Nach einer möglichen Umposi-

tionierung des Formelementes in der Platzierungsebene verschiebt

sich das Koordinatensystem automatisch mit dem Formelement.

Das Formelement-Koordinatensystem hat den Zweck, dass bei

einzelnen Formelementen in der Benutzerführung zur Definition der

Lage, die Angabe einer Horizontalen oder Vertikalen Referenz erfor-

derlich ist. Diese Horizontale/Vertikale Referenz definiert dann die X-

bzw. die Y-Achse des Koordinatensystems. Im Positionierungsdialog-

fenster (siehe 7.3.1 wird mit dem Horizontal-Icon ein Positionsmass

parallel zur definierten X-Achse erzeugt.

Bild (B114cadZ) Formelement-Koordinatensystem

87


6 Allgemeine Voreinstellungen

Sowohl für die verschiedenen Applikationen wie Modeling, As-

semblies, Sheet Metal als auch für die globalen Aspekte wie Objekte,

Darstellung, Selektierung etc. können diverse Voreinstellungen in

einem Modell vorgenommen werden. Nachfolgend werden einige

mögliche Einstellungen beschrieben. Dieses Kapitel kann auch über-

sprungen werden, da die Standardeinstellungen für normale Benut-

zung genügend sein sollten.

6.1 Objekt-Voreinstellungen

Preferences Object oder CTRL+SHIFT+J.

In diesem Dialogfenster kann man die Darstellung von geometri-

schen Elementtypen wie Linie, Kreis, Oberfläche oder Volumenkörper

in Bezug auf die Farbe, Strichart und Stärke definieren. Nach der

Selektion des Menüs erscheint folgendes Fenster:

Bild (B114cadZ) Dialogfenster für Voreinstellungen von Objekten

88


6.2 Visualisierungs-Voreinstellungen

Preferences Visualization... (oder Icon )

In diesem Menü können Voreinstellungen definiert werden, wie

z.B. Farbdefinition, Transparenz, Kantendarstellung, Nebel, etc. In

jeder Registerkarte befinden sich verschiedene Dialogfenster, welche

nachfolgend beschrieben sind.

6.2.1 Modelldarstellungsart (Visual)

Bild (B117cadZ) Voreinstellungen für die Modelldarstellungsart

89


6.2.2 Farbpalette (Color Palette)

In diesem Fenster lassen sich die verfügbaren 256 Farben vergleichen

und verändern. Es ist auch möglich, andere Paletten zu importieren,

die Hintergrundfarbe zu ändern, usw.

Bild (B118cadZ) Dialogfenster Farbpalette

90


6.2.3 Farbeinstellungen (Color Settings)

Systemfarben, wie Vorselektionsfarbe, Hervorhebungsfarbe, etc.

lassen sich ändern, indem zuerst der Systemfarbtyp gewählt wird,

und danach eine der in der Schnell-Palette gezeigten Farben selek-

tiert wird.

Bild (B119cadZ) Voreinstellungen der Systemfarben

91


6.2.4 Schattierungsoptionen (Shade)

Für das Schattieren werden Oberflächen intern in kleine Dreiecksflä-

chen approximiert. Die Genauigkeit lässt sich im nachfolgenden

Dialogfenster beeinflussen. Dabei sollte beachtet werden: Je feiner

die Darstellung, desto grösser ist der Rechenaufwand.

Optionen unter Part Settings werden mit dem Modell gespeichert,

Optionen unter Session Settings nur in der momentanen Unigraphics

Session.

Bild (B120cadZ) Voreinstellungsfenster für schattierte Darstellung

6.2.5 Darstellungsbereich und Perspektive

Unigraphics benutzt für die Darstellung der Objekte einen speziell

definierten Bereich. Dieser besteht aus zwei virtuellen Ebenen, soge-

nannte Clipping Planes, welche parallel zur Bildschirmebene liegen.

Es werden nur Objekte dargestellt, welche innerhalb dieser beiden

Clipping Planes liegen. Das Verhalten ist ähnlich demjenigen von

dynamischen Schnittansichten.

Nun kann es in einer Unigraphics Session vorkommen, dass in der

aktiven Ansicht die Clipping Planes plötzlich so nahe beieinander

liegen, dass das Modell nur noch teilweise dargestellt wird (siehe Bild)

92


Bild (B121cadZ) Durch Clipping Plane abgeschnittene Darstellung

In diesem Falle kann im nachfolgenden Dialogfenster die Lage der

Clipping Planes korrigiert werden. Das gleiche Dialogfenster enthält

auch noch die Einstellungen für die Perspektiven-Darstellung. Diese

lässt sich auch über das Icon ein- und ausschalten.

Bild (B122cadZ) Einstellungen für Darstellungsbereich und Perspektive

93


6.3 Work Plane Voreinstellungen

Preferences Work Plane

In der Registerkarte Grid kann ein Raster auf der XY-Ebene des

WCS aktiviert werden.

Ein Raster ist eine Anzahl von Bildschirmpositionen, die zur Aus-

richtung dienen. Ein Raster kann entweder durch eine polare oder

eine rechteckige Anordnung definiert sein, die Rasterdarstellung ein-

oder ausgeschaltet und der Abstand der Rasterlinien festgelegt wer-

den. Snap to Grid (Raster fangen) muss eingeschaltet sein, damit

das Raster aktiviert wird.

Die Registerkarte Display steuert den so genannten Hervorhe-

bungsmodus der Arbeitsebene, wobei alle Objekte, die zum Hervor-

hebungssatz der Arbeitsebene gehören und nicht in der Arbeitsebe-

ne liegen, im Grafikfenster "gedimmt" dargestellt werden, was sich

durch Änderung ihrer Farbe zeigt.

Das Abdimmen von Objekten, die ausserhalb der Arbeitsebene

liegen, ist bei Modellen von hoher Komplexität von Vorteil, um die

volle Konzentration auf die Objekte zu richten, die in der Arbeitsebe-

ne liegen.

Bild (B123cadZ) Einstellungen für Raster und Dimmen

94


7 Konstruktionselemente

An diesem Punkt sind nun sicher alle wesentlichen Informationen

zusammengekommen, so dass jetzt allmählich das eigentliche Model-

lieren zum Thema werden kann. Wie bereits im Kapitel 3.2 aufge-

zeigt, gibt es diverse Grundelemente, aus welchen ein 3D-CAD-

Modell bestehen kann. Die verschiedenen Elemente sollen nun etwas

näher behandelt werden. Es ist nicht die Absicht dieses Skripts, alles

bis ins letzte Detail zu beschreiben und zu erläutern. Eine solche de-

taillierte Beschreibung findet man in der Help -> Dokumentation. An

dieser Stelle soll versucht werden, auf die wesentlichen Schritte zur

Erzeugung eines Modell einzugehen.

Wie in Kapitel 3.1 bereits angedeutet, wird ein Modell durch se-

quentielles Erzeugen von sogenannten Teilgeometrien konstruiert.

Existiert bereits eine Teilgeometrie und soll als nächstes eine weitere

Teilgeometrie hinzugefügt werden, so stellt sich die Frage, wie die

neue Teilgeometrie mit der bereits bestehenden, unvollständigen

Modellgeometrie zusammengebracht werden soll. Hierfür gibt es die

Booleschen Operationen (Vereinigungselemente).

7.1 Boolesche Operationen

Menü Insert Feature Operation, die Funktionen Unite, Subtract

oder Intersect (oder die Icons ).

Ein typischer Ablauf für das Benutzen von Booleschen Operationen

beim Modellieren wird nachfolgend aufgezeigt.

1. Erzeugen eines Körpers:

Bild (B124cadZ)

95


2. Erzeugen eines weiteren Körpers

Bild (B125cadZ)

3. Dialogfenster für Boolesche Operationen:

Bild (B126cadZ)

4. Option Create

Bild (B127cadZ)

96


5. Option Unite

Bild (B128cadZ)

6. Option Subtract

Bild (B129cadZ)

7. Option Intersect

Bild (B130cadZ)

97


Bei der Erzeugung von gewissen Konstruktionselementen erscheint

das Dialogfenster für Boolesche Operationen automatisch, bei ande-

ren erscheint es ohne die Option Create und bei wieder anderen ist

die Boolesche Operation bereits mit dem Typ des Geometrieelements

vordefiniert. Wichtig zu wissen, dass mit der Option Create ein neuer

unabhängiger Volumenkörper erzeugt wird. Es besteht später die

Möglichkeit diesen Volumenkörper mit dem bereits vorhandenen

Körper zu vereinen.

7.2 Erzeugen von Grundkörpern

Menü Insert Form Feature Block, Cylinder, Cone, Sphere

Grundkörper (auch Primitives genannt) sind die einfachsten Ge-

ometriekörper, welche zur Modellierung eines Objektes zur Verfü-

gung stehen. Die entsprechenden Icons sind zwar standardmässig im

Werkzeugleistenbereich aufgeführt, sollten aber mit grosser Vorsicht

verwendet werden (siehe nachstehende Erläuterung).

Folgende Grundkörper stehen in Unigraphics zur Verfügung:

Block = Quader •

•

•

•

Cylinder = Zylinder

Cone = Kegel

Sphere = Kugel

Bild (B131cadZ) Icons Grundkörper

Ein Grundkörper sollte nur als aller erstes Geometrieelement in

einem Modell verwendet werden. Der Grund ist, dass sich ein Grund-

körper nur absolut im Raum (XYZ) platziert werden kann und nicht

zu einer bestehenden Geometrie positioniert lässt. Damit ist die

Assoziativität nicht gegeben.

98


Folgendes Beispiel soll diese Problematik erläutern

1. Ersten Grundkörper erzeugen:

Bild (B132cadZ)

2. Zweiten Grundkörper erzeugen:

Bild (B133cadZ)

2. Positionieren des zweiten Grundkörpers:

Bild (B134cadZ)

99


3. Auswahl des Position für den Kugelmittelpunkt:

Bild (B135cadZ)

4. Verschmelzen der Körper:

Bild (B136cadZ)

5. Ändern der Quaderparameter:

Bild (B137cadZ)

100


Dieses einfache Beispiel zeigt, dass Grundkörper als aller erstes Geo-

metrieelement in einem Modell verwendet werden sollen.

Die Grundkörper-Dialogfenster sind einander ähnlich. Je nach Aus-

wahl der Erzeugungsmethode müssen mehr Parameter über die Tas-

tatur eingegeben oder aber Geometrieelemente über den Mauszei-

ger definiert werden. Nachfolgend wird beispielhaft der Dialog für

die Erzeugung eines Quaders mittels Angabe der Kantenlängen

durchgespielt. Zunächst muss dazu natürlich die Applikation Mode-

ling aktiviert werden.

Menü: Insert Form Feature Block... (oder Icon ) 1.

2. Es erscheint das Block-Dialogfenster

Bild (B138cadZ): Dialogfenster Block

3. Auswahl der Erzeugungsmethode, hier ist die Definition über

einen Eckpunkt und die Kantenlängen selektiert

Bild (B139cadZ)

101


4. Angabe der Parameter für die Kantenlänge

Bild (B140cadZ)

5. Positionierung des Quaders

Bild (B141cadZ)

6. Durch Drücken von OK wird der Grundkörper erzeugt.

Für die Positionierung der Grundkörper wird ein von Unigraphics

bestimmter Aufhängepunkt des jeweiligen Grundkörpers verwendet.

In der nachfolgenden Abbildung werden diese für die vier Grundkör-

per aufgezeigt.

102


Bild (B142cadZ) Aufhängepunkte der Grundkörper

Die Positionierung erfolgt bei den Grundkörpern über das bereits

beschriebene Point Constructor Dialogfenster (siehe 2.1.7). Da ein

Primitive eigentlich nur als erstes Geometrieelement verwendet wer-

den sollte, existiert demzufolge noch keine Modellgeometrie gegen-

über welcher man den Primitive platzieren könnte. Der Anwender

muss daher den Primitive entweder über die Eingabe von Koordina-

ten oder bei entsprechender Auswahl der Punkteoption, über die

Bildschirmposition des Mauszeigers auf einen beliebigen Punkt der

XY-Ebene des WCS positionieren.

Tipp: Unter dem Menü Edit Transform kann man den Grund-

körper nachträglich verschieben.

103


7.3 Erzeugen von Formelementen

Menü Insert Form Feature ... (oder über Icons)

Formelemente sind, bis auf zwei Ausnahmen, vordefinierte Teil-

geometrieformen, welche nur noch über Parameter in ihrer Größe

definiert werden müssen. Auch die Boolesche Operationsart ist be-

reits vorbestimmt. So ist z.B. bei dem Formelement Hole (Bohrung)

vorbestimmt, dass es von einem bestehenden Modellkörper subtra-

hiert werden muss. Die von Unigraphics zur Verfügung gestellten

Formelemente sind folgende:

Bild (B143cadZ) Formelemente in Unigraphics

Jedes dieser Formelemente besitzt verschiedene Optionen für ent-

sprechende Formen, die im Folgenden beschrieben sind:

Hole (Bohrung):

Bild (B144cadZ) Optionen für Bohrungen (Hole)

104


Boss (Knauf):

Bild (B145cadZ) Optionen für Knaufe

Pocket (Tasche):

Bild (B146cadZ) Optionen für Taschen

Pad (Polster):

Bild (B147cadZ) Optionen für Polster

105


Slot (Nut):

Bild (B148cadZ) Optionen für Nut

Groove (Einstich):

Bild (B149cadZ) Optionen für Welleneinstiche

Bis hierhin wurden einige Formelemente, welche Unigraphics dem

Anwender zur Verfügung stellt, präsentiert. Als nächstes folgt ein

beispielhafter Dialog eines Rectangular Slot, der auf einem Quader

platziert wird.

Für weitergehende Informationen bitte die Help -> Dokumentati-

on konsultieren.

106


Beispiel Rectangular Slot (Rechteck-Nut):

1.

2.

Quader erzeugen…

Slot erzeugen Menü: Insert Form Feature Slot...

(oder Icon )

3. Option „Rectangular“ wählen

Bild (B150cadZ)

4. Platzierungsfläche selektieren

Bild (B151cadZ)

5. Ausrichtung der Nut auf der Platzierungsfläche festlegen

Bild (B152cadZ)

107


6. Formparameter eingeben

Bild (B153cadZ)

7. Formelement positionieren

Bild (B154cadZ)

8. Das Formelement wird erstellt

Bild (B155cadZ)

108


Wie in diesem Dialog gezeigt wurde, muss zur Platzierung des Form-

elementes eine ebene Körperfläche oder eine Bezugsebene (siehe

7.4) selektiert werden. Diese Beziehung ist eine existentielle, d.h.

wenn diese Fläche aus irgend einem Grund gelöscht wird, so ist

Unigraphics nicht mehr in der Lage, das Formelement beim Geomet-

rie-Update erneut zu erstellen und löscht es daher ebenfalls. Hinge-

gen sind die Angaben über die Lage und die Position des Formele-

mentes weiche Abhängigkeiten. Hierbei wird bei einem Entfernen

des Bezugselementes (z.B. einer Positionierungskante) einfach die

entsprechende Bemassung gelöscht. Das Formelement bleibt in die-

ser Richtung unparametrisiert.

7.3.1 Positionierung eines Formelements

Beim vorangehenden Kapitel beim Erzeugungsdialog wurde gezeigt,

dass am Ende desselben das Formelement positioniert werden kann.

Die Betonung liegt im letzten Satz auf dem KANN. Unigraphics lässt

es dem Anwender frei, ob das Formelement relativ positioniert wer-

den soll oder nicht. Es wird primär mit seinem Zentrum an dem Ort in

der Platzierungsfläche dargestellt, an dem die Platzierungsfläche mit

dem Mauszeiger selektiert wurde. Diese Position ist zumeist willkür-

lich. Daher hat man die Möglichkeit, die Position mittels Bemassun-

gen gegenüber bereits bestehender Geometrie zu positionieren. Die

Positionierung ist nicht zwingend jetzt notwendig. Es besteht auch

die Möglichkeit, das Formelement zu einem späteren Zeitpunkt zu

positionieren (siehe 8.3). Es ist jedoch darauf zu achten, dass man

sich bei einer späteren Positionierung nur auf Geometrieelemente

bezieht, die zum Zeitpunkt der Formelement-Erzeugung bereits exis-

tierten. Andernfalls erhält man eine Fehlermeldung.

Ein Beispiel für die „freie Positionierung ist nachfolgend dargestellt.

Bild (B156cadZ) Nicht positionierte Bohrungen

109


Die Fehlermeldung erscheint deshalb, weil Unigraphics zu den History

Based CAD-Systemen zu zählen ist. Das bedeutet, dass Unigraphics

das Modell berechnet, indem es die Entstehungsreihenfolge der Kon-

struktionselemente und ihre Booleschen Operationen nacheinander

abarbeitet. Dabei kann es sich zur Berechnung eines Konstruktions-

elementes nicht auf etwas beziehen, das zu diesem Zeitpunkt im

Entstehungsbaum noch nicht existiert.

Auf die Benutzerführung einer Positionsbemassung ist unbedingt

zu achten. Die Reihenfolge der Geometrieselektion kann man nicht

frei wählen, sondern man muss sich an die Benutzerführung halten.

Bild (B157cadZ) Beispiel für die Benutzerführung

Das nachfolgende Positions-Dialogfenster ist mit seinen Icons eigent-

lich ziemlich selbsterklärend. Es bestehen jedoch bei den ersten bei-

den Icons, Horizontal und Vertical, zwei Besonderheiten:

Die Bezeichnungen Horizontal und Vertical beziehen sich auf

das Formelement-Koordinatensystem (siehe Kap. 5.5) und

nicht darauf, wie die Geometrie gerade am Bildschirm ange-

zeigt wird.

•

• Mit den Icons Horizontal & Vertical ist es nicht möglich, sich

beim Bemassen auf Bezugsebenen oder Bezugsachsen zu be-

ziehen (siehe Kap. 7.4). Hierfür sollte das Icon Parallel at a Di-

stance verwendet werden.

110


Bild (B158cadZ) Horizontal- und Vertical Bemassungen

Es sollte in der Zwischenzeit klar sein, dass, wenn man ein Formele-

ment, z.B. gegenüber einer Kante, positioniert, diese Bemassung voll

assoziativ ist. Wenn also die Bezugskante in Folge einer Änderung

verschoben wird, dann wird das Formelement ebenfalls mit verscho-

ben.

111


7.4 Bezugs-Ebenen/ -Achsen (Datums)

Bezugsebenen (Datum Planes) und Bezugsachsen (Datum Axis) die-

nen als Hilfen, wenn keine geeigneten Ebenen vorhanden sind. Dabei

können sie z.B. als ebene Platzierungsfläche für Skizzen oder Form-

elemente oder als Bezug für Positionsbemassungen dienen.

Bild (B159cadZ) Anwendungsbeispiel von Bezugsebenen und -Achsen

Im Zusammenhang mit Bezugselementen ist es sehr wichtig, dass

man folgende Unterscheidung trifft: Es gibt feste (fixed) und relative

(relative):

Feste Bezugsebenen/-Achsen stehen absolut im Raum. Sie ha-

ben keinen Bezug zu einer bereits existierenden Geometrie

und bleiben daher bei einer Geometrieänderung immer in Ih-

rer ursprünglichen Lage und Position stehen.

•

• Relative Bezugsebenen/-Achsen werden assoziativ zu bereits

existierender Geometrie erstellt. Sie werden bei Geometrieän-

derungen mitberücksichtigt und dementsprechend in ihrer La-

ge und Position mit verändert.

Dieser wesentliche Unterschied ist bei der Erstellung von Bezugs-

ebenen/-Achsen sehr relevant.

112


Folgendes Beispiel soll den Unterschied zwischen festen und rela-

tiven Bezugsebenen/-Achsen zeigen:

Bild (B160cadZ) Verhalten von festen vs relativen Bezugsebenen

Die Erfahrung hat gezeigt, dass viele Studierende mit der Erstellung

von Bezugselementen und deren unterschiedlicher Bedeutung von

Relativen und Festen Mühe haben. Wichtig ist zu wissen, dass auch

wenn man die Bezugsebene über das Dialogfenster „Plane Subfunc-

tion“ erzeugt und dabei ev. bestehende Geometrie wie Kantenend-

punkte selektiert, die Bezugsebene trotzdem eine Absolute, also

ohne jeden Bezug zur Geometrie, ist.

7.4.1 Erzeugen von Datum Planes und Datum Axis

Menü Insert Form Feature Datum Plane... (oder Icon )

Menü Insert Form Feature Datum Axis... (oder Icon )

Die Dialogfenster für Datum Planes und Datum Axis sind sehr

ähnlich aufgebaut. Beim Aufrufen von Datum Plane / Datum Axis

erscheint folgendes Iconoptionen:

Bild (B161.1cadZ) Dialogfenster Datum Plane

113


Es gibt grundsätzlich zwei Methoden, eine Datum zu erzeugen:

Zuerst ein Geometrieelement selektieren, welches benötigt

wird für die Datum, danach weitere Optionen wählen. Dabei

sucht Unigraphics die geeignetste Methode, um die Datum zu

definieren.

•

• Zuerst die Optionen wählen für das Erstellen der Datum, dann

die notwendigen Geometrieelemente selektieren.

Als Hilfe folgen einige Beispiele von Bezugsebenen und Bezugsach-

sen, welche häufig vorkommen in der Praxis.

Der Dialog ist sehr einfach und interaktiv gestaltet.

Bezugsebene parallel zu einer Fläche:

Bild (B162cadZ)

Mittelebene zwischen zwei ebenen Flächen:

Eine Fläche selektieren, dann gegenüberliegende Fläche selektieren

Bild (B163cadZ)

114


Bezugsebene durch zwei Kanten:

Bild (B164cadZ)

Bezugsebene durch eine Kante und im Winkel zu einer Fläche:

Kante selektieren Fläche selektieren Am Handle ziehen oder Winkel eingeben

Bild (B165cadZ)

115


7.5 Erzeugen von allgemeinen Volumenkör-pern

Bis jetzt wurde gezeigt, wie man vordefinierte Grundkörper und

Formelemente erzeugen kann. Im diesem Kapitel wird eingegangen,

wie ein allgemeinen Volumenkörper erzeugt wird.

Es gibt in Unigraphics drei Icons, mit welchen man allgemeine Vo-

lumenkörper erzeugen kann. Allen Dreien ist gemeinsam, dass sie

primär einen 2-dimensionalen Querschnitt benötigen. Dieser Quer-

schnitt kann zwecks Erzeugung eines Volumenkörpers in die Tiefe

gezogen, um eine Achse rotiert oder entlang einer Führungskurve

geführt werden. Das in der folgenden Abbildung aufgeführte vierte

Icon (Tube) ist ein Spezialfall: Entlang einer Kurve kann ein Rohr er-

zeugt werden mit frei wählbarem inneren und äusseren Durchmes-

ser.

Bild (B172cadZ) Icons zum Erzeugen von Volumenkörpern

Die bildliche Darstellung dieser drei Arten der allgemeinen Volumen-

erzeugung folgt, mit einem Beispiel für jeden der drei Grunderzeu-

gungstypen.

116


Bild (B173cadZ) Erzeugen von Grundkörpern

Für die Angabe des 2-dimensionalen Querschnitts stehen dem An-

wender nachfolgende Möglichkeiten zur Verfügung. Ausserdem

können auch einfach Kurven selektiert werden, wobei das System

meist weitere, zugehörige Kurven gleich mitselektiert.

Bild (B174cadZ) Selektionsmenü für Querschnitte

117


Bei der Option Curve besteht die Möglichkeit, einzelne nicht para-

metrisierte Kurven (Linien, Kreise, Kreisbogen, Freiformkurven) oder

einzelne Geometrieelemente einer parametrisierten Skizze (siehe

Kap. 10) als Querschnitt zu selektieren. Selektiert man im obigen

Dialogfenster keinen Menüpunkt und selektiert ein Element einer

Skizze, so wird automatisch die gesamte Skizze selektiert. Es ist auch

eine sinnvolle Kombination der obigen Selektionsmöglichkeiten er-

laubt. z.B. Elemente einer Skizze und Volumenkörperkanten. In den

nachfolgenden Illustrationen sollen die verschiedenen, relevanten

Möglichkeiten grafisch untermalt werden. Zusätzlich sind auch noch

Änderungen aufgeführt.

Bild (B175cadZ) Extrudieren aller Kanten einer Körperfläche

Bild (B176cadZ) Extrudieren von Körperkanten

Bild (B177cadZ) Extrudieren von Skizze/Kurven

118


Topologische Änderungen (siehe 10.5.2) an Querschnitten, von wel-

chen bereits Volumenkörper erzeugt wurden, sind nicht ganz einfach

zu bewerkstelligen. Hier nun noch einige kurze allgemeine Hinweise

zu obigen Änderungen:

Am einfachsten ist diese bei der Querschnittdefinition über ei-

ne Körperfläche. Dies allerdings auch nur, wie im obigen Bei-

spiel, bei additiven Körperkanten. Im umgekehrten Fall, also

bei subtraktiven Körperkanten, löscht Unigraphics das ganze

Volumenkörperfeature.

•

•

•

Im zweiten Beispiel wurde die ursprüngliche zentrale Boh-

rungskörperkante durch die vier nachträglichen Eckbohrungen

aufgebrochen. Unigraphics reagiert darauf mit einer Fehler-

meldung, da die zentrale Bohrungskante zu einer kleinen

Kreisbogenkörperkante verkommen ist, welche nicht mehr ge-

schlossen ist. Es besteht jedoch in diesem Fehlermeldungsfens-

ter die Möglichkeit, den Fehler zu korrigieren.

Im dritten Beispiel müssen sowohl bei einer Querschnittsdefini-

tion über Kurven, als auch über eine Skizzenselektion die vier

zusätzlichen Kreise manuell hinzugefügt werden.

119


7.6 Extruded Body

Insert Form Feature Extrude ... (oder Icon )

Mit dieser Funktion kann ein Körper durch lineares Extrudieren eines

Querschnittes um eine bestimmte Strecke erzeugt werden.

Um zunächst einmal einen allgemeinen Überblick über den

Dialogverlauf bei der Erzeugung des Extruded Body-

Volumenelementes zu erhalten, folgt als nächstes ein Beispiel. Dabei

variieren die Dialogfenster je nach Auswahl der verschiedenen

Optionsmöglichkeiten. Es würde einmal mehr den Rahmen dieses

Skriptes sprengen, wenn auf jeden möglichen Dialogverlauf

eingegangen würde. Es sei hier auf die Help Documentation

verwiesen. Mit ein wenig Intuition sollten die geforderten Angaben

jedo h v1. c erständlich sein. Starten des Dialogablaufs

Bild (B178cadZ)

2. Definieren des Querschnittes

Bild (B179cadZ)

120


3. Auswahl der Art der Extrusion

Bild (B180cadZ)

4. Definition der Richtung:

Bild (B181cadZ)

121


5. Selektieren der Startfläche:

Bild (B182cadZ)

6. Selektieren der Endfläche:

Bild (B183cadZ)

122


7. Angabe der Parameter:

Bild (B184cadZ)

8. Auswahl der Booleschen Operation:

Bild (B185cadZ)

9. Das Volumenelement wird erstellt:

Bild (B186cadZ)

Im Weiteren werden nun noch ein paar besondere Eigenheiten bei

bestimmten Dialogfenstern erläutert.

123


• Das zu erzeugende Volumenelement wird assoziativ zu einer

eventuell selektierten Start- und Endfläche. Bei Benutzung ei-

ner Start- und/oder End-Bezugsebene (Datum Plane), muss

diese relativ zu einem bereits bestehenden Volumenkörper er-

stellt worden sein.

Die Default-Richtung von Unigraphics ist jeweils normal zur

gewählten Querschnittsebene. Die Richtung wird mit einem

Pfeil grafisch angezeigt. Interessant ist das Dialogfenster zur

Richtungsvektor-Definition (siehe Abbildung B181cadZ). Mit

diesem kann die Richtungsangabe auf vielfältige Art in eine

beliebige sinnvolle Richtung definiert werden. Man muss sich

jedoch bewusst sein, dass bei Benutzung gewisser Optionen

keine assoziativen Richtungen angegeben werden.

•

• Im Parameter-Dialogfenster kann mittels den Offsetwerten an-

stelle eines vollen Volumenkörpers auf eine einfache Art und

Weise ein Volumenkörper mit Wand erstellt werden. Dabei

gibt der gestrichelte Pfeil die Richtung der Offsetwerte an.

Hierzu ein Beispiel:

Bild (B187cadZ) Extrusion mit Offset

Im selben Dialogfenster kann über das Eingabefeld „Taper

Angle“ das Volumenkörperelement mit einem Anzug (Form-

schräge) versehen werden. Auch hierzu ein Beispiel.

•

Bild (B188cadZ) Extrusionskörper mit Anzug und Offset

124


7.7 Revolved Body

Insert Form Feature Extrude ... (oder Icon )

Diese Option ermöglicht das Erzeugen eines Formelements durch

Drehen eines Querschnittes um eine vorgegebene Achse und einen

Winkel.

Es muss wiederum zuerst ein Querschnitt, wie in Kapitel 7.5 be-

schrieben, definiert werden, bevor dieser um eine Achse und einem

zu definierenden Drehwinkel rotiert werden kann. Die Möglichkeiten

zur Angabe des Drehwinkels sind ähnlich vielfältig wie diejenigen der

Tiefenangabe bei Extruded Body.

Die Rotation erfolgt wie bereits erwähnt um eine Rotationsachse.

Der positive Drehrichtungssinn wird dabei in Unigraphics durch die

„Rechte Hand Regel“ (siehe 5.3) beschrieben.

Ein beispielhafter Dialog für ein solches Konstruktionselement

sieht wie folgt aus.

1. Starten des Dialogablaufs

Bild (B189cadZ)

2. Definieren des Querschnittes:

Bild (B190cadZ)

125


3. Auswahl der Rotations-Methode:

Bild (B191cadZ)

4. Selektieren der Rotations- Endfläche:

Bild (B192cadZ)

5. Selektieren der Rotationsachse:

Bild (B193cadZ)

126



Bild (B194cadZ)


Bild (B195cadZ)


Bild (B196cadZ)

127


Auch bei diesem Dialogablauf folgen noch ein paar Hinweise zu Ei-

genheiten. Diese sind ähnlich wie beim Extruded Body-

Volumenelement. Der Vollständigkeit halber und als Gedankenstütze

seien sie hier nochmals erwähnt.. Wichtig ist es vor allem, sich klar-

zumachen, wann etwas assoziativ referenziert wird und wann nicht.

Bei der Option Axis_Angle kann nach der Definition der Rota-

tionsachse über die Tastatur ein Start- und ein Endwinkel

eingegeben werden. Selbstverständlich kann hiermit auch eine

Rotation um 360 Grad angegeben werden. (Startwinkel=0,

Endwinkel=360)

•

•

•

•

Das zu erzeugende Volumenkörperelement wird assoziativ zur

eventuell selektierten Start- und Endfläche (Trim to Face / Trim

Between Two Faces). Bei Verwendung einer Start- und/oder

End-Bezugsebene (Datum Plane), muss diese relativ zu einem

bereits bestehenden Volumenkörper erstellt worden sein.

Die Angabe der Rotationsachse erfolgt auch hier über das

Vektor-Definitionsfenster, wobei unbedingt auf die Benutzer-

führung zu achten ist. Auch hier gilt: nicht alle Achsenanga-

ben sind assoziativ!

Im Parameter-Dialogfenster kann mittels der Offsetwerten an

Stelle eines vollen Volumenkörpers auf eine einfache Art und

Weise ein Volumenkörper mit Wandung erstellt werden. Dabei

gibt der gestrichelte Pfeil die Richtung der Offsetwerte an.

Hierzu ein Beispiel.

Bild (B197cadZ) Rotationskörper mit Offset

128


Interessant ist das Ergebnis, wenn in Unigraphics ein offener Quer-

schnitt mit Offsetwerten = 0 und unterschiedlichen Rotationswinkeln

erstellt wird. Das Ergebnis ist nicht immer ganz nachvollziehbar. Da-

her sollte nach Möglichkeit nur mit dieser Technik gearbeitet, wenn

man der eventuellen Schwierigkeiten bewusst ist. Hierzu ein Beispiel:

Bild (B198cadZ) Verhalten von Unigraphics bei verschiedenen Rotationswinkeln

129


7.8 Sweep along Guide

Diese Option gestattet die Erzeugung eines Einzelkörpers durch

Extrudieren einer offenen oder geschlossenen Begrenzung (Skizze,

Kurve, Kante oder Fläche) entlang einer Führung (Weg), die durch

eine oder mehrere Kurven, Kanten oder Flächen gebildet wird.

Mit dem Sweep along Guide Volumenelement lassen sich interessan-

te Formen auf einfache Art erzeugen. Dabei wird wieder zuerst der

Querschnitt definiert werden, bevor die Angabe der Führungsele-

mente erfolgt. Auch hier sind die Einsatz- und Formgebungsmöglich-

keiten vielfältig. Es ist z.B. erlaubt, dass die Führungselemente einen

geschlossenen Verlauf nehmen. Ebenfalls dürfen scharfe Ecken

existieren. Beispiel für Sweep along Guide:.

1. Starten des Dialogablaufes:

Bild (B199cadZ)

2. Definieren des Querschnittes:

Bild (B200cadZ)

130


3. Definieren der Führungselemente:

Bild (B201cadZ)

4. Definieren der Führungsrichtung:

Bild (B202cadZ)


Bild (B203cadZ)

131



Bild (B204cadZ)


Bild (B205cadZ)

Analog den Parameterangaben für Extruded und Revolved Body gibt

es auch hier die Variationsmöglichkeit, dass mit den Offsetwerten

anstelle eines vollen Volumenelementes ein ausgehöhltes Element

mit vorgegebener Wandstärke erstellt werden kann. Auf ein Beispiel

wird an dieser Stelle verzichtet, da der Ablauf ähnlich den vorange-

gangenen Beispielen ist.

132


Es gibt allerdings drei Bedingungen, auf welche man beim Erzeugen

von Sweep along Guides unbedingt achten muss:

Bei einer offenen Führung müssen die Querschnittselemente

am Startpunkt dieser Führung definiert werden. Es folgt ein

Negativ-Beispiel.

•

Bild (B206cadZ)

Bei einer geschlossenen Führung müssen die Querschnittsele-

mente am Beginn eines Führungselementes definiert werden.

Es folgt ein Negativ-Beispiel.

•

Bild (B207cadZ)

Bei einer geschlossenen Führung dürfen die Querschnittsele-

mente nicht in einer scharfen Ecke definiert werden. Es folgt

auch hier ein Negativ-Beispiel.

•

Bild (B208cadZ)

133


8 Ändern von Konstruktionselemen-ten

Beim Erzeugen von 3D-Modellen kommt es immer wieder zu unvor-

hergesehenen geometrischen Änderungen. Diese Änderungen kön-

nen einzelne Parameter von Konstruktionselementen betreffen, was

relativ einfach zu bewerkstelligen ist, oder aber es sind topologische

Änderungen, welche bedeutend mehr Erfahrung im Umgang mit der

CAD-Software benötigen. Topologische Änderungen können z.B.

zusätzliche Geometrieelemente bei einer Querschnittdefinition für

einen Extruded Body sein.

Änderungen kann man in Unigraphics je nach ihrer Art an diversen

Stellen ausführen. So findet man im Menü Edit Feature die glei-

chen Änderungsmöglichkeiten wie im Model Navigator (siehe 8.1).

Eine weitere neue und sehr elegante Möglichkeit besteht darin, di-

rekt das gewünschte Konstruktionselement grafisch mit der rechten

Maustaste zu selektieren. Dabei erscheint ein Popup-Menü mit den

entsprechenden Funktionen zum Ändern.

Bild (B209cadZ) Popup-Menü: MB3 auf Konstruktionselement

Wichtiger Hinweis: Eine Modell-Änderung kann nur in der Modeling

Applikation durchgeführt werden.

134


Aktualisieren des Modells nach einer Änderung

Da Unigraphics standardmässig nach einer Änderung das Modell

sofort neu berechnet, werden grössere Änderungsaktion über meh-

rere Elemente an einem grossen Modell unter Umständen zu einer

zeitraubenden Angelegenheit.

Es besteht deshalb die Möglichkeit über das Menü Edit Delay-

ed Update on Edit das Aktualisieren zu unterdrücken.

Die Aktualisierung lässt sich zum gewünschten Zeitpunkt durch

Deaktivieren von Delayed Update on Edit oder über Edit Update

ins Modell ausführen.

8.1 Der Model Navigator (MN)

Bevor die Änderungsmöglichkeiten selbst erklärt werden, muss zu-

nächst noch etwas zur Baumstruktur der Konstruktionselemente

(Feature Tree oder Part History) angefügt werden. Diese Baumstruk-

tur kann im Model Navigator grafisch am Bildschirm angezeigt wer-

den.

Bild (B209cadZ) Model Navigator

135


Der Model Navigator ist das wichtigste Werkzeug beim Ändern.

Hier können z.B. Featureparameter oder die Positionierung geändert

werden. Der MN dient auch ganz einfach zum Selektieren von Fea-

tures. Der Model Navigator stellt folgende Informationen dar:

Feature Name: zeigt die Konstruktionsschritte in der Reihen-

folge der Entstehung dar (Part History)

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

parent-child relationships (Eltern-Kind Beziehungen):

Status: suppressed (unterdrückt), modified (geändert bei un-

ter Aktualisierung), update failed (Aktualisierung fehlgeschla-

gen), inactive

Out of Date zeigt an, ob ein Konstruktionselement aktuali-

siert werden sollte (Y) oder nicht (N)

Layer: zeigt an, auf welchem Layer sich das Feature befindet

Comment: zeigt den Feature Comment, welcher mit Hilfe der

Properties –> Feature Attributes hinzugefügt werden kann

Created: Erstellungsdatum

Modified: Zuletzt gemachte Änderung

8.1.1 Arbeitstechniken im Model Navigator

Es existieren im wesentlichen vier Arbeitstechniken im MN:

Durch (De-)Selektieren der CheckBox vor dem Icon wird das

Feature unterdrückt

Ein Doppelklick auf den Namen eines Features öffnet den Edit

Parameter Dialog

Das Drücken der rechten Maustaste auf einem Featurenamen

öffnet das MN-PopUp Menü für generelle Änderungsmöglich-

keiten (siehe 8.1.3).

Das Selektieren eines Features im MN hebt das entsprechende

Element im Grafikfenster farblich hervor.

Bild (B212cadZ) Ein selektiertes Element wird hervorgehoben

136


8.1.2 Das Model Navigator-Fenster als Beziehungsbaum

Im Model Navigator kann nebst Part History auch der Beziehungs-

baum (Eltern-Kind) angezeigt werden. Man aktiviert diese Darstel-

lung durch Drücken der rechten Maustaste im Titelspalte des MN und

wählen von Quick Look oder Full Look:

Bild (B213cadZ) Arten der Baumdarstellung im MN

Quick Look stellt jedes Feature nur einmal dar und zwar unter seinem

„ältesten Eltern“ Teil.

Full Look stellt jedes Feature mit sämtlichen Abhängigkeiten dar.

Bild (B214cadZ) Unterschied Quick Look und Full Look

137


8.1.3 Model Navigator PopUp Menü

Das Aufrufen des MN-PopUp-Menüs erfolgt durch Bewegen des

Mauszeigers auf das gewünschte Feature, danach Drücken der rech-

ten Maustaste (MB3). Das MN-PopUp-Menü enthält folgende Funkti-

onen (Application Modeling muss aktiv sein !):

Bild (B215cadZ) Das MN-PopUp-Menü

138


8.2 Ändern von Featureparametern

Die Funktionen zum Ändern von Features lassen sich auf verschiede-

ne Arten aufrufen:

Menü Edit Feature Parameters. •

•

•

MB3 auf Feature im Model Navigator, dann Edit Parameters

MB3 auf Feature im Grafikfenster, dann Edit Parameters im

PopUp Menu

Es erscheint folgendes Auswahlfenster Edit Parameter zum Aus-

wählen der gewünschten Option:

Bild (B216cadZ) Auswahlfenster Edit Parameters

Zu beachten ist, dass bei gewissen Elementen (z.B. Skizzen, Verrun-

dungen, usw.) direkt das entsprechende Editier-Dialogfenster er-

scheint, ohne den Umweg über das Edit Parameters Fenster.

Je nach dem, was für ein Konstruktionselement ausgewählt wur-

de, erscheinen dessen änderbare Parameter in einem Dialogfenster.

In den entsprechenden Eingabefeldern kann man nun die Werte über

die Tastatur ändern. Anschliessend muss mehrfach der OK-Schalter

betätigt werden, damit die Änderung im virtuellen Modell berechnet

und angezeigt wird. Eine Ausnahme ergibt sich natürlich falls der

bereits erwähnte Delayed Update-Schalter vorgängig aktiviert wurde.

In diesem Fall wird das Modell erst berechnet, wenn man den Up-

date-Schalter selektiert oder den Delayed Update-Schalter wieder

ausschaltet.

139


Hier noch ein kleines Beispiel einer Parameteränderung an einer

Kurbel. Geändert wird dabei die Länge des Pleuelzapfens.

Bild (B219cadZ) Beispiel einer Parameteränderung

Genereller Hinweis: Es ist durchaus möglich, dass bei der Neuberech-

nung des 3D-Modells wegen der Parameteränderung gewisse Kon-

struktionselemente von Unigraphics nicht mehr erstellt werden kön-

nen. Dann wird das System in einem Dialogfenster mit einer Fehler-

meldung darauf hinweisen, welches die problematischen Elemente

sind.

Es gibt einen Notschalter in diesem Dialogfenster, der Undo-Button

( ), welcher die Änderungen rückgängig macht. Es wird die Lektüre

von Kapitel 8.6 über das Fehlermeldungsfenster empfohlen.

Bild (B220cadZ) Fehlermeldungsfenster bei Änderungen

140


8.3 Ändern der Positionierung eines Features

Auch die Änderung von Positionierungen lässt sich auf verschiedene

Arten aufrufen:

Menü Edit Feature Parameters. •

•

•

MB3 auf Feature im Model Navigator, dann Edit Parameters

MB3 auf Feature im Grafikfenster, dann Edit Parameters im

PopUp Menu

Positionsbemassungen werden im wesentlichen bei Formelementen

und je nach dem, wie eine Skizze aufgebaut ist, auch bei diesen zur

Positionierung des Konstruktionselementes gegenüber der bereits

bestehenden Geometrie benötigt (siehe Kap. 10.7).

Falls man nun einem existierenden Konstruktionselement eine

neue Positionsbemassung hinzufügen möchte, muss man darauf

achten, dass zwecks Neupositionierung nur Elemente selektiert wer-

den, welche zum Zeitpunkt der Entstehung des Konstruktionsele-

mentes bereits vorhanden waren. Andernfalls erscheint die folgende

Meldung:

Bild (B221cadZ) Fehlermeldung aufgrund eines Entstehungszeitpunkts-Konfliktes

Diese Meldung erscheint, weil Unigraphics als History Based System

entwickelt wurde und sich die Software daher nicht auf Elemente,

welche in der Zukunft des zu positionierenden Objektes liegen, refe-

renzieren kann.

141


8.4 Topologieänderung

Sollen Geometrieelemente eines Querschnittes oder einer Führungs-

kurve ausgetauscht, hinzugefügt oder gelöscht werden, so spricht

man von einer Topologieänderung. Diese ist nicht mehr ganz so ein-

fach zu bewerkstelligen, wie eine reine Parameteränderung, bei der

nur der Wert einer Variablen geändert werden muss. Bei Topologie-

änderungen muss man, falls dies zur Änderung gehört, zuerst die

neu hinzuzufügenden Geometrieelemente (Linie, Kreisbogen, etc.)

konstruieren.

Am nachfolgenden einfachen Beispiel wird gezeigt, wie so eine

Topologieänderung durchzuführen ist.

Bild (B224cadZ) Beispiel für eine Topologieänderung

142


1. Als erstes wird die neue Topologiegeometrie erzeugt:

Bild (B225cadZ)

2. Zunächst das zu ändernde Element wählen (hier den extrudier-

ten Körper):

Bild (B226cadZ)

143


3. Nun folgt der notwendige Änderungsdialog:

Bild (B227cadZ)

4. Es erscheint das Add/Remove Object Dialogfenster:

Bild (B228cadZ)

Die Benutzerführung zeigt hier an, dass man:

mit der linken Maustaste Geometrieelemente hinzufügt •

• durch gleichzeitiges Drücken der SHIFT-Taste und der linken

Maustaste diese wieder entfernt. Sie sind zwar als Elemente

noch sichtbar, jedoch gehören sie nicht mehr zum definieren-

den Querschnitt bzw. Führungskurve.

144


5. Deselektieren der alten Geometrieelemente und Selektieren

der neuen Geometrieelemente:

Bild (B229cadZ)

6. Mehrfach mit OK bestätigen, der Körper wird neu erstellt:

Bild (B230cadZ)

145


8.5 Reattach (Neu zuordnen)

Mit dieser Option können durch Neudefinition der Referenzen für

das Formelement Position oder Orientierung der Formelemente ge-

ändert werden.

Ab und zu kommt es vor, dass Referenzen wie Platzierungsflächen,

Horizontale oder Vertikale Richtung und Positionsbemassungen von

Konstruktionselementen wie Skizzen oder Formelementen auf eine

andere Fläche, Bezugsebene, -achse oder Volumenkante als die Ur-

sprüngliche referenziert werden müssen. Auch eine solche Änderung

ist prinzipiell in Unigraphics möglich. Man muss sich aber wieder

bewusst sein, dass Unigraphics keine Referenzen auf „zukünftige“

Objekte zulässt, will heissen, dass die neue Referenz (z.B. Fläche) zum

Zeitpunkt der Konstruktionselementerstellung bereits vorhanden sein

musste. Ein solches Umreferenzieren einer Platzierungsfläche soll nun

an Hand eines einfachen Beispiels gezeigt werden. Ausgangslage

und Zielsetzung soll die nachfolgende Bildersequenz aufzeigen.

Bild (B231cadZ) Einfluss einer Topologieänderung auf die Platzierung einer Boh-rung

146


1. Änderungsmenü aufrufen:

Bild (B232cadZ)

2. Im Edit Parameter Fenster wird diesmal „Reattach“ gewählt:

Bild (B233cadZ)

147


3. Es erscheint das Reattach Dialogfenster:

Bild (B234cadZ)

4. Neue Bezugsfläche der Bohrung bestimmen:

Bild (B235cadZ)

148


8.6 Fehlermeldungsfenster beim Aktualisieren

Bei Änderungen kommt es immer wieder vor, dass Unigraphics beim

Neuberechnen des Modells auf Fehler stösst. Das System unterbricht

die Aktualisierung und öffnet ein Fehlermeldungsfenster. Der An-

wender ist nun aufgefordert, das Problem zu analysieren und ent-

sprechende Massnahmen zu ergreifen. Dies ist meist nicht ganz so

einfach. Es gibt jedoch in diesem Fenster einen Undo-Button, mit

welchem man jede Änderung rückgängig machen kann.

Es hat hier keinen Sinn, alle möglichen Massnahmen aufzeigen zu

wollen. Die Fehlermeldung soll am Beispiel der Topologieänderung

(siehe 8.4) erklärt werden.

Es ist von Vorteil, zu wissen, wie das Modell aufgebaut wurde:

Als erstes wurde eine Grundskizze erstellt, danach. dieser Quer-

schnitt in die Tiefe gezogen (Extrude). Anschliessend wurde eine

durchgehende Bohrung (SIMPLE_HOLE) erstellt. Dabei wurde die

Bohrung auf die Bodenfläche des Körpers platziert und die schräge

Fläche als Bohrungsendfläche selektiert.

Bild (B236cadZ) Topologieänderung mit Folgen

Ersetzt man nun die schräge Linie durch die neuen vertikale und

horizontale Linien, so erscheint nachfolgendes Fehlermeldungsfens-

ter:

149


Bild (B237cadZ) Fehlermeldungsfenster

Unigraphics kann in diesem Beispiel die Bohrung SIMPLE_HOLE(45)

nicht mehr erzeugen weist auf eine fehlende Zielfläche hin. Mit ein

wenig analytischem Spürsinn fällt schnell auf, dass für die Bohrung

zwei Flächen referenziert worden waren. Die eine war die Bodenflä-

che, die andere die Schräge als Endfläche. Es ist klar, dass bei der

Topologieänderung die schräge Endfläche durch eine vertikale und

eine horizontale Fläche ersetzt wurde. Man muss also der Bohrung

die neue Endfläche zuweisen, damit Unigraphics dieses Konstrukti-

onselement wieder erzeugen kann.

150


Hier detailliert die nötigen Schritte:

1. Anzeigen des Modells:

Bild (B238cadZ)

2. Starten der Parameter-Änderung:

Bild (B239cadZ)

151


3. Dialogfensters Reattach aufrufen:

Bild (B240cadZ)

4. Schalter für Endflächenauswahl drücken:

Bild (B241cadZ)

5. Neue Endfläche selektieren:

Bild (B242cadZ)

152


6. Mehrfaches Bestätigen (OK) bis zum korrekten Ergebnis:

Bild (B243cadZ)

Natürlich ist nicht jede Fehlermeldung so einfach zu interpretieren.

Dieses Kapitel sollte vielmehr einen Einblick über die möglichen korri-

gierenden Aktivitäten geben, welche dem Anwender offen stehen. Er

soll und kann nicht vollumfänglich sein. Falls sämtliche Stricke reis-

sen, bleibt ja immer noch der Undo-Button.

153


8.7 Löschen von Konstruktionselementen

Wenn man von Änderungen an einem 3D-Modell spricht, so muss

auch in Betracht gezogen werden, dass nicht alles, was modelliert

wird, auch richtig ist. Es kann dann schon mal vorkommen, dass

nicht nur Parameter geändert werden müssen, sondern dass sogar

ein oder mehrere Features gelöscht werden müssen. Die Schwierig-

keit dabei besteht darin, dass sich unter Umständen andere Elemente

auf das zu löschende Feature referenzieren. Sind es nur weiche

Abhängigkeiten, so werden diese Beziehungen einfach gelöscht (z.B.

Positionierung eines Formelementes).

Wenn es sich aber um harte Abhängigkeiten handelt, so wird pri-

mär dieses abhängige Konstruktionselement ebenfalls gelöscht. Mit

dem Undo-Button können allerdings falsche Löschaktionen wieder

rückgängig gemacht werden.

Die Funktion Löschen kann auf verschiedene Arten aufgerufen wer-

den:

Menü Edit Delete •

•

•

MB3 auf Feature im Model Navigator, dann Delete wählen

MB3 auf Feature im Grafikfenster, dann Delete wählen

Zu beachten ist jeweils, dass die abhängigen Elemente wirklich

mitgelöscht werden. Es lohnt sich also, ganz genau zu überlegen, wie

man ein 3D-Modell aufbaut, und fehlerhafte Ansätze möglichst früh

zu erkennen. Dabei hilft aber vor allem die Erfahrung.

Das Löschen kann rückgängig gemacht werden (Undo).

154


8.8 Unterdrücken von Features

Eine weitere Änderungsmöglichkeit besteht darin, dass man ein oder

mehrere Features vorübergehend unterdrückt. Unigraphics berechnet

dabei das Modell neu und stellt es entsprechend dar. Beim Unterdrü-

cken gilt dasselbe wie beim Löschen. Konstruktionselemente, welche

eine harte Beziehung zum unterdrückten Element besitzen, werden

automatisch mit unterdrückt, weil diese ohne diese harte Beziehung

keine Existenzmöglichkeit besitzen.

Am einfachsten werden Features unterdrückt (suppressed), indem

man im Model Navigator die entsprechende CheckBox selektiert.

Dadurch wird das Element und alle anderen, welche eine harte Be-

ziehung auf dasselbe besitzen, unterdrückt.

Die Unterdrückung wird angezeigt, indem die Aktiv-Haken ver-

schwinden und in der Statuszeile der Kommentar „suppressed“ er-

scheint. Es folgt eine Beispiel:

Bild (B247cadZ) Unterdrücken von Elementen im MN

Die Unterdrückungs-Funktion kann natürlich auch wieder über die

Menüs, ihr Icon und direkt im grafischen Arbeitsfenster aufgerufen

werden. Die Vorgehensweise ist dabei genau wie bei den anderen

Änderungs-Verfahren.

155


Nachfolgend noch die zwei Zustände des Modells vor und nach dem

Unterdrücken, passend zu obigem Beispiel.

Bild (B249cadZ) Beispiel Suppress

Es versteht sich von selbst, dass durch erneutes Selektieren der

CheckBox, das entsprechende Konstruktionselement wieder herge-

stellt wird (Unsuppress). Es besteht allerdings beim Zurückholen der

Elemente die Problematik, dass, wenn nur das original unterdrückte

Element selektiert wird (z.B. SIMPLE_HOLE(42)) die Elemente, welche

infolge harter Bedingungen ebenfalls unterdrückt wurden

(BLEND(43), BLEND(44)), nun nicht automatisch wieder aktiv sind.

Dies kann ein wenig umgangen werden, indem nicht das originale

Element selektiert wird, sondern eines, welches infolge harter Bedin-

gung automatisch mit unterdrückt wurde (z.B. BLEND(43)). Hierdurch

werden deren Elternelemente ebenfalls wieder in den aktiven Zu-

stand gebracht, da in Unigraphics ein Konstruktionselement ohne

seine Eltern keine Existenzmöglichkeit besitzt.

Wofür wird denn nun eigentlich das Unterdrücken von Elementen

benötigt? Es gibt im wesentlichen zwei Gegebenheiten, bei denen

man damit arbeiten sollte.

Das virtuelle Modell ist zu gross. Unterdrücken von nicht benö-

tigten Elemente führt zu einer besseren Computerperforman-

ce. Speziell gilt dies für Freiformflächen.

•

• Für Finite Elemente Analysen werden vor allem unkritische,

kleine Löcher und Verrundungen unterdrückt, um eine har-

monischere Netzberechnung zu erhalten.

156


8.9 Einfügen von Features

Aufrufen der Funktion: Im Model Navigator mit MB3 auf gewünsch-

tes Feature und „Make Current Feature“ wählen

Die Entstehungsgeschichte ist am aktuellen Feature angehalten

worden. Alle nachfolgenden Features erhalten den Status inaktiv und

sind ausgeblendet. Jetzt kann in diesem Einfügemodus so lange wei-

ter modelliert werden, bis der Anwender den Darstellungszeitpunkt

(Timestamp) wieder auf das zuletzt erzeugte Konstruktionselement

setzt.

Bild (B250cadZ) Zurücksetzen der History eines Modells im MN

Beispiel für Einfügen eines Features: Bei diesem Modell wurde die

Bohrung wie dargestellt gegenüber den äusseren Kanten positioniert.

Bild (B251cadZ) Bohrung gegenüber Körperkanten ausgerichtet

157


Im Nachhinein stellt sich heraus, dass diese besser gegenüber einer

Mittelebene positioniert worden wäre, damit die Bohrung bei einer

Verbreiterung des L-Profils immer in der Mitte bleibt. Würde man

nun einfach eine zusätzliche Mittelebene erzeugen, so käme diese in

der Entstehungsgeschichte ganz am Ende zu liegen. Unigraphics

kann aber bestehende Elemente nicht auf zukünftige referenzieren.

Daher wird nun, wie in der nächsten Abbildung dargestellt, das

Konstruktionselement Extruded(41) als Current Feature gesetzt.

Bild (B252cadZ) Grundkörper in frühem Zeitpunkt der Entstehung

Es ist nun ein leichtes, in diesem Zustand die Mittelebene einzufügen.

Die Mittelebene befindet sich nun vor dem Simple_Hole (42) und

kann daher zwecks Positionierung verwendet werden.

Bild (B253cadZ) Einfügen der Referenzebene vor der Bohrung

158


Das System hat hier die History neu initialisiert, daher die neuen

Nummern der einzelnen Elemente. Als nächstes wird der Darstel-

lungszeitpunkt wieder auf das letzte Konstruktionselement gesetzt.

Es wird wieder das vollständige Modell sichtbar, und die Neupositio-

nierung der Bohrung kann durchgeführt werden.

8.10 Darstellung des 3D-Modells ändern

Ein 3D-Modell kann in seiner Darstellung am Bildschirm geändert

werden. Sei das nun die Farbe, die nicht passt, oder dass das Modell

ein wenig durchsichtig (transparent) dargestellt werden soll. Wobei

es unter Umständen sinnvoll ist, nur einzelne Flächen des Modells

transparent zu machen. Vor allem in Baugruppen ist eine transparen-

te Darstellung von einzelnen Komponenten nützlich.

Im Menü Preferences Visualization Registerkarte Visual muss

Translucency auf ON gesetzt sein, um die transparente Darstellung

sehen zu können. Vorgehen:

1.

2.

Menü Edit Object Display... oder CTRL+J.

Nach Erscheinen des Class Selection Fensters Auswahl des

Schalters Type:

Bild (B254cadZ)

Der Änderungsdialog ist recht banal, nach dem Selektieren des rich-

tigen Menüs erscheint das in Kapitel 2.1.5 erwähnte Class Selection

Dialogfenster. Es ist von Vorteil, wenn man die Selektion mit dem

Type-Schalter auf den gewünschten Elementtyp filtert.

159


3. Selektieren von Face:

Bild (B255cadZ)

4. Selektieren der Flächen:

Bild (B256cadZ)

160


5. Definieren der Darstellungsoptionen:

Bild (B257cadZ)

6. Ergebnis:

Bild (B258cadZ)

161


9 Formelement-Operationen

Dieses Kapitel enthält keine vollständige Beschreibung aller Form-

element-Operationen und beschränkt sich nur auf die Wichtigsten.

Für weitergehende Informationen sei einmal mehr auf die Help Do-

cumentation verwiesen.

9.1 Edge Blend (Kantenverrundung)

Menü Insert Feature Operation Edge Blend (oder Icon )

Die Kanten eines 3D-Modells lassen sich praktisch beliebig ver-

runden. Die dabei zur Anwendung gelangenden Algorithmen sind

relativ robust. Die meisten Fehlermeldungen, welche man bei Geo-

metrieänderungen erhält, betreffen bereits bestehende Verrundun-

gen, welche Unigraphics aus topologischen Gründen nicht mehr

erstellen kann. Es scheint daher sinnvoll, solche Verrundungen so

spät wie möglich am virtuellen Modell anzubringen. Also in einem

Stadium, wo man sich einigermassen sicher ist, dass keine gravieren-

den Änderungen mehr gemacht werden. Unigraphics unterscheidet

bei Kantenverrundungen primär zwischen folgenden Verrundungsty-

pen:

Bild (B259cadZ) Verschiedene Verrundungstypen

Eine Cliff Edge Verrundung ist also eine Verrundung, bei der R>A

ist. Unigraphics erstellt eine solche Verrundung automatisch, falls das

Verhältnis R>A zutrifft.

162


9.1.1 Runden mit konstantem Radius

Benutzerführung für eine Verrundung mit konstantem Radius:

1. Aufrufen der Funktion Edge Blend:

Bild (B260cadZ)

2. Definieren der Optionen:

Bild (B261cadZ)

3. Selektieren der Kanten:

Bild (B262cadZ)

163


4. Die Verrundung wird erstellt:

Bild (B263cadZ)

Es macht Sinn, alle Kanten, welche mit dem gleichen Radius verrun-

det werden sollen, nacheinander anzuwählen und dann erst mit OK

oder Apply die Verrundung zu erzeugen. Dadurch entstehen im MN

weniger Schritte, wodurch auch eine Änderung einfacher ist.

9.1.2 Runden mit variablem Radius

Die Benutzerführung ist ähnlich wie bei konstantem Radius. Es müs-

sen jedoch zusätzlich an den zu verrundenden Kanten, Punkte defi-

niert werden, an denen man einen bestimmten Radiuswert anbrin-

gen möchte. Dabei ist auch ein Radiuswert R=0 erlaubt. Nachfolgend

ein paar Beispiele, wie dies aussehen könnte.

Bild (B264cadZ) Verrundungen mit variablen Radien

164


Benutzerführung:

1. Aufrufen der Funktion Edge Blend:

Bild (B265cadZ)

2. Definieren der Optionen:

Bild (B266cadZ)

165


3. Selektieren der Kante(n):

Bild (B267cadZ)

4. Selektieren eines Punktes für variablen Radius:

Bild (B268cadZ)

5. Eingabe des Wertes für den Radius an gewählter Stelle:

Bild (B269cadZ)

166


6. Selektieren eines weiteren Punktes für variablen Radius:

Bild (B270cadZ)


Bild (B271cadZ)

8. Selektieren eines weiteren Punktes für variablen Radius:

Bild (B272cadZ)

167



Bild (B273cadZ)

10. Die Verrundung wird erstellt:

Bild (B274cadZ)

168


9.2 Chamfer (Fase)

Menü: Insert Feature Operation Chamfer (oder Icon ).

Die Funktion "Chamfer" (Fase) funktioniert ähnlich wie das Ver-

runden (Edge Blend). Dabei wird primär zwischen drei Typen von

Fasen unterschieden. Der Hauptunterschied liegt in den Erzeu-

gungsparametern, die verschieden grosse Variationsmöglichkeiten

bieten.

Bild (B275cadZ) Typen von Fasen

169


Benutzerführung für die Option Offset Angle :

1. Selektieren der Funktion Chamfer

Bild (B276cadZ)

2. Auswahl des Fasentyps

Bild (B277cadZ)

3. Selektieren der Kanten

Bild (B278cadZ)

170


4. Eingabe der Parameter

Bild (B279cadZ)

5. Die Fase wird erstellt

Bild (B280cadZ)

Es wurde in diesem Beispiel ein Winkel von 35° eingegeben. Dabei

wurde jedoch nirgends festgelegt, ob der Winkel gegenüber der

ersten oder zweiten Fläche gemessen werden soll. Unigraphics hat

dies elegant wie folgt gelöst: Sobald die Fase erstellt ist, erscheint zu

unterst im Typenauswahlfenster die Option „Flip Last Chamfer“. Mit

diesem lässt sich die Definitionsrichtung des Winkels wechseln.

Bild (B281cadZ) Winkelumkehr bei einer Fase

171


9.3 Hollow (Aushöhlen)

Menü Insert Feature Operation Hollow... (oder Icon ).

Diese Option ermöglicht das Aushöhlen eines Einzelkörpers bzw.

das Erzeugen einer Hülle um diesen, und zwar ausgehend von an-

wenderdefinierten Werten für dessen Wandstärke. Der Anwender

kann die individuelle Wandstärke für Flächen zuweisen und Bereiche

für Flächen auswählen, die beim Aushöhlen durchstoßen werden

Hierzu kurz ein Beispiel, um den Vorgang anschaulich zu machen:

Bild (B282cadZ) Beispiel Hollow (Aushöhlen)

An dieser Stelle muss gesagt werden, dass alternative Wandstärken

nur an Flächen möglich sind, welche eine klare, scharfkantige Ab-

grenzung zu Flächen mit anderen Wandstärken besitzen.

Benutzerführung:

1. Funktion Hollow aufrufen

Bild (B283cadZ)

172


2. Typ der Aushöhlung wählen

Bild (B284cadZ)

3. Wandstärke eingeben

Bild (B285cadZ)

173


4. Flächen selektieren

Bild (B286cadZ)

5. Wechseln zum Erzeugungsschritt alternative Wandstärke

Bild (B287cadZ)

174


6. Selektieren der Fläche(n) für alternative Wandstärke

Bild (B288cadZ)

7. Ausführen mit OK

Bild (B289cadZ)

175


8. Das Modell wird ausgehöhlt

Bild (B290cadZ)

Tipp: Ein positiver Wert für die Wandung erzeugt diese in Richtung

Körperinnenseite, ein negativer hingegen in Richtung Körperaussen-

seite.

9.4 Trim Body (Körper trimmen)

Menü: Insert Feature Operation Trim... (oder Icon )

Diese Funktion ermöglicht das Trimmen (Abschneiden) eines Kör-

pers mittels einer Fläche, einer Ebene oder anderer Geometrie. Der

Anwender kann festlegen, welcher Teil des Körpers beibehalten wer-

den soll. Der neue Körper passt sich der Form der Trimm-Geometrie

längs der Teilung an. Es gibt keine Möglichkeit, dass beide Volumen-

teile erhalten bleiben.

Beim Selektieren der Trimm-Geometrie wird auf demselben ein

Richtungspfeil angezeigt. Dieser Vektor zeigt an, welche Seite ge-

trimmt (abgeschnitten) wird. Die Richtung kann im Dialogfenster

gewechselt werden.

176


Beispiel für Trim Body:

Bild (B291cadZ) Zu schneidender Körper und Schnittfläche

1. Funktion Trim Body aufrufen:

Bild (B292cadZ)

2. Selektieren des zu schneidenden Volumenkörpers:

Bild (B293cadZ)

177


3. Selektieren der Schnittfläche:

Bild (B294cadZ)

4. Der Körper wird geschnitten:

Bild (B295cadZ)

178


9.5 Instance Feature (Kopieren von Formelementen)

Menü Insert Feature Operation Instance... (oder Icon )

Diese Funktion ermöglicht die Erzeugung eines Felds assoziativer

Kopien aus vorhandenen Formelementen. Ein Feld kann rechteckig

oder kreisförmig sein. Weiter kann mit dieser Funktion ein Körper an

einer Bezugsebene und ein Formelement an einer Bezugsebene oder

ebenen Fläche gespiegelt werden.

Elemente, die nicht kopiert werden können, sind im wesentlichen

alle Formelement-Operationen, wie Hollow, Blend, Chamfer, Offset

Face usw., aber auch Bezugsebenen (Datum Plane) und Bezugsach-

sen (Datum Axis). Das Kopieren von Elementen wird auch als Mus-

terbildung bezeichnet.

Instance Feature bietet folgende fünf Optionen:

Bild (B296cadZ) Dialogfenster Instance

179


9.5.1 Circular / Rectangular Array

Diese Optionen ermöglichen das Erzeugen eines linearen bzw. kreis-

förmigen Feldes assoziativer Kopien von einem oder mehreren Form-

elementen. Ein Beispiel:

Bild (B297cadZ) Vergleich zwischen Rectangular und Circular Array

Beim Rectangular Array wird in Richtung der X- und Y-Achsen des

momentanen Arbeitskoordinatensystems (WCS) kopiert. Vorher muss

man gegebenenfalls das WCS neu orientieren. Beim Circular Array

wird um eine zu definierende Achse kopiert, wobei man angeben

kann, in welchem Winkel die einzelnen Kopien aufeinander folgen.

180


Beispiel für Rectangular Array:

1. Funktion Instance, dann Option Rectangular Array wählen:

Bild (B298cadZ)

2. Zu kopierendes Element auswählen:

Bild (B299cadZ)

181


3. Parameter angeben:

Bild (B300cadZ)

4. Vorschau bestätigen:

Bild (B301cadZ)

5. Die Kopien werden erstellt

Bild (B302cadZ)

182


Beispiel für Circular Array:

1. Funktion Instance und Option Circular Array wählen:

Bild (B303cadZ)

2. Zu kopierendes Element auswählen:

Bild (B304cadZ)

183


3. Parameter angeben:

Bild (B305cadZ)

4. Auswahl der Achsendefinitionsmethode:

Bild (B306cadZ)

5. Selektieren der Achse:

Bild (B307cadZ)

184


6. Vorschau bestätigen:

Bild (B308cadZ)

7. Die Kopien werden erstellt:

Bild (B309cadZ)

Hinweis: In Punkt 4 (Auswahl der Achsendefinitionsmethode) kann

mit der Option Datum Axis die Assoziativität zum Volumenkörper

hergestellt werden. Die selektierte Bezugsachse muss aber vorher

auch wirklich relativ erstellt worden sein (siehe Kap. 7.4). Mit der

Option Point_Direction wird die Kopierachse immer absolut im Raum

definiert, also nicht assoziativ. In diesem Fall bleibt die Kopierachse in

ihrer ursprünglichen Position stehen bei einer Änderung am Modell.

185


9.5.2 Mirror (Spiegeln)

Die Option Mirror Body (Körper spiegeln) ermöglicht das Spiegeln

eines ganzen Körpers an einer Bezugsebene. Damit kann beispiels-

weise die andere Seite eines rechten oder linken Teils erzeugt werden

Die gespiegelten Objekte sind mit dem ursprünglichen Körper as-

soziiert, daher können die Feature-Parameter der entstehenden ge-

spiegelten Objekte nicht bearbeitet werden.

Bild (B310cadZ) Optionen im Menu Instance für Spiegeln

Es folgt ein Beispiel für Spiegeln. Ausgangslage ist ein Hebel, bei

welchem sich im Stegteil auf der Oberseite eine Tasche befindet.

Diese soll ebenfalls auf die Unterseite kopiert werden.

Bild (B311cadZ) Objekt für das Beispiel

186


1. Wählen von Funktion und Option

Bild (B312cadZ)

2. Zu spiegelnde Features auswählen

Bild (B313cadZ)

187


3. Wechseln zum Erzeugungsschritt Spiegelebene

Bild (B314cadZ)

4. Selektieren der Spiegelebene

Bild (B315cadZ)

5. Die Spiegelung wird erzeugt:

Bild (B316cadZ)

188


10 Sketches (Skizzen)

Der Sketcher (Skizzierer) ist ein Werkzeug zum Erstellen von 2D-

Kurven und Punkte auf einer zu bestimmenden Ebene. Ein Sketch

kann (optional) mit geometrischen Bedingungen versehen werden

(parametrisieren). Sketches dienen als Basis, um andere Modellier-

operationen durchzuführen, wie z.B.:

Erstellen eines Solid oder Sheet Bodys durch Extrudieren oder

Rotieren eines Sketches

•

•

•

„Sweepen“ eines Sketches entlang einer Leitkurve

Verwenden von Sketches als Basiskonturen oder Stützkurven

für Freiformelemente

Ein Sketch ist assoziativ zum Modell. Änderung des Sketch haben

direkten Einfluss auf das Modell. Der Sketch wird im Model Navigator

als eigenständiges Feature dargestellt.

Wichtiger Hinweis: In Unigraphics gibt es diverse Curves, die nicht

assoziativ zur Modellgeometrie sind, z.B. Basic Curves und Spline. Bei

gewissen Ausnahmefällen finden diese Kurven ihre Anwendung. Sie

sollten aber möglichst nicht verwendet werden zum Modellieren. Alle

im Sketcher enthaltenen Kurvenelemente sind assoziativ.

Bild (B318cadZ) Assoziativität und Parametrisierbarkeit von Sketches

Ein Sketch muss nicht von Anfang an vollständig parametrisiert sein

(Fully Constrained). Selbstverständlich können die Skizzenparameter

zu jedem beliebigen Zeitpunkt vervollständigt, geändert oder ge-

löscht werden.

189


10.1 Sketch Voreinstellungen

Menü Preferences Sketch ...

Vor dem Erzeugen eines neuen Sketch können hier relevante Pa-

rameter voreingestellt werden. Hier die Beschreibung des Dialogfens-

ters

Bild (B380cadZ) Dialogfenster für die Sketch Voreinstellungen

190


10.2 Erzeugen eines Sketch

Ein neuer Sketch kann mit einer der folgenden Möglichkeiten er-

zeugt werden:

Sketch Icon . •

Menü Insert-> Sketch •

• Datum Plane oder eine ebene Körperfläche selektieren, dann

MB3 -> Sketch wählen

Falls weder eine Datum Plane noch eine ebene Körperfläche selek-

tiert wird, dann erzeugt Unigraphics automatisch eine Default Datum

Plane auf der XC-YC Ebene und zwei Datum Axis. Diese Bezugsach-

sen können in Ihrer Richtung gekehrt werden durch einen Doppel-

klick auf eine der drei grünen Achsen.

Bild (B319cadZ) Default Datum Plane und zwei Datum Axis

Falls eine andere Skizzierebene gewünscht wird, kann eines der

angezeigten Sketch Plane Options ausgewählt werden.

Bild (B320cadZ) Sketch Plane Options

Weiter geht es zu den Sketch-Funktionen entweder mit MB2, OK

oder durch Wählen einer Kurvenfunktion. Die Blickrichtung wird

dabei automatisch senkrecht auf die Sketchebene gedreht und die

Sketcher Task Umgebung aufgerufen.

191


10.3 Sketcher Task Umgebung

In der Sketcher Task Umgebung befindet man sich in einem Unter-

programmbereich innerhalb der Unigraphics Modeling Applikation

mit eigenen, Sketch-spezifischen Werkzeugleisten. Diese Umgebung

ist immer dann aktiv, wenn entweder ein Sketch erstellt oder geän-

dert wird.

Bild (B321cadZ) Sketcher Task Umgebung

192


10.3.1 Smart Sketch Interface

Dieses Kapitel beschreibt die Hauptelemente der Benutzeroberfläche

des Smart Sketch.

Icon Options

Erscheint im Grafikfenster bei aktiver Kurvenfunktion und ermöglicht

das Wählen von verschiedenen Kurvenoptionen, z.B. für Profile:

Bild (B322cadZ) Beispiel für Icon Options

Dynamische Eingabefelder

Dynamische Eingabefelder dienen zum einfachen Eingeben von XC,

YC Werten oder Kurvenparameter, je nach dem, welcher Kurventyp

gerade erstellt wird.

Bild (B323cadZ) Beispiele für Dynamische Eingabefelder

Ein Wert kann direkt mit der Tastatur eingegeben werden. Das

dunkelblaue Feld ist das aktive Feld. Mit der <Tab-Taste kann zwi-

schen den beiden Eingabefelder hin und hergeschaltet werden.

193


10.3.2 Dynamische Voranzeige

Beim Erzeugen von Kurven wird diese durch eine temporäre, dynami-

sche Voranzeige dargestellt inklusive möglicher geometrischen Be-

dingungen wie z.B. horizontal, tangential, usw.). Diese Bedingungen

werden beim Absetzen der Kurve übernommen.

Bild (B324cadZ) Dynamische Voranzeige: Horizontal und tangential

10.3.3 Hilfslinien

Hilfslinien verlaufen ausgerichtet durch Kontrollpunkte von bereits

bestehenden Kurven. Das sind z.B. Endpunkte, Mittelpunkte, und

Kreiszentren. Es gibt zwei Typen von Hilfslinien:

Eine punktierte Hilfslinie zeigt die Ausrichtung zu anderen Ob-

jekten

•

• Eine gestrichelte Hilfslinie ist die Voranzeige für die geometri-

sche Bedingung, welche beim Drücken von MB1 erstellt wird.

Bild (B325cadZ) Hilfslinien

10.3.4 Sperren einer vorangezeigten Bedingung

Die durch eine gestrichelte Hilfslinie vorangezeigte geometrische Bedingung kann gesperrt werden durch Drücken von MB2. Das Aufheben dieser erfolgt durch nochmaliges Drücken von MB2.

Bild (B326cadZ) Hilfslinien

194


10.3.5 Short List

Unigraphics speichert eine interne Liste (Short List) von fünf Objek-

ten, welche für die Voranzeige der geometrischen Bedingungen ver-

wendet werden. Ein Objekt wird zur Liste hinzugefügt, wenn es er-

zeugt wird oder wenn der Mauszeiger über das Objekt bewegt wird.

Diese Short List soll verhindern, dass die Voranzeige nicht mit jeder

Kurve im Sketch berechnet wird, da dies bei komplexeren Sketches

sehr unübersichtlich werden kann. Diese Short List ermöglicht es also,

nur ganz spezifische Objekte auszuwählen, mit welchen eine geo-

metrische Bedingung erstellt werden soll.

Hinweise zur Short List:

Die Short List ist strukturiert von oben nach unten. Neue Ob-

jekte werden von oben eingefügt. Wenn die Liste voll ist, was

bei fünf Objekten der fall ist, dann fällt das älteste Objekt un-

ten raus.

•

•

•

Der Sketcher löscht die Short List, wenn die Kurvenfunktion

verlassen wird

Wenn der Sketcher eine geometrische Bedingung erkennt,

dann wird das betroffene Objekt farblich hervorgehoben und

die Bedingung als Symbol angezeigt. Beispiel: Um eine paralle-

le Bedingungen zu erhalten, den Mauszeiger so lange bewe-

gen, bis das dynamische Symbol angezeigt wird (siehe Bild).

Bild (B327cadZ) Geometrische Bedingung: Parallelität

195


10.3.6 Allgemeine Sketch Operationen

In der Sketcher Task Umgebung wird unterschieden zwischen einer

Object-Action Operation und einer Action-Object Operation.

•

•

1.

Eine Object-Action Operation heisst, zuerst ein Objekt selektie-

ren, dann eine Operation.

Eine Action-Object Operation heisst, zuerst eine Operation se-

lektieren, dann ein Objekt.

Object-Action Operations

Es gibt drei Operationen, die auf selektierte Objekte ausgeführt wer-

den können: Ziehen (Drag), Doppelklick und MB3-Optionen. Dabei

darf keine Funktion aktiv sein.

Ziehen (Drag): Sketch verschieben: - Ganzen Sketch mit Hilfe eines Rechtecks selektieren - Mauszeiger auf ein Sketchobjekt bewegen - MB1 drücken und ziehen Bemassung verschieben: - Bemassung mit MB1 selektieren und ziehen Endpunkt einer Kurve verschieben: - Mauszeiger auf gewünschten Punkt bewegen - MB1 drücken und ziehen Verschieben einer Kurve (ausser Kreisbogen): - Mauszeiger auf Mitte der gewünschten Kurve bewegen - MB1 drücken und ziehen Verschieben einer Kreises oder Kreisbogens: - Mauszeiger auf das Zentrumspunkt bewegen - MB1 drücken und ziehen Hinweis: Das Ziehen erfolgt jeweils unter Berücksichtigung bereits definierter Bedingungen.

2. Doppelklick: Bemassung ändern: - Doppelklick auf die gewünschte Bemassung - Neuer Name und/oder Wert eingeben

3. MB3-Optionen: Durch Drücken von MB3 auf ein Objekt wird ein PopUp Menü angezeigt mit objektspezifischen Optionen. Fett dar-gestellt ist die Default Doppelklick Option. Möglich sind Edit, Blank, Delete, Transform, Edit Display und Properties.

196


Action-Object Operation

Es sind viele Action-Object Operationen verfügbar in den Menüs Edit

und Information. Das Menü Edit enthält die Funktionen: Delete,

Blank, Transform, Object Display, und Properties. Das Menü Informa-

tion enthält die Funktionen: Object, Point, Spline, und Expression.

Diese Funktionen arbeiten in gewohnter Weise. Für Löschen kann

auch das Icon benutzt werden.

Beispiel :Löschen eines Sketcher-Objektes:

1.

2.

3. OK

•

•

•

•

Delete Icon wählen. Das Sketch Delete Dialogfenster wird

angezeigt.

Gewünschte Objekte selektieren

10.4 Der aktive Sketch

Ein 3D-Modell kann zwar mehrere Sketches enthalten, aber nur ein

Sketch kann aktiv sein. Um einen Sketch zu aktivieren, nach einer der

folgenden Möglichkeiten vorgehen:

Sketch-Name auswählen aus der Liste des Pull-Down Menüs

Sketch selektieren, MB3 drücken und Edit wählen

Doppelklick auf Sketch

Sketch Feature im Modelnavigator mit MB3 -> Edit

Jegliche Geometrie, welche bei aktivem Sketch erzeugt wird, wird

diesem hinzugefügt. Das Deaktivieren des Sketch erfolgt durch das

Verlassen der Sketch Task Umgebung entweder mittels Menü Task ->

Finish Sketch oder Icon .

197


10.5 Verwaltung geometrischer Bedingungen

Es gibt zwei Arten von Bedingungen: Bemassungsbedingungen und

geometrische Bedingungen. Diese ermöglichen es, einen Sketch voll-

ständig zu bestimmen.

10.5.1 Bemassungsbedingungen

Bemassungsbedingungen ermöglicht das Festlegen der Grösse eines

Objektes (z.B. Länge einer Linie, Radius eines Kreisbogens) oder die

Beziehung zwischen zwei Objekten (z.B. Abstand zwischen zwei

Punkten). Eine Bemassungsbedingung hat das gleiche Aussehen wie

die Bemassung auf einer Zeichung.

Bild (B328cadZ) Sketch mit Bemassungsbedingungen

198


10.5.2 Geometrische Bedingungen

Eine geometrische Bedingung bestimmt die Charakteristik eines

Sketch-Objektes (z.B. Line hat eine fixe Länge) oder die Art der Be-

ziehung zwischen zwei Objekten (z.B. zwei Linien stehen senkrecht

oder parallel zueinander, oder zwei Kreise haben den selben Radius)

Alle geometrischen Bedingungen können grafisch ein- oder ausge-

blendet werden durch Wählen des Icons in der Werkzeugleiste

Sketch Constraints.

Bild (B329cadZ) Show all Constraints

Auch die Funktion Show/Remove Constraints (Icon ) ermöglicht

es, Informationen über geometrischen Bedingungen zu erhalten.

Bild (B330cadZ) Dialogfenster Show/Remove Constraints

199


10.5.3 Verhalten von Bedingungen

Die Funktionen in der Werkzeugleiste „Sketch Constraints“ ermögli-

chen das Erzeugen, Ändern und Löschen von Bedingungen.

Wenn ein Sketch unterbestimmt (underconstrained) ist, dann wird

dies mit Hilfe gelber Pfeile an den entsprechenden Punkten darge-

stellt. Diese Pfeile zeigen die offenen Freiheitsgrade. Sobald alle Frei-

heitsgrade eingeschränkt sind, zeigt eine Meldung im Status Fenster,

dass der Sketch vollständig bestimmt ist (Fully Constrained).

Bild (B331cadZ) Darstellung der Freiheitsgrade im Sketch

Es kommt vor, dass es beim Erzeugen von Bedingungen zu Kon-

flikten kommt mit bereits bestehenden. In diesem Fall hebt

Unigraphics die betroffenen Bemassungsbedingungen pink und die

Geometrie gelb hervor. Diese Visualisierung deutet darauf hin, dass

der Sketch nicht aufgelöst werden kann.

Es ist also möglich, dass eine Kurve oder Punkt im Sketch überbe-

stimmt sein kann (overconstrained). In diesem Fall werden die betrof-

fenen Geometrien und Bemassungen gelb hervorgehoben.

Zu Farbcodes im Sketcher siehe weiter unten.

Standardmässig berechnet Unigraphics den Sketch neu, wenn ei-

ne Bedingung hinzugefügt wird. Um dies zu unterdrücken, kann die

Delay Evaluation Option auf ON gesetzt werden (Menü Tools -> De-

lay Evaluation). Dies gilt so lange, bis eine der folgenden Schritte

ausgeführt wird:

Delay Evaluation Option = OFF •

•

•

Menü Tools -> Evaluate Sketch

Sketcher Task beenden

200


10.5.4 Tipps zu Bedingungen

Dieses Kapitel enthält allgemeine Tipps, wie ein Sketch zu bestimmen

ist und was zu tun ist, wenn ein Sketch überbestimmt ist. Die Be-

stimmung eines Sketch hängt von der Konstruktionsabsicht ab – die

Art der definierten Bedingungen bestimmen, wie der Sketch bei einer

Änderung reagiert. Hier ein paar Hinweise dazu:

Obwohl ein Sketch nicht vollständig bestimmt werden muss,

um daraus ein 3D-Modell zu erstellen, wird empfohlen Sket-

ches generell vollständig zu bestimmen. Ein vollständig be-

stimmter Sketch stellt sicher, dass jederzeit eine konsistente

Lösung gefunden wird bei einer Konstruktionsänderung.

•

•

•

•

•

•

Falls je ein überbestimmter Sketch vorhanden ist (z.B. wenn

Kurven, Symbole, Bemassungen gelb oder pink dargestellt

sind), sollte dieser Konflikt sofort behoben werden, indem Be-

dingungen gelöscht werden

Im Allgemeinen macht es nichts, redundante, aber konsistente

geometrische Bedingungen zu verwenden. Vermeiden hinge-

gen muss man redundante konsistente Bemassungen

Negative Werte in Bemassungen dürfen nicht verwendet wer-

den, weil der Sketcher für die Berechnung nur absolute Werte

akzeptiert.

Null-Bemassungen sollten vermieden werden. Diese können zu

Problemen führen mit Mehrdeutigkeiten. Weiter kann beim

Ändern eines Nullwertes ein unerwartetes Resultat auftreten.

Es wird empfohlen, keine Kettenbemassungen zu erzeugen,

sondern Basisbemassung möglichst in Bezug auf das gleiche

Objekt (siehe Bild).

Bild (B332cadZ) Kettenbemassung vs. Basisbemassung

201


• Um eine vollständige Bestimmung des Sketch zu erreichen,

sollen beide Typen von Bedingungen verwendet werden, ge-

ometrische und Bemassungen.

Reference Curves sind sehr hilfreich beim Bestimmen des

Sketch. Reference Curves lassen sich mit der Funktion Convert

To/From Reference erzeugen (siehe weiter unten).

•

10.5.5 Sketcher Farbcodes

Die Farben im Sketcher haben eine spezielle Bedeutung. Die folgende

Beschreibung gilt für die Default Farbeinstellungen. Diese Farbeinstel-

lungen können im Menü Preferences -> Sketch geändert werde, was

allerdings nicht zu empfehlen ist. Farbe Bedeutung

Cyan Farbe der Sketch Kurven, wenn der Sketch deaktiviert ist.

Defaultfarbe für Kurven im aktiven Sketch.

Weiss Sketch Bemassungen (ohne Konflikte)

Grün Kurven, welche zu keinem Sketch gehören

Gelb Geometrien und Bemassungen, die überbestimmt sind.

Pfeilsymbole der dargestellten Freiheitsgrade.

Pink Wenn beim Hinzufügen von Bedingungen Konflikte entstehen, werden die betroffenen Kurven und Bemassungen pink dargestellt. Diese deutet darauf hin, dass der Sketch nicht aufgelöst werden kann.

Grau Geometrien und Bemassungen, die mit Convert To/From Reference geän-dert wurden (siehe weiter unten)

10.5.6 Sketches und Layers

Sketches und Layer verhalten sich wie folgt:

Wenn ein Sketch aktiviert wird, dann wird automatisch der

dazugehörige Layer als Work-Layer gesetzt

•

•

•

Beim Deaktivieren eines Sketch wird der Status des Layers be-

stimmt durch die Einstellung im Menü Preferences -> Sketch: Falls „Maintain Layer Status = OFF“, der Sketch Layer bleibt der Work-Layer Falls „Maintain Layer Status = ON“, die Sketch-Layer werden zum jenen Stati zurückgesetzt, die vor dem Aktivieren des Sketch gesetzt waren.

Wenn Kurven zum aktiven Sketch hinzugefügt werden, wer-

den diese automatisch auf den Sketch-Layer verschoben.

202


10.6 Die Sketch Werkzeugleiste

Bild (B333cadZ) Sketcher Werkzeugleiste

10.6.1 Reattach

Ermöglicht das Umplatzieren des Sketch auf eine andere Datum Pla-

ne bzw. ebene Körperfläche, sowie neu orientieren horizonta-

len/vertikalen Ausrichtung.

Hinweis: Es kann nur eine Datum Plane / Körperflache selektiert wer-

den, welche in der Entstehungsgeschichte vor dem Sketch liegt.

Bild (B334cadZ) Reattach Optionen

203


10.6.2 Positionierungs-Bemassungen

Diese Funktion dient zur Positionierung des aktiven Sketch in Bezug

zu bereits existierender Modellgeometrie (Kante, Datum Plane oder

Datum Axis). Es erscheint das gleiche Dialogfenster wie beim Positio-

nieren eines Formelementes (detaillierte Beschreibung siehe Kapitel

7.3.1).

Bild (B334cadZ) Optionen für Positionierungs-Bemassungen

204


10.7 Die Sketch Curves Werkzeugleiste

Die Sketch Curve Werkzeugleiste enthält alle Funktionen zum dyna-

mischen Erstellen von Kurven, Trimmen und Verlängern, Verrundun-

gen, usw. Falls eine der abgebildeten Funktionen nicht sichtbar ist,

kann diese mit Hilfe con Customize hinzugefügt werden. Alle hier

beschriebenen Funktionen sind auch im Menü Insert zu finden.

Bild (B335cadZ) Sketch Curves Werkzeugleiste

205


10.7.1 Profile

Menü Insert -> Profile oder Icon

Diese Option erstellt Linien und Kreisbögen im Kettenmodus (das

Ende der letzen Kurve ist zugleich der Anfang der nächsten Kurve).

Der Kettenmodus kann unterbrochen werden mit MB2.

Oben links im Grafikfenster erscheint folgendes Icon Menü:

Bild (B336cadZ) Profile Icon Menü

Tipp: Nachdem ein Kreisbogen erzeugt wird, wechselt es automa-

tisch zurück in den Linienmodus. Ein Doppelklick auf das Kreisbogen-

Icon verhindert dies und ermöglicht es, eine Serie von verketteten

Kreisbogen zu erzeugen.

10.7.2 Line

Menü Insert -> Line oder Icon

Erzeugt einzelne Linien.

Bild (B337cadZ) Line Icon Menü

Der Eingabemodus (Bild oben) kann gesperrt werden durch einen

Doppelklick.

206


Linie mit relativem Winkel zu einer bestehenden Linie

Vorgehen:

1.

2.

Sperren einer Bedingung (parallel, senkrecht, usw.) mit MB2

Folgendes Menü zur Eingabe von Länge und eines relativen

Winkels wird dargestellt:

Bild (B338cadZ) Linie mit Winkel zu bestehender Linie

3. Mit der Tab-Taste das Feld Relative Angle aktivieren und ge-

wünschten Wert eingeben.

10.7.3 Arc (Kreisbogen)

Menü Insert -> Arc oder Icon

Erzeugt einzelne Kreisbogen.

Bild (B339cadZ) Arc Icon Menü

207


10.7.4 Circle (Kreis)

Menü Insert -> Circle oder Icon

Erzeugt einzelne Kreise.

Bild (B340cadZ) Circle Icon Menü

Tipps:

Beim Ziehen des Kreisdurchmessers ist es möglich, interaktiv eine

tangentiale Bedingung an eine bestehende Kurve zu erzeugen.

Mehrere Kreise mit dem gleichen Durchmesser lassen sich wie

folgt erzeugen:

Icon Circle wählen ( ) 1.

2.

3.

4.

5.

Kreis frei platzieren

Wert für den Durchmesser über Tastatur eingeben

Kreise so oft wie gewünscht absetzen

Mit MB2 den Copy-Modus beenden

208


10.7.5 Derived Lines (Abgeleitete Linien)

Menü Insert -> Derived Lines oder Icon

Mit Hilfe dieser Option können folgende Typen Line aus bestehenden

abgeleitet werden:

1.

2. Winkelhalbierende:

Parallele Linie(n): Basislinie mit MB1 selektieren, falls gewünscht, Offset (Ab-stand) eingeben, dann Linie platzieren. Falls mehrere Offset-Linien von der gleichen Basislinie er-zeugt werden sollen, dann Basislinie mit <Ctrl>+MB1 selek-tieren. Die Bedingung Parallelität wird automatisch hinzugefügt.

Wenn zwei Linien selektiert werden, dann wird eine Win-kelhalbierende erzeugt. Diese kann grafisch platziert und auf Wunsch mit einer bestimmten Länger versehen wer-den. Falls die beiden Basislinien parallel sind, dann entsteht eine Mittellinie.

Bild (B341cadZ) Parallele / Winkelhalbierende

209


10.7.6 Quick Trim (Kurven trimmen)

Menü Edit -> Quick Trim oder Icon

Diese Funktion dient zum Trimmen von Kurven bis zum nächstgele-

genen Schnittpunkt. Falls kein Schnittpunkt besteht, wird die Kurve

gelöscht. Es gibt folgende drei Möglichkeiten:

1. Trimmen einzelner Kurven: Mauszeiger über gewünschtes Element bewegen und MB1 drücken (Voranzeige beachten)

Bild (B342cadZ) Einzelne Kurven trimmen

2. Mehrfach Trimmen der Kurven: Gedrückt halten von MB1 und Ziehen über die zu trim-menden Kurven.

Bild (B343cadZ) Mehrfach trimmen

3. Trimmen an eine Begrenzungskurve: Begrenzungskurve mit <Ctrl>+MB1 selektieren, danach die zu trimmenden Kurven.

Bild (B344cadZ) Trimmen an Begrenzungskurve

210


10.7.7 Quick Extend (Kurven verlängern)

Menü Edit -> Quick Extend oder Icon

Diese Funktion dient zum Verlängern von Kurven zu einer andern

nahe liegenden Kurve. Die Interaktion ist sehr ähnlich dem Trimmen.

1. Verlängern einzelner Kurven: Mauszeiger über gewünschtes Element bewegen und MB1 drücken (Voranzeige beachten)

Bild (B345cadZ) Einzelne Kurven verlängern

2. Mehrfach Verlängern von Kurven: Gedrückt halten von MB1 und Ziehen über die zu verlän-gernden Kurven.

Bild (B346cadZ) Mehrfach verlängern

3. Verlängern an eine Begrenzungskurve: Begrenzungskurve mit <Ctrl>+MB1 selektieren, danach die zu trimmenden Kurven.

Bild (B347cadZ) Verlängern an eine Begrenzungskurve

211


10.7.8 Fillet (Verrundung)

Menü Insert -> Fillet oder Icon

Fillet dient zum Erzeugen einer Verrundungen zwischen zwei Kur-

ven (Linien, Kreisen, Kreisbogen und Ellipsen).

Man kann einen Radius eingegeben oder die Grösse des Radius

mit Hilfe der Voranzeige dynamisch bestimmen.

Weiter besteht die Option, die zwei gewählten Kurven zu trim-

men oder nicht. Dies erfolgt durch das Options-Icon oben links:

ON= Trimmen (Default), OFF= Nicht Trimmen

Im Radius Eingabefeld kann ein Wert eingegeben werden. Dieser

Wert ist haltend und kann für mehrere Verrundungen mit dem glei-

chen Radius verwendet werden. Sobald zwei Kurven selektiert sind,

wird eine Verrundung vorangezeigt und kann dynamisch oder durch

Radiuseingabe erzeugt werden.

Komplementäre Lösung

Zur Komplementärlösung kann während der Voranzeige durch Drü-

cken der Taste <Page Up> gewechselt werden.

Bild (B348cadZ) Erste Lösung und komplementäre Lösung

Verrunden mit dem Zeichenstift

Dies erfolgt durch gedrückt halten von MB1 und Ziehen des Maus-

zeigers über zwei Kurven. Wenn kein Radius eingegeben wurde,

dann versucht der Sketcher den Radius ungefähr durch die Punkte zu

legen, wo der Mauszeiger die Kurven berührt hat.

Bild (B349cadZ) Verrunden mit Zeichenstift

212


10.7.9 Rectangle (Rechteck)

Menü Insert -> Rectangle oder Icon

Diese Funktion erzeugt ein Rechteck wie folgt:

1.

2.

Ersten Eckpunkt zeigen mit MB1

Rechteck dynamisch ziehen (Gummiband) und gegenüberlie-

gende Ecke zeigen

Das Point Constructor Menü kann optional zur Koordinatenein-

gabe eines Punktes verwendet werden.

Bild (B350cadZ) Rechteck

10.7.10 Ellipse

Menü Insert -> Ellipse oder Icon

Das Erzeugen einer Ellipse ist vor allem für das Zeichnen eines per-

spektivisch verkürzten Kreises hilfreich, da dabei der grösste und der

kleinste Radius angegeben werden können.

Bild (B351cadZ) Ellipsenparameter: Radien

213


Bild (B352cadZ) Ellipsenparameter: Start und Endwinkel

Bild (B353cadZ) Ellipsenparameter: Rotationswinkel

Tipp: Es kann Sinn machen, je nach Verwendungszweck, eine Ellipse

mit Bedingungen zu versehen um die Grösse zu steuern, z.B. mit

Hilfe von vier Tangentialitäten an ein Rechteck:

Bild (B354cadZ) Ellipse mit Hilfsrechteck geometrisch bedingt

214


10.7.11 Conic (Kegelschnitte)

Menü Insert -> General Conic oder Icon

Die Funktion ermöglicht das Erzeugen von Kegelschnitten, je nach

gewählten Eingabedaten entweder ein Kreis, eine Ellipse, eine Para-

bel oder eine Hyperbel.

Bild (B355cadZ) Kegelschnitte

Innerhalb eines aktiven Sketch aufgerufen steht folgende Option zur

Erzeugung zur Verfügung:

2 Points, Anchor, Rho (2 Punkte, Anker, Rho)

Mit dieser Option wird ein Kegelschnitt durch zwei Punkte auf dem

Kegelschnitt durch einen Ankerpunkt zur Bestimmung der Anfangs-

und Endneigung sowie durch eine projektive Diskriminante erzeugt.

Anhand der projektiven Diskriminante Rho bestimmt das System den

dritten Punkt auf dem Kegelschnitt. Hierbei kann eine gedachte Linie

vom Ankerpunkt zum Mittelpunkt der Linie, die beide Endpunkte des

Kegelschnitts verbindet, zum besseren Verständnis beitragen. Der

dritte Punkt auf dem Kegelabschnitt liegt an einer beliebigen ande-

ren Position auf dieser Linie.

215


Bild (B356cadZ) Kegelschnitte

In der oben stehenden Abbildung wird der Abstand D1 über den für

Rho eingegebenen Wert ermittelt. Der für Rho eingegebene Wert

muss zwischen 0 und 1 liegen. Die Form des erzeugten Kegelschnitts

richtet sich nach diesem Wert.

Ist Rho < 1/2, wird eine Ellipse erzeugt •

•

•

Ist Rho = 1/2, wird eine Parabel erzeugt

Ist Rho > 1/2, wird eine Hyperbel erzeugt

Das System erzeugt den entsprechenden Kegelschnitt nach Ein-

gabe der projektiven Diskriminante Rho.

An Stelle eines dritten, in der Mitte liegenden Punktes kann die

Dehnung der Kurve über den Wert Rho gesteuert werden. Dieser

Wert steht für einen Dezimalbruch aus der Distanz der Endpunkte

zum Ankerpunkt. Je mehr der Wert Rho gegen Eins geht, desto stär-

ker wird der Kegelschnitt gedehnt

Bild (B357cadZ) Einfluss von Rho auf die Dehnung der Kurve

216


10.7.12 Point (Punkt)

Menü Insert -> Point oder Icon

Bei dieser Funktion wird der Point Constructor aufgerufen. Dieser

ermöglicht das Erzeugen von Punkten mit Hilfe vorhandener Geo-

metrie oder durch Eingabe der Koordinaten X/Y/Z. Diese Punkte ver-

halten sich nicht assoziativ und sollten möglichst nicht verwendet

werden (siehe nächstes Kapitel).

10.7.13 Associative Points (Assoziative Punkte)

Diese Funktion erzeugt assoziative Punkte innerhalb eines aktiven

Sketch. Diese Punkte sind referenziert zu ihrem Eltern Element (z.B.

Kurve, Kante, Expression) und werden bei deren Änderung automa-

tisch entsprechend aktualisiert. Assoziative Punkt können auch mit

geometrischen Bedingungen versehen werden (z.B. Point on Curve

oder Bemassung).

Erzeugen von assoziativen Punkten

Menü Insert -> Point oder Icon

Die Benutzerführung ist gleich wie bei Point (siehe oben).

Assoziative Punkte können auch von späteren Sketches referen-

ziert werden. Zu jedem erzeugten Punkt werden automatisch die

dazugehörige Expressions der X-,Y- und Z-Werte generiert. Diese

Expressions können wie folgt geändert.

Ändern von assoziativen Punkten

Mit Menü Edit -> Curve (oder Icon ) innerhalb des Sketch kann ein

Punkt geändert werden. Eine zweite Möglichkeit besteht ausserhalb

des Sketch mit Hilfe des Menüs Tools -> Expressions.

Detaillierte Beschreibung siehe Help -> Dokumentation.

217


10.8 Die Sketch Constraints Werkzeugleiste

Die Sketch Constraints beinhaltet Funktionen zum:

Erstellen von geometrischen und masslichen Bedingungen •

•

•

Steuern der Sichtbarkeit der Bedingungen

Wählen der Optionen von Bedingungen

Bild (B358cadZ) Sketch Constraints Werkzeugleiste

218


10.8.1 Dimensions (Bemassungen)

Menü Tools -> Create Constraints -> Dimensions oder Icon

Für Bemassungen können Punkte auf Skizzenkurven, Kanten, Be-

zugsebenen und Bezugsachsen ausgewählt werden, wobei horizon-

tale, vertikale, parallele und senkrechte Bemassungen sowie

Winkelbemassungen erzeugt werden.

Bild (B359cadZ) Dialogfenster Dimensions

219


Hinweise zur dynamischen Bemassung

Das System erkennt anhand der vorgenommenen Auswahl, wel-

che Art von Bemassung erzeugt werden soll. Diese Methode wird am

meisten angewendet, weil damit praktisch alle Typen von Bemassun-

gen erstellt werden können. Hier ein Beispiel:

Bild (B360cadZ) Beispiel für dynamische Bemassungen

Gewählte Geometrie Resultierender Bemassungstyp

L12 Parallel

L2 & L5 Parallelenabstand

L3 & P1 Senkrecht

L3 & A3 Senkrecht

P4 & A2 Je nach Fadenkreuzposition horizontal, vertikal oder parallel

P2 & P3 Je nach Fadenkreuzposition horizontal, vertikal oder parallel

A1 Radius

A2 Durchmesser

220


Perimeter (Umfang)

Ermöglicht das Erzeugen einer Mass-Bedingung für die Gesamtlänge

der ausgewählten Kurven eines Skizzenprofils mit einem gewünsch-

ten Wert. Kurven, die ausgewählt werden können, sind Linien und

Kreisbogen. Weitere Details siehe Help -> Dokumentation.

Bild (B361cadZ) Icon für Perimeter Bemassung

221


10.8.2 Create Constraints (Geometrische Bedingungen)

Menü Tools -> Create Constraints -> Constraints oder Icon

Constraints dienen dazu, Sketchobjekte mit Bedingungen zu verse-

hen oder Beziehung zwischen ihnen herzustellen.

Der Sketcher berücksichtigt beide zusammen, geometrische und

massliche Bedingungen, um einen Sketch zu berechnen.

Das Erzeugen geometrischer Bedingungen ist ganz einfach:

Eines oder mehrere Sketch-Elemente selektieren

Die möglichen Typen von Bedingungen werden oben links ange-

zeigt zur Auswahl (siehe folgendes Bild: zwei Linien wurden selek-

tiert)

Bild (B362cadZ) Mögliche Typen für geometrische Bedingung

Um eine Bedingung zu erzeugen, entweder eines der Symbole

oben links wählen oder mit MB3 PopUp Menü aufrufen und auswäh-

len.

Unabhängig davon, ob die Option Show No Constraints = ON

( ), diese Constraints werden immer dargestellt: coincident, point

on curve, midpoint, tangent, und concentric. Mit der Option Show all

Constraints ( ) werden alle Bedingungen angezeigt ausser denjeni-

gen, die an sehr kleine Elemente geknüpft sind. Um wirklich alle zu

sehen, kann Menü Preferences-> Sketch-> Dynamic Constraint Dis-

play = OFF gesetzt werden.

222


10.8.3 Typen von geometrischen Bedingungen

Fixed

Je nach gewähltem Elementtyp wird das Element wie folgt fixiert:

Punkt: Position Linie: Winkel Endpunkt eines Elementes: Endpunkt Zentrumspunkt eines Elementes: Zentrumspunkt Kreis oder Kreisbogen: Radius und Position Ellipse: Radien und Position Spline Kontrollpunkt: Position des Kontrollpunktes

Hinweis: Es ist hier vor allem darauf zu achten, dass es eine Rolle spielt, ob z.B. bei einem Kreis die Kurve oder der Zentrumspunkt selektiert wird!

Coincident

Legt fest, dass zwei oder mehr Punkte die gleiche Position haben

Concentric

Legt fest, dass zwei oder mehr Kreis- und Ellipsenbogen denselben Mittelpunkt haben

Collinear

Legt fest, dass zwei oder mehr Linien auf derselben geraden Linie liegen bzw. durch diese Linie gehen

Point on Curve

Legt fest, dass die Position eines Punkts auf einer Kurve liegt

Point on String

Legt fest, dass die Position eines Punkts auf einem extrahierten Konturzug liegt.

Hinweis: Dies ist die einzige Randbedingung, die auf einen extra-hierten Konturzug angewendet werden kann.

Midpoint

Definiert die Position eines Punkts als in gleichem Abstand zu den beiden Endpunkten einer Linie oder eines kreisförmigen Bogens liegend.

Hinweis: Bei dieser Randbedingung darf die Kurve nicht an ihren Endpunkten ausgewählt werden

Horizontal

Definiert eine Linie als horizontal

Vertical

Definiert eine Linie als vertikal

Parallel

Definiert zwei oder mehr Linien oder Ellipsen als parallel zueinander liegend

Perpendicular

Definiert zwei Linien oder Ellipsen als senkrecht zueinander liegend

223


Tangent

Definiert zwei Linien oder Ellipsen als tangent zueinander liegend

Equal Length

Definiert zwei oder mehr Linien als gleich lang

Equal Radius

Legt fest, dass zwei oder mehr Kreisbogen denselben Radius auf-weisen

Constant Length

Legt fest, dass eine Linie eine konstante Länge aufweist

Constant Angle

Legt fest, dass eine Linie einen konstanten Winkel aufweist

Mirror

Definiert zwei Objekte als Spiegelungen voneinander

Slope of Curve

Legt fest, dass ein an einem Definitionspunkt ausgewählter Spline und ein anderes Objekt am ausgewählten Punkt tangential zuein-ander verlaufen

Scale, Uniform

Ein Spline wird proportional skaliert, sodass seine ursprüngliche Form bei Verschiebung seiner Endpunkte (das heißt, wenn der Wert einer zwischen den Endpunkten definierten horizontalen Randbe-dingung geändert wird) erhalten bleibt

Scale, Non-Uniform

Bei Verschiebung beider Endpunkte eines Splines (das heisst, wenn sich der Wert einer zwischen den Endpunkten definierten horizon-talen Randbedingung ändert) wird der Spline in horizontaler Rich-tung skaliert, wohingegen in vertikaler Richtung die ursprünglichen Maße erhalten bleiben. Der Spline wird gewissermaßen gestreckt.

Hinweis: Ein Scale Constraint (Massstabsbedingung) kann nicht auf einen Spline angewendet werden, wenn einer seiner inneren Defi-nitionspunkte mit Randbedingungen definiert ist.

Associative Trim

Dies ist die Bedingung eines Splines (Freiformkurve), die assoziativ getrimmt wurde.

Associative Offset

Dies ist die Bedingung einer Offset-Kurve, entstanden aus einer extrahierten Kurve (Offset Extracted Curve)

Typen von geometrischen Bedingungen

224


10.8.4 Auto Constrain (Automatisch bedingen)

Menü Tools -> Create Constraints -> Automatic Constraint Creation

oder Icon .

Ermöglicht die Auswahl geometrischer Bedingungsarten, die automa-

tisch auf den Sketch angewandt werden sollen. Das System analysiert

die Geometrie in der aktiven Skizze und weist die ausgewählten

Randbedingungen zu, sofern dies möglich ist.

Bild (B363cadZ) Mögliche Typen für geometrische Bedingung

Hinweise:

Für jede Randbedingungsart, die vom System hinzugefügt

werden soll, muss auf die entsprechende Schaltfläche geklickt

werden.

•

•

•

•

Die "Distance Tolerance" (Abstandstoleranz) gibt an, wie dicht

die Endpunkte von Objekten zueinander liegen müssen, um

als zusammenfallend zu gelten.

Die "Angle Tolerance" (Winkeltoleranz) gibt an, wie dicht Li-

nien zueinander liegen müssen, damit das System horizontale,

vertikale, parallele oder senkrechte Randbedingungen zuwei-

sen kann.

Diese Funktion ist in erster Linie beim Hinzufügen einer Geo-

metrie nützlich, insbesondere wenn diese Geometrie aus ei-

nem anderen CAD-System importiert wurde.

225


10.8.5 Kombinationen geometrischer Bedingungen

In den folgenden beiden Tabellen sind sämtliche verfügbaren Kombi-

nationen geometrischer Randbedingungen zusammengefasst:

By Itself With a Point With a Line With an Arc With an Ellipse

With a General Conic

With a Spline

With a Spline

Defining Point

Point Fixed Coincident Fixed

Line Fixed

Horizon-tal

Vertical

Constant Length

Constant Angle

Point on Curve

Midpoint

Fixed

Parallel

Perpendicular

Equal Length

Collinear

Horizontal

Vertical

Constant Length

Constant Angle

Fixed

Arc Fixed Point on Curve

Midpoint

Fixed

Tangent

Fixed

Tangent

Concentric

Equal Radius

Fixed

Ellipse Fixed Point on Curve

Fixed

Tangent

Parallel

Perpendicular

Fixed

Tangent

Concentric

Fixed

Tangent

Concentric

Parallel

Perpendicular

Fixed

General Conic

N/A Point on Curve

Tangent Tangent Tangent Tangent Tangent Point on Curve

Spline Uniform Scale

Non-Uniform Scale

Point on Curve

Tangent Tangent Tangent Tangent Tangent Point on Curve

Spline Defining Point

Fixed Coincident

Fixed

Slope of Curve

Point on Curve

Midpoint

Fixed

Slope of Curve

Point on Curve

Fixed

Midpoint

Slope of Curve

Point on Curve

Fixed

Point on Curve

Slope of Curve

Point on Curve

Coincident

Fixed

Datum Plane

N/A Point on Curve

Parallel

Perpendicular

Collinear

Tangent Tangent Tangent Tangent Point on Curve

Datum Axis

N/A Point on Curve

Parallel

Perpendicular

Collinear

Tangent Tangent Tangent Tangent Point on Curve

226


Mehr als zwei Punkte Fixed, Coincident

Mehr als zwei Linien Fixed, Horizontal, Vertical, Constant Length, Constant Angle, Collinear, Parallel

Mehr als zwei Kreisbogen Fixed, Concentric, Equal Radius

Mehr als zwei Ellipsen Fixed, Concentric, Parallel, Perpendicular

10.8.6 Animate Dimension

Menü Tools -> Create Constraints -> Animate Dimension oder Icon

.

Stellt die Auswirkungen bei Änderung einer bestimmten Bemassung

in einem bestimmten Bereich dynamisch dar. Außerdem werden alle

von der ausgewählten Bemassung betroffenen Geometrieelemente

in die Simulation mit einbezogen. Diese Funktion ändert die Skiz-

zenmasse nicht. Nach Beendigung der Simulation wird diese in ihren

ursprünglichen Zustand zurückversetzt.

Bild (B364cadZ) Dialogfenster Animate Dimensions

227


10.8.7 Convert To/From Reference

Menü Tools -> Create Constraints -> Convert To/From Reference

oder Icon .

Ermöglicht das Konvertieren von Kurven in Skizzen (keine Punkte)

oder Bemassungen vom Status "Active" (Aktiv) in den Status "Refe-

rence" (Referenz) oder umgekehrt.

Referenz-Bemassungen erscheinen zwar im Sketch und ihr Wert

wird aktualisiert, sie steuern jedoch keine Skizzengeometrie. Refe-

renzkurven werden nur in abgeblendeter Darstellung und mit Strich-

Zweipunkt-Linien angezeigt. Beim Extrudieren oder Drehen einer

Skizze werden die darin enthaltenen Referenzkurven nicht verwen-

det.

Hinweis: Eine Bemassung vom Typ Perimeter kann nicht in eine

Referenz konvertiert werden.

Bild (B365cadZ) Dialogfenster Convert To/From Reference

228


10.8.8 Show/Remove Constraints

Menü Tools -> Create Constraints -> Show/Remove Constraints oder

Icon .

Zeigt die mit der ausgewählten Skizzengeometrie assoziierten ge-

ometrischen Randbedingungen an. Darüber hinaus können bestimm-

te Randbedingungen entfernt oder Informationen zu sämtlichen

geometrischen Randbedingungen aufgelistet werden

Bild (B366cadZ) Dialogfenster Show/Remove Constraints

Tipp:

Beim Positionieren des Mauszeigers über einer Kurve des Sketch

werden alle mit ihr assoziierten Kurven hervorgehoben, inklusive der

betroffenen geometrischen Randbedingungen.

229


10.8.9 Alternate Solution (Alternative Lösung)

Menü Tools -> Create Constraints -> Alternate Solution oder Icon

.

Ermöglicht das Wechseln zwischen verschiedenen Lösungen,

wenn beim Zuweisen einer Randbedingung mehrere Lösungen mög-

lich sind.

Beispiel 1 zeigt, wie bei gleicher Geometrieauswahl zwei ver-

schiedene Lösungen möglich sind, wenn zwei Kreise tangential zu-

einander bestimmt werden sollen. Beide Lösungen sind gültig.

Bild (B367cadZ) Beispiel 1: Alternative Lösungen

Beispiel 2 zeigt, wie bei einer Bemassung von einer möglichen Lö-

sung zur anderen gewechselt werden kann. Die Bemassung p4 kann

eine gültige Bedingung für beide Lösungen sein.

Bild (B368cadZ) Beispiel 2: Alternative Lösungen

230


10.8.10 Infer Constraint Settings

Menü Tools -> Create Constraints -> Infer Constraint Settings oder

Icon .

Diese Funktion steuert, welche Bedingungen beim Skizzieren au-

tomatisch erzeugt werden können vom System.

Bild (B369cadZ) Infer Constraint Settings

Inferred Constraints verhalten sich gleich wie die normal erzeug-

ten. Sie können auch angezeigt und gelöscht werden mit

Show/Remove Constraints.

Mit aktiviertem Schalter „Dimensional Constraints“ kann erreicht

werden, dass das System automatisch eine Sketch-Bemassung er-

zeugt, wenn beim Skizzieren von Profilen, Kreisen oder Linien ein

Wert ins dynamische Feld eingegeben wird.

231


10.9 Sketch Operations Toolbar

Die Sketch Operation Toolbar enthält spezielle Funktionen, die an

Sketchobjekten ausgeführt werden können.

Bild (B370cadZ) Sketch Operations Toolbar

10.9.1 Mirror (Spiegeln)

Menü Edit -> Mirror oder Icon .

Ermöglicht das Spiegeln einer Skizzengeometrie an einer vorhan-

denen Linie in der Skizze. Zuerst wird eine Linie als Spiegelachse ge-

wählt, danach die zu spiegelnden Elemente selektiert. Die geometri-

sche Bedingung "Mirror" wird dabei sowohl auf die ursprünglich

ausgewählten als auch auf die gespiegelten Elemente angewendet.

Bild (B371cadZ) Dialogfenster Mirror (Spiegeln)

232


10.9.2 Offset Extracted Curves

Menü Edit -> Offset Extracted Curves oder Icon .

Erzeugt eine Kurve mit konstantem Abstand zu einer extrahierten

Kurve. Dabei wird eine Randbedingung Offset erzeugt.

Die Offset-Geometrie ist assoziativ zum Elternelement. Das Än-

dern der ursprünglichen Kurve führt zu einer Aktualisierung der ext-

rahierten Kurve und der Offset-Kurve.

Bei Offset-Kurven handelt es sich stets um einzelne Splines, auch

wenn das Ursprungselement eine Regelgeometrie ist (Linie, Kreis).

Wichtiger Hinweis: Es können nur Kurven für Offset ausgewählt

werden, die im aktuellen Sketch mit „Add Extracted Curve to

Sketch“ ( ) hinzugefügt wurden. Diese Kurven müssen aber schon

als extrahierte Kurven des Modells vorliegen. Dies erreicht man mit

Hilfe von „Insert -> Curve Operation -> Extract“.

10.9.3 Edit Curve

Menü Edit -> Edit Curve Curves oder Icon .

Das Edit Curve Menu enthält ein ganze Reihe von Möglichkeiten,

Kurven zu ändern. Es ist zu erwähnen, dass viele Kurven auch dyna-

misch interaktiv verändert werden können durch einfaches Ziehen

mit gedrückter MB1. Es wird auch empfohlen, die neuen Trimm-

Funktionen im Sketcher zu verwenden, da diese bedeutend komfor-

tabler anzuwenden sind.

Für eine detaillierte Beschreibung von Edit Curve sei auf die Help -

> Documentation verwiesen. Hier folgt eine kurze Übersicht über die

Möglichkeiten:

233


Bild (B371cadZ) Dialogfenster Edit Curve

234


235

10.9.4 Edit Defining String

Menü Edit -> Edit Defining String Curves oder Icon .

Diese Funktion dient dem Hinzufügen oder Wegnehmen von Objek-

ten eines Sketch, mit welchen bereits ein Konstruktionselement

(Extrude, Revolve, Sweep) erstellt wurde.

Es handelt sich hier um eine Topologieänderung im Gegensatz zu

einer parametrischen Änderung, wo nur Bemassungswerte geändert

werden. Dabei muss darauf geachtet werden, dass ein geschlossener

Konturzug nach der Änderung wieder geschlossen ist.

Vor dem Aufrufen von Edit Defining String müssen die neuen Sketch-

geometrien bereits erstellt und eventuell bestehende Kurven den

neuen angepasst sein (Verkürzen, Verlängern, Spiegeln, usw.). Fol-

gendes Dialogfenster wird geöffnet:

Bild (B372cadZ) Dialogfenster Edit Defining String

Hinzufügen von Objekten mit MB1.

Wegnehmen von Objekten mit <Shift>+MB1

Bild (B379cadZ) Beispiel für Topologieänderung

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CAD-Skript Nummer 1