DER ULTIMATIVE LEITFADEN FÜR DIE WIEDERVERWENDUNG … · 2016-12-26 · Wiederverwendung bereits erstellter Konstruktionen benötigt wird. Bei den vier Hauptaufgaben, die es zu bewältigen

DER ULTIMATIVE LEITFADEN FÜR DIE WIEDERVERWENDUNG BEREITS VORHANDENER KONSTRUKTIONEN

2 | Der ultimative Leitfaden für die Wiederverwendung bereits vorhandener Konstruktionen

INHALT1: WORUM GEHT ES BEI DER

WIEDERVERWENDUNG BEREITS VORHANDENER KONSTRUKTIONSDATEN?

• Manchmal einfach, manchmal komplex• Mehr Zeit für wertschöpfende Tätigkeiten• Auch bereits erworbenes Wissen kann

wiederverwendet werden• Warum ist es so schwierig, bestehende

Konstruktionen wiederzuverwenden?

Seiten 3–7

3: ARBEITEN MIT FREMDEN KONSTRUKTIONSDATEN

• Konvertieren eines 3D-Modells aus einem fremden CAD-System

• Referenzieren eines 3D-Modells aus einem fremden CAD-System

Seiten 13–15

2: AUFFINDEN UND WIEDERVERWENDEN VORHANDENER KONSTRUKTIONSDATENSeiten 8–12

• Auffinden von Konstruktionsdaten auf Festplatten und Netzlaufwerken

• Auffinden von Konstruktionsdaten in einem PDM-System

• Auffinden von Konstruktionsdaten in Onlinediensten

5:

6:

4:

BEARBEITEN VON 3D-MODELLEN IM NATIVEN CAD-FORMAT

• Bearbeiten vorhandener 3D-Modelle durch parametrische Modellierung

• Konfigurieren vorhandener 3D-Modelle durch parametrische Modellierung

• Bearbeiten vorhandener 3D-Modelle durch Direktmodellierung

Seiten 19–23

BEARBEITEN VON 3D-MODELLEN IN FREMDEN CAD-FORMATEN

• Bearbeiten von fremden CAD-Modellen durch parametrische Modellierung

• Bearbeiten von fremden CAD-Modellen durch Direktmodellierung

Seiten 24–27

KOPIEREN VON KONSTRUKTIONSDATEIEN MIT KOMPLEXEN BEZIEHUNGEN

• Anpassen einer vorhandenen Baugruppe für eine neue Konstruktion

• Anpassen eines vorhandenen Modells und abgeleiteter Dateien für eine neue Konstruktion

Seiten 16–18

7: WIEDERVERWENDEN VON 2D-DATEN

• Erstellen eines 3D-Modells aus 2D-Daten• Steuern eines 3D-Modells über assoziative

2D-Daten

Seiten 28–29

8: ZUSAMMENFASSUNGSeiten 30–32

• Auffinden und Wiederverwenden vorhandener Konstruktionsdaten

• Bearbeiten von 3D-Modellen im nativen CAD-Format


WIEDERVERWENDEN VON 2D-DATEN

ZUSAMMENFASSUNG

EINFÜHRUNG

WORUM GEHT ES BEI DER WIEDERVERWENDUNG BEREITS VORHANDENER KONSTRUKTIONSDATEN?Die Frage nach der möglichst effizienten Wiederverwendbarkeit bereits vorhandener Konstruktionsdaten stellt sich in der Produktentwicklung und im Maschinenbau bereits seit Jahrzehnten. In den letzten Jahren jedoch ist – bedingt durch die wachsende Arbeitslast, unter der Ingenieure und Konstrukteure zunehmend leiden – die Notwendigkeit, bei der Entwicklung neuer Produkte auf bestehende Konstruktionsdaten zurückzugreifen, noch dringlicher geworden.



In ihrer einfachsten Form bedeutet die Wiederverwendung von Konstruktionsdaten, dass für ein früheres Projekt erstellte Modelle, Zeichnungen und weitere Daten unverändert in ein neues Projekt übernommen werden.

Aber die Realität sieht meistens etwas anders aus.

Warum das so ist, ist klar: Konstruktionen bestehen nur in den seltensten Fällen aus einer einzigen 3D-Modelldatei, die einfach übernommen werden könnte. Stattdessen bestehen vorhandene Konstruktionen meist aus einer Vielzahl zusammengehöriger Dateien, von 3D-Modellen über technische Zeichnungen bis hin zu Simulationsmodellen und Fertigungsunterlagen. Auch detaillierte Unterlagen zu Betriebsmitteln wie Vorrichtungen und Werkzeugen sowie spezielle Anweisungen für Fertigung und Montage sind oft Teil dieser Daten. Sogar Einstellungen für fotorealistische Visualisierungen gehören dazu. Wenn es all diese detaillierten Informationen bereits gibt, warum sollten Sie darauf verzichten wollen? Es geht also darum, nicht nur die Konstruktion selbst, sondern auch all diese wertvollen Zusatzinformationen wiederzuverwenden – natürlich abgestimmt auf Ihr neues Produkt.

WORUM GEHT ES BEI DER WIEDERVERWENDUNG BEREITS VORHANDENER KONSTRUKTIONSDATEN?

Manchmal einfach, manchmal komplex

Bild mit freundlicher Genehmigung von Briggs Automotive Company Ltd.

4 | Der ultimative Leitfaden für die Wiederverwendung bereits vorhandener Konstruktionen 5 | Der ultimative Leitfaden für die Wiederverwendung bereits vorhandener Konstruktionen


Bei einem Punkt sind sich die meisten einig: Es ist Zeitverschwendung, etwas bereits Bestehendes noch einmal zu erstellen. Das US-Beratungsunternehmen Tech-Clarity fand in einer Studie mit dem Titel “Reducing Non-Value Added Work in Engineering1” heraus, dass genau das immer wieder geschieht und Ingenieure durchschnittlich ein Drittel ihrer Zeit damit verbringen, das Rad neu zu erfinden. Wenn es gelingen würde, bestehende Konstruktionsdaten bei der Entwicklung neuer Produkte effizient wiederzuverwerten, würden Sie massiv profitieren: Sie können zeitintensive Modellierungsaufgaben vermeiden und die gewonnene Zeit gewinnbringend nutzen.


Mehr Zeit für wertschöpfende Tätigkeiten

Bei der Entwurfskonstruktion geht es darum, Ideen für neue Produkte zu entwickeln und Überlegungen zur Machbarkeit anzustellen. Je mehr Zeit den Produktentwicklern und Ingenieuren zur Verfügung steht, desto mehr Ideen können sie durchspielen und desto besser stehen die Chancen auf ein erfolgreiches neues Produkt.

Bei der Detailkonstruktion werden Modelle konstruiert und im Detail ausgearbeitet, damit alle Anforderungen an das Produkt erfüllt werden. Wenn Sie durch Wiederverwendung von Daten den Modellieraufwand reduzieren, können Sie mehr Konstruktionsalternativen evaluieren und haben mehr Zeit für weitere wichtige Phasen der Entwicklung, etwa für die Simulation und die Erstellung sowie das Testen virtueller Prototypen.

Für die Konstruktions-validierung steht Berechnungsingenieuren meist nur sehr wenig Zeit zur Verfügung. Durch die Wiederverwendung bestehender Konstruktionen kann die Geometrie schneller für die Simulation aufbereitet werden, sodass Berechnungen schneller durchgeführt und im gleichen Zeitraum mehr Analysen abgeschlossen werden können.

Beim Werkzeugbau und der NC-Programmierung lautet das oberste Gebot für Fertigungsingenieure und NC-Programmierer, die zu bearbeitenden Teile und Werkzeuge so schnell wie möglich zu fertigen. Wenn bestehende Konstruktionen wiederverwertet werden können, geht auch die Erstellung der Werkzeugwege und Formen schneller. Es kann also viel früher mit der Produktion begonnen werden.


Die Wiederverwendung von Konstruktionsdaten bietet jedoch noch Vorteile weit über die reine Zeitersparnis hinaus. Da diese Konstruktionen den Entwicklungszyklus zumindest teilweise bereits durchlaufen haben und in manchen Fällen schon auf den Markt gebracht wurden, gibt es gewonnene Erkenntnisse und Erfahrungen, auf die Sie nun zurückgreifen können. Das kann verschiedenste Punkte betreffen: besondere Aspekte, auf die beim Testen geachtet werden muss, spezielle Herausforderungen bei der Produktion, die Sie bereits im Vorfeld berücksichtigen können, oder bestimmte Erfahrungen bei Montage und Wartung, die Sie sich zunutze machen können.


Auch bereits erworbenes Wissen kann wiederverwendet werden

Der ultimative Leitfaden für die Wiederverwendung bereits vorhandener Konstruktionen


Trotz der vielen Vorteile der Wiederverwendung vorhandener Konstruktionsdaten findet diese vielerorts noch kaum statt. In 29 % der Unternehmen, die Tech-Clarity 2015 in der Studie “The Facts About Managing Product Data2” befragte, gab es nach eigenen Angaben immer noch größere Schwierigkeiten mit der Nutzung bereits vorhandener Konstruktionsdaten. Trotz der Tatsache, dass in den meisten Fällen klar ist, was für die Wiederverwendung bereits erstellter Konstruktionen benötigt wird. Bei den vier Hauptaufgaben, die es zu bewältigen gilt, gibt es kaum Zweifel. Die Probleme haben einen anderen Ursprung: Was die breit angelegte Wiederverwertung bereits bestehender Konstruktionsdaten verhindert, sind Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Technologie.

Informationsaustausch mit anderen Abteilungen

Auffinden der richtigen Daten

Verwaltung von Änderungen

Arbeiten mit falschen/veralteten Daten

Wiederverwendung von Daten

Verwaltung von Konstruktionsprojekten

Standortübergreifende Zusammenarbeit

Datenaustausch mit externen Partnern

49%

46%

43%

35%

29%

29%

26%

25%


Warum ist es so schwierig, bestehende Konstruktionen wiederzuverwenden?

Quelle: The Facts About Managing Product Data, Tech-Clarity, 2015


AUFFINDEN UND WIEDERVERWENDEN

VORHANDENER KONSTRUKTIONSDATEN

Wenn Sie vorhandene Daten wiederverwenden wollen, müssen Sie wissen, wo sich diese Daten befinden. Zuerst steht somit die Frage im Raum, wie Sie in Ihrem Unternehmen die Konstruktionsdaten verwalten. Liegen die Konstruktionsdaten auf den

Festplatten der Workstations Ihrer Ingenieure? Sind sie über freigegebene Netzlaufwerke zugänglich? Oder verwenden Sie ein Produktdatenmanagement-System (PDM), entweder auf eigenen Servern oder in der Cloud?


CAD, CAE und andere Produktentwicklungstools generieren eine Menge Dateien. Alle diese Dateien müssen irgendwo abgelegt und organisiert werden. Laut der PLM-Studie3 des Beratungsunternehmens Lifecycle Insights speichern 76 % der befragten Unternehmen ihre CAD-Daten auf den Betriebssystemen ihrer Laptops, Desktops und gemeinsamen Laufwerke.

Die Verwaltung von Konstruktionsdaten über das Betriebssystem hat durchaus einige Vorteile:

AUFFINDEN UND WIEDERVERWENDEN VORHANDENER KONSTRUKTIONSDATEN

Auffinden von Konstruktionsdaten auf Festplatten und Netzlaufwerken

Sie können die Daten in Ordnerstrukturen Ihrer Wahl ablegen und organisieren. Diese Verzeichnisse können Sie durchsuchen, um die gewünschten Konstruktionsdaten zu finden.

Moderne Betriebssysteme führen einen Index der Dateinamen und grundlegenden Metadaten, um eine genauere Suche zu ermöglichen und das Auffinden von Daten zu beschleunigen. Dies ermöglicht beispielsweise die Textsuche nach Dateien und Attributen.

Manchmal kann der Inhalt einer Datei auch in Miniaturansichten dargestellt werden, sodass Sie noch vor dem Öffnen feststellen können, ob es sich um die gesuchte Datei handelt.

Die Ordner können schnell und einfach für Kollegen freigegeben oder auch auf Servern angelegt werden. Der Zugriff darauf wird über standardmäßige Berechtigungen des Betriebssystems geregelt.

Es ist keine besondere Einrichtung erforderlich, da Ordnerstrukturen und Suchfunktionen zum Betriebssystem gehören. Es gibt nichts zu lernen und es fallen keine zusätzlichen Kosten an.


Das Betriebssystem hat nur sehr eingeschränkte Möglichkeiten, auf die enorm vielfältigen Informationen in den Metadaten von Konstruktionsdateien zuzugreifen. Das bedeutet, dass die wichtigsten Identifizierungsmerkmale von Konstruktionen nicht zur Suche herangezogen werden können.

Auch bei mäßig komplexen Modellen geht die Anzahl der zugehörigen Dateien oft in die Hunderte oder sogar Tausende. Alle diese Dateien mehr oder weniger manuell zu durchsuchen ist ein riesiger Aufwand.

Die Aufrechterhaltung einer durchgängig einheitlichen Ordnerstruktur und Dateibenennungskonvention erfordert von allen Beteiligten sehr viel Disziplin und einen beträchtlichen Zeitaufwand.

Jeder Ingenieur, der Daten auf seiner Festplatte speichert, verwendet dazu wahrscheinlich sein eigenes System. Allein diese individuellen Vorlieben zu durchblicken braucht enorm viel Zeit.

Konstruktionsdateien, die auf einer privaten Festplatte nicht frei zugänglich sind, sind nur sehr schwer und in vielen Fällen unmöglich zu finden.


Die Verwaltung von Konstruktionsdaten auf Betriebssystemen kann zu maßgeblichen Nachteilen führen, wenn es um die Wiederverwendung dieser Daten geht.

Auffinden von Konstruktionsdaten auf Festplatten und Netzlaufwerken

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Systeme für Produktdatenmanagement sind in der Lage, nicht nur die Dateien selbst, sondern auch alle zugehörigen Metadaten zu verwalten – also die gesamte Definition eines Produkts. Diese Funktionalität steht üblicherweise entweder als eigenständige Product-Data-Management-Software (PDM) oder als Teil einer umfassenderen Product-Lifecycle-Management-Lösung (PLM) zur Verfügung, die darüber hinaus noch Funktionen für die Steuerung von Abläufen (wie z. B. das Änderungs- und Freigabewesen), für die Zusammenarbeit und für die Berichterstellung bietet.

Bei beiden werden Konstruktionen als Dateien ein- und wieder ausgecheckt. Es gibt auch integrierte Lösungen aus CAD und PDM in der Cloud, die ohne Ein- und Auschecken auskommen: Jede lokale Änderung wird vom System automatisch erfasst.

Sehr viel spricht dafür, die Datenmanagementfunktionen eines PDM- oder PLM-Systems zur Verwaltung und Wiederverwendung von Konstruktionsdaten zu nutzen.

Im Vergleich zur Verwendung eines Betriebssystems zur Verwaltung von Konstruktionen haben PDM-Systeme nur wenige Nachteile.


Auffinden von Konstruktionsdaten in einem PDM-System

Produktdatenmanagement-Systeme bieten einen zentralisierten, hochsicheren Datenspeicher für alle Konstruktionsdaten.

Sie können die in den Konstruktionsdaten eingebetteten Metadaten lesen und sie als Suchkriterien bereitstellen, was die Suche nach wiederverwendbaren Konstruktionen enorm erleichtert.

PDM- und PLM-Lösungen bieten eine grafische Vorschau der Konstruktionen, ohne dass sie in einer CAD-Anwendung geöffnet werden müssen.

Sie bieten die Möglichkeit, Konstruktionen anhand gemeinsamer Merkmale systematisch zu organisieren, was die Suche nach wiederverwertbaren Daten ebenfalls vereinfacht.

Bei einer integrierten Lösung aus einem Datenmanagementdienst in der Cloud und einem CAD-System wird jede einzelne Änderung umgehend gespeichert und verfolgt.

Bei PDM-Systemen müssen die Konstruktionsdaten manuell ein- und ausgecheckt werden, was den Anwendern einiges an Umstellung abverlangen kann.

Der Informationsaustausch mit externen Kollegen und Partnern kann schwierig sein, wenn die firmeninternen PDM-Systeme hinter einer Firewall liegen. Dies entfällt bei Cloud-Lösungen, bei denen die Konstruktionsdaten auf Servern außerhalb der Firewall gespeichert sind und Zugriffsberechtigungen sehr einfach auch an unternehmensfremde Personen erteilt werden können.

PDM- und PLM-Systeme sind separate Anwendungen und keine betriebssystemeigenen Programme. Für die Einrichtung, Bereitstellung und Pflege dieser Anwendungen kann einiger IT-Aufwand anfallen.

10 | Der ultimative Leitfaden für die Wiederverwendung bereits vorhandener Konstruktionsdaten


Es gibt heutzutage ein breites Angebot an speziellen Onlinediensten zur Speicherung von Konstruktionsdaten. Manche bieten die Möglichkeit, nach Konstruktionen zu suchen, in einigen Fällen auch Konstruktionen zu konfigurieren und diese dann herunterzuladen. Anschließend können Sie sie in Ihr aktuelles Projekt integrieren oder zu neuen Konstruktionen umarbeiten.

Onlinedienste dieser Art bieten einige Vorteile bei der Suche nach vorhandenen Konstruktionsdaten. Es gibt leistungsstarke text- und klassifizierungsbasierte Suchfunktionen. Konstruktionen können in den verschiedensten Dateiformaten heruntergeladen werden,


Auffinden von Konstruktionsdaten in Onlinediensten

darunter auch in einigen nativen Formaten gängiger CAD-Systeme. So werden Geometriefehler vermieden, die bei der Konvertierung oder beim Import häufig auftreten.

Allerdings sind diese Onlinedienste besonders in Bezug auf Metadaten und Modellierfunktionen etwas eingeschränkt.

Onlinedienste können Ihnen viel unnötige Modellierarbeit sparen. Sie sollten aber genau darauf achten, wie sie sich in die Standards und Praktiken Ihres Unternehmens integrieren lassen.

Die Metadaten der gespeicherten Konstruktionen stimmen nicht unbedingt mit den Standards überein, die Ihr Unternehmen für Metadaten festgelegt hat. Das kann dazu führen, dass Ihre üblichen Parameter für die Textsuche bei einer Wiederverwendung dieser Konstruktionsdaten nicht verwendet werden können.

In diesen Onlinediensten werden Konstruktionen meist ohne die parametrischen Features gespeichert, mit denen sie ursprünglich erstellt wurden. Das bedeutet, dass Sie andere Möglichkeiten der Bearbeitung finden müssen, falls Sie die Konstruktion ändern wollen.

12 | Der ultimative Leitfaden für die Wiederverwendung bereits vorhandener KonstruktionenBild mit freundlicher Genehmigung von Asius Technologies, LLC

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ARBEITEN MIT FREMDEN KONSTRUKTIONSDATEN

Es ist eine Tatsache, dass verschiedene Unternehmen mit verschiedenen CAD-Systemen arbeiten. Selbst bei der scheinbar unkomplizierten Wiederverwendung eines 3D-Modells kann es sehr schnell zu Problemen kommen. Und wenn Konstruktionen in Fremdformaten während des Konstruktionsprozesses angepasst werden, ist eine nachträgliche Aktualisierung meist sehr

schwierig.



Wenn an fremden 3D-Modellen nach dem Import noch Änderungen vorgenommen werden, muss der gesamte Vorgang wiederholt werden, um sicherzugehen, dass alle seit dem Import oder der Konvertierung vorgenommenen Änderungen übernommen werden. Aber selbst wenn alle Änderungen fehlerfrei importiert werden, fällt viel zusätzliche Arbeit an, da Baugruppenabhängigkeiten und Referenzgeometrien auf jeden Fall neu erstellt werden müssen. Aus diesem Grund warten viele Konstrukteure lieber ab und importieren fremde 3D-Modelle erst dann, wenn sie definitiv fertiggestellt sind.

Die herkömmliche Methode der Verwendung von Konstruktionsdaten aus einem fremden CAD-System besteht darin, die Datei in ein neutrales Format wie STEP oder IGES zu exportieren und anschließend in das eigene CAD-System zu importieren. Mittlerweile sind die meisten modernen CAD-Programme auch in der Lage, die Dateiformate anderer gängiger CAD-Systeme direkt zu konvertieren.

Leider aber kommt es in beiden Fällen oft zu unvorhergesehenen Ergebnissen. Das liegt daran, dass je nach CAD-System andere Modellierkerne zum Einsatz kommen, die die Positionen von Geometrieelementen im 3D-Modell unterschiedlich präzise berechnen. Eine häufige Folge solcher Abweichungen sind Geometriefehler nach dem Exportieren, Konvertieren oder Importieren der Geometriedaten. So wird die Geometrie oft nicht als geschlossenes Volumen dargestellt, sondern weist fehlende oder verschobene Flächen oder Linien auf. Fehler dieser Art müssen unter beträchtlichem Zeitaufwand manuell behoben werden, bevor die Geometrie für die nächsten Schritte im Konstruktionsprozess zur Verfügung steht. In einigen Fällen sind die Fehler so gravierend, dass sich die Behebung der Konvertierungsfehler nicht lohnt und Sie weniger Zeit brauchen, wenn Sie die Geometrie von Grund auf neu modellieren.


Konvertieren eines 3D-Modells aus einem fremden CAD-System



.CATPart

.asm

.DWG

.CATProduct.sldasm

.neu

.prt

.sldprt

.wire In den letzten Jahren ist eine neue Methode entstanden, um 3D-Modelle aus Fremdsystemen in ein CAD-System zu bringen. Bei dieser Methode kann eine Konstruktion, die in einem anderen CAD-System erstellt wurde, ohne Konvertierung in ihrem nativen Format gelesen oder geöffnet werden. Geometrien können so meist fehlerfrei und ohne nachträgliche Korrekturen übertragen werden.

Selbst assoziative Änderungen werden auf diese Weise möglich: Jede Änderung an einer von der Konstruktion referenzierten Datei, die in ihrer nativen CAD-Anwendung vorgenommen wird, wird automatisch an die Konstruktion in Ihrem CAD-System übertragen. So wird sichergestellt, dass keine Änderungen im Konstruktionsablauf verloren gehen und keine manuellen Nacharbeiten durch Hinzufügen von Abhängigkeiten oder Referenzen entstehen. Somit können Fremdkonstruktionen zu einem früheren Zeitpunkt in den eigenen Konstruktionsarbeiten berücksichtigt werden und den nötigen Kontext für Konstruktionsentscheidungen liefern.


Referenzieren eines 3D-Modells aus einem fremden CAD-System



KOPIEREN VON KONSTRUKTIONSDATEIEN

MIT KOMPLEXEN BEZIEHUNGEN

Konstruktionsdaten bestehen aus weit mehr als nur Geometrie. Wenn Sie Konstruktionsdaten wirklich effizient wiederverwenden möchten, müssen Sie auch alle anderen zugehörigen Dateien wiederverwerten, um diese nicht neu erstellen

zu müssen. Dazu bedarf es allerdings der sorgfältigen Pflege der Beziehungen zwischen allen diesen CAD-Dateien.



Sehen wir uns an, was geschieht, wenn wir eine Baugruppe aus vier Komponenten kopieren, von denen eine für die neue Konstruktion angepasst werden muss.

Mit betriebssystemeigenen Funktionen können Sie die Baugruppendatei und die gewünschte Komponentendatei einfach kopieren und umbenennen. Die Metadaten der Baugruppendatei mit der Liste aller Komponenten, die zusammen die Baugruppe ergeben, bleiben bei diesem einfachen Kopiervorgang allerdings unverändert und verweisen immer noch auf die vier ursprünglichen Komponentendateien. Um die Baugruppe anzupassen, müssen Sie sie öffnen und die geänderten Komponenten manuell einzeln ersetzen. Bei einer kleinen Baugruppe wie in diesem Beispiel geht das natürlich sehr schnell. Wenn Sie aber mit Baugruppen aus Hunderten oder Tausenden von Komponenten arbeiten, dann ist das sehr mühsam und kann sehr lange dauern.

ÄNDERUNG ÜBER EIN PDM-SYSTEMWenn ein PDM-System Kopien einer Konstruktion anfertigt, liest es auch die Metadaten in den einzelnen Dateien aus und nimmt die erforderlichen Änderungen daran vor. Das PDM-System ändert die Struktur der Baugruppendatei und ersetzt die alten Komponenten durch die neuen. Sie können die Baugruppe also einfach kopieren, sie in Ihrem CAD-Programm öffnen und mit der Bearbeitung beginnen, ohne sich Gedanken machen zu müssen, ob Sie an den richtigen Dateien arbeiten.

ÄNDERUNG ÜBER DAS BETRIEBSSYSTEM


Anpassen einer vorhandenen Baugruppe für eine neue Konstruktion

1. Die Komponente, die geändert werden soll, muss als neue Konstruktion kopiert werden.

2. Die Baugruppe muss als neue Baugruppe kopiert werden. 3. In der Struktur der Baugruppe muss die bisherige Komponente durch die

neue ersetzt werden.


BAUGRUPPE 2016 BAUGRUPPE 2017

BAUTEIL C 2016

BAUTEIL D 2017

UNTERBAUGRUPPE 2017

BAUTEIL B 2017

BAUTEIL A 2016

BAUTEIL D 2016

BAUTEIL C 2016

UNTERBAUGRUPPE 2016

BAUTEIL B 2016

BAUTEIL A 2016


Betrachten wir jetzt den Fall, dass Sie für eine neue Konstruktion nicht nur eine bestehende Komponente kopieren, sondern auch alle vom Modell abgeleiteten Dateien nutzen möchten, und zwar eine Zeichnung, eine Simulation und einen generierten Werkzeugweg. Jedes dieser abgeleiteten Objekte verfügt über Metadaten, die festlegen, auf welche Komponente es verweist. Diese müssen geändert werden, damit sie sich auf die neue Komponente beziehen.

Wenn Sie Ihre Konstruktionsdaten mit dem Betriebssystem auf Festplatten oder Netzlaufwerken verwalten, scheint dies auf den ersten Blick ein einfacher Vorgang: Originalkomponente und die drei abgeleiteten Dateien kopieren, umbenennen, fertig. Leider aber bleiben dabei die Metadaten der abgeleiteten Dateien unverändert und verweisen immer noch auf die ursprüngliche Komponente. Das hat Folgen, denn wenn Sie nun beginnen, die neue Komponente zu bearbeiten, haben Ihre Änderungen keine Auswirkungen auf die abgeleiteten Dateien, die sich ja immer noch auf die alte Komponente beziehen.

ÄNDERUNG ÜBER EIN PDM-SYSTEMHier können PDM-Systeme punkten. Beim Kopieren der bestehenden Komponente und der davon abgeleiteten Dateien passt das PDM-System auch die Metadaten entsprechend an, sodass sie nun auf die neue Komponente verweisen. Die Assoziativität innerhalb der Konstruktion bleibt also erhalten. Wenn Sie die neue Konstruktion nun im CAD-Programm bearbeiten, werden Ihre Änderungen automatisch auf die abgeleiteten Dateien übertragen.

ÄNDERUNG ÜBER DAS BETRIEBSSYSTEM


Anpassen eines vorhandenen Modells und abgeleiteter Dateien für eine neue Konstruktion

Komponente 1

Baugruppe 2016

Werkzeugweg SimulationZeichnung



BEARBEITEN VON 3D-MODELLEN IM NATIVEN

CAD-FORMATEines der häufigsten Szenarien der Wiederverwendung von Konstruktionsdaten ist die Bearbeitung bestehender Geometrie,

um daraus eine neue Konstruktion zu erstellen. Am wenigsten Probleme gibt es, wenn es sich dabei um parametrische Modelle aus Ihrem eigenen CAD-System handelt, also um Daten in nativen CAD-Format. Aber bei Nichtbeachtung einiger grundlegender

empfohlener Modellierungspraktiken können auch hier Schwierigkeiten auftreten.



Um die Vor-und Nachteile dieser Modellierungstechnik einschätzen zu können, müssen Sie wissen, wie parametrische Modelle aufgebaut sind. Ein 3D-Modell besteht aus geometrischen Elementen oder „Features“, die über Parameter gesteuert werden, beispielsweise skizzenbasierten Extrusionen oder Primitivkörpern wie Quadern oder Zylindern. Aus diesen „Features“ wird nach und nach das Modell aufgebaut, wobei ein Konstruktionsverlauf entsteht, der die Modellierungsreihenfolge abbildet. Nachgelagerte Features verwenden als Referenz häufig die Geometrie von vorgelagerten Features, sodass ein komplexes Netz von über- und untergeordneten Beziehungen geknüpft wird. Features werden bearbeitet, indem Bemaßungen oder Variablen mithilfe von Parametern geändert werden. Diese Bearbeitungen können aber immer nur innerhalb der Grenzen der ursprünglichen Feature-Definition stattfinden, aus denen die Geometrie entstanden ist. Eine Extrusion bleibt beispielsweise immer eine Extrusion und kann nicht in eine Rundung abgewandelt werden.

Dieser Modellierungsansatz ist sehr gut geeignet, um präzise Konstruktionsabsichten im gesamten Konstruktionsprozess zu wahren. Sie können zum Beispiel entscheiden, dass ein bestimmtes Maß immer die Hälfte eines anderen betragen muss, und dieses Verhältnis festlegen, sodass es bei jeder Konstruktionsänderung automatisch berücksichtigt wird. Je mehr Aspekte Ihrer Konstruktionsabsicht Sie auf diese Weise im 3D-Modell verankern, desto „intelligenter“ wird es auf Ihre Änderungen reagieren. So können Sie ein vorhandenes 3D-Modell unter voller Berücksichtigung seiner ursprünglichen Konstruktionsabsicht für eine neues Projekt anpassen und dabei auch die gesamte Konstruktionsintelligenz wiederverwenden, die sich aus den eingebetteten Beziehungen ergibt.


Bearbeiten vorhandener 3D-Modelle durch parametrische Modellierung



Natürlich machen ein Netz aus wechselseitig abhängigen Features mit jeweils eigenen Definitionen und die gleichzeitige Einbettung oder Festlegung gleichungsähnlicher Vorschriften zur Wahrung der Konstruktionsabsicht den Modellierungsvorgang ungleich komplexer. Daher ist es umso wichtiger, dass Konstrukteure die zahlreichen Best Practices befolgen, die sich aus vielen Jahren Erfahrung ergeben haben. So ist es beispielsweise unbedingt notwendig, die einzelnen Features – ganz besonders die wichtigen – aussagekräftig zu benennen, um sie leicht identifizieren zu können. Damit 3D-Modelle effizient wiederverwendet werden können, müssen die Beziehungen zwischen untergeordneten und übergeordneten Features transparent sein und am besten sogar im Voraus geplant werden, um nichts an Funktionalität und Stabilität einzubüßen. Neue Funktionen in vielen CAD-Anwendungen sind hier eine große Hilfe. So werden Features im Konstruktionsverlauf hervorgehoben, wenn die entsprechende Geometrie ausgewählt wird, und für jedes erstellte Feature werden die unter- und übergeordneten Beziehungen klar und deutlich dargestellt.

Insgesamt bietet die parametrische Modellierung leistungsstarke Funktionen, um bei der Wiederverwendung vorhandener 3D-Modelle in neuen Projekten intelligente, streng der Konstruktionsabsicht folgende Änderungen zu unterstützen.


Bearbeiten vorhandener 3D-Modelle durch parametrische Modellierung


Im Hinblick auf die Automatisierung von Änderungen und Konfigurationen bietet die parametrische Modellierung einige entscheidende Vorteile:

Es kann manchmal recht schwierig sein, parametrische Modelle manuell zu ändern. Aber bei der Konfigurierung von 3D-Modellen entwickeln sie ihre vollen Stärken. Als Konstrukteur können Sie nicht nur die Konstruktionsabsicht in das Modell selbst einbetten und so sicherstellen, dass bestimmte Vorschriften befolgt werden, sondern auch dafür sorgen, dass das Modell intelligent auf Änderungen reagiert. Wenn Sie sich an empfohlene Modellierverfahren und Standards halten, können Sie ein umfassend konfigurierbares Modell entwickeln, das auch bei weitreichenden Änderungen nichts an Stabilität einbüßt.


Konfigurieren vorhandener 3D-Modelle durch parametrische Modellierung

Da die Parameter in enger Abhängigkeit zueinander stehen, bewirkt die Änderung eines Parameters die intelligente Anpassung zahlreicher weiterer Parameter. Die Beziehungen zwischen den Features ermöglichen also die Konstruktionsautomatisierung.

Ein Modell kann praktisch vollautomatisiert verschiedene Formen annehmen, um unterschiedliche Produktkonfigurationen abzubilden. Ebenso kann ein und dasselbe Modell mit ein paar wenigen Änderungen unterschiedlichste Konstruktionsvarianten darstellen.

Dank dieses intelligenten, automatisierten Modellverhaltens können Ingenieure ihre Konstruktionsabsicht fest im Modell verankern, sodass sie auch bestehen bleibt, wenn Nicht-Ingenieure Änderungen daran vornehmen. Denken Sie nur an die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieser Fähigkeit zu umfassenden automatisierten Änderungen von 3D-Modellen, etwa in Produktkonfiguratoren für den Onlinehandel.



Die parametrische Modellierung ist definitionsgemäß sehr komplex und daher nicht immer die beste Wahl für alle Einsatzgebiete – vor allem dann nicht, wenn es keine festgelegten Modellierverfahren und Standards gibt.

Je mehr Features ein Modell enthält, desto mehr wechselseitige Abhängigkeiten entstehen. Wenn hier nicht sorgfältig geplant und mit guten Modellierungspraktiken gearbeitet wird, kann dieses Geflecht leicht außer Kontrolle geraten und instabil werden. Eine kleine Änderung kann einen Dominoeffekt auslösen und einen Fehler nach dem anderen nach sich ziehen. Um ein solches komplexes Netzwerk von Abhängigkeiten aufzulösen, braucht es sehr spezifische und tiefgreifende Kenntnisse sowie viel Erfahrung. Die Komplexität kann solche Ausmaße annehmen, dass es in manchen Fällen einfacher ist, von vorn anzufangen und ein neues Modell zu erstellen anstatt zu versuchen, ein unübersichtlich aufgebautes Modell zu reparieren.

Glücklicherweise gibt es eine einfache und effektive Alternative zur Neuerstellung oder Reparatur von parametrischen Modellen, die zu komplex geworden sind. Bei sauber konstruierten Modellen ist es immer besser, das Modell durch Änderungen an den ursprünglichen Features zu bearbeiten. Aber für Modelle, die bei Änderungen stets Fehler aufweisen, stellt die Direktmodellierung eine schnelle und einfache Alternative dar.


Bearbeiten vorhandener 3D-Modelle durch Direktmodellierung


BEARBEITEN VON 3D-MODELLEN IN FREMDEN

CAD-FORMATENNicht nur 3D-Modelle im nativen Format werden wiederverwendet, sondern auch Modelle, die aus neutralen

Dateiformaten oder Fremdformaten anderer CAD-Systeme importiert werden. Aufgrund des Datenimports fehlen sämtliche Möglichkeiten der parametrischen oder anderweitigen Änderung an Features. Häufig werden solche Modelle

„dumb solids“, also „dumme Volumenmodelle“, genannt.




Bearbeiten von fremden CAD-Modellen durch parametrische Modellierung


Technisch ist es möglich, auch Konstruktionen, die ursprünglich in fremden Formaten vorlagen und importiert wurden, durch parametrische Modellierung zu bearbeiten. Dies ist aber nur in bestimmten Umständen zu empfehlen.

Die parametrische Modellierung kann sinnvoll sein, wenn die neu hinzugefügte Geometrie der einzige Teil der Konstruktion ist, der in Zukunft noch geändert werden kann oder soll. Wie bei der parametrischen Anpassung nativer Modelle für neue Projekte muss die Konstruktionsarbeit auch hier sorgfältig geplant und anhand von Best Practices durchgeführt werden.

Sie können auch bei Modellen, die in einem Fremdformat vorliegen, die parametrische Modellierung einsetzen, aber das ist nur dann sinnvoll, wenn die neu erstellten Teile der Konstruktion bei einer zukünftigen Wiederverwendung änderbar oder konfigurierbar sein sollen.


Die Direktmodellierung stellt eine „quasi-intelligente“ manuelle Bearbeitung dar. Sie ist intelligent genug, um zu verstehen, welche expliziten oder impliziten Beziehungen zwischen dem ausgewählten Teil der Geometrie und den angrenzenden Teilen bestehen. Wenn Sie daher die ausgewählte Geometrie verschieben, werden die angrenzenden Elemente ebenfalls verschoben. Da Sie bei Ihren Änderungen in der Direktmodellierung keine Features und Bemaßungen verwenden, können Modellfehler nur dann auftreten, wenn Sie versuchen, eine inkonsistente Geometrie zu modellieren.

Die Alternative zur parametrischen Modellierung ist die Direktmodellierung. Diese besteht im Grunde aus zwei Schritten: Als Erstes wählen Sie die Geometrie aus, die Sie ändern möchten. Das System ermittelt, auf welche verbundenen Teile der Geometrie sich Ihre Änderung auswirken muss. Anschließend können Sie die Geometrie direkt durch Ziehen, Schieben oder Drücken bearbeiten.

Die Direktmodellierung bietet bei der Arbeit mit Modellen, die keine Features (mehr) besitzen, einige Vorteile. Wichtig ist hier, dass die Herkunft der Geometrie bei der Bearbeitung keine Rolle spielt – es ist ganz egal, ob Sie sie gerade eben selbst in Ihrem CAD-System erstellt oder ob Sie sie bereits zehnmal aus verschiedensten Formaten konvertiert haben. Sie müssen nur den gewünschten Teil der Geometrie auswählen und ihn direkt bearbeiten.


Bearbeiten von fremden CAD-Modellen durch Direktmodellierung




Bearbeiten von fremden CAD-Modellen durch Direktmodellierung

Natürlich hat auch dieser Modellieransatz Nachteile. Ohne das Netzwerk aus wechselseitig abhängigen Features können Sie nicht erreichen, dass sich Ihre Änderungen automatisch auf das gesamte Modell auswirken. Direktmodellierte Geometrien können nicht auf automatisierte Weise eine andere Gestalt annehmen. Daher bietet die Direktmodellierung keine Grundlage für die intelligenten 3D-Modelländerungen, wie sie für die Konstruktionsautomatisierung erforderlich sind.

Die Direktmodellierung ist vor allem eine geeignete Methode zur schnellen und einfachen Bearbeitung von Modellen, die aus fremden CAD-Systemen stammen. Wenn Sie aber möchten, dass neu erstellte Teile einer Konstruktion für eine zukünftige Wiederverwendung zur Verfügung stehen, sollten Sie sich für die parametrische Modellierung entscheiden.

Mit der Direktmodellierung erhalten Sie eine Reihe praktischer Vorteile für die Bearbeitung von Modellen ohne parametrische Features.

• Die Fehleranfälligkeit ist deutlich geringer als bei der parametrischen Modellierung. Sie können also mehr ausprobieren, ohne befürchten zu müssen, mit einem Fehler das Versagen Ihres Modells zu riskieren.

• Sie können recht unkompliziert ältere oder fremde Modelle anpassen und wiederverwenden, ohne unter großem Zeitaufwand neue Modelle erstellen oder Fehler reparieren zu müssen.

• Ohne die Einschränkungen durch Features und deren komplexe Abhängigkeiten haben Sie mehr Freiheiten, unterschiedliche Ideen und Varianten auszuprobieren.

• Da sich die Direktmodellierung auch technisch weniger erfahrenen Anwendern recht schnell erschließt, können sich Spezialisten auf wirklich komplexe Modellieraufgaben konzentrieren, anstatt andere Benutzer zu betreuen.



Auch wenn es bei der Konstruktion mittlerweile in erster Linie um 3D-Modelle geht, gibt es nach wie vor eine sehr große Anzahl von 2D-Zeichnungen, die ebenso wiederverwendet werden können und sollten. Zeichnungen zu kopieren und abzuändern ist natürlich sehr einfach: Sie müssen nur die Zeichnung kopieren und dort einfügen, wo

Sie möchten. Wenn Sie 2D-Daten allerdings gemeinsam mit einem 3D-Modell oder als Grundlage zur Erstellung eines 3D-Modells verwenden möchten, wird es komplizierter.


2D-Daten bieten natürlich nicht denselben Umfang an wiederverwertbaren Daten wie 3D-Modelle. Trotzdem aber können sie als Ausgangspunkt für neue 3D-Modelle enorm wertvoll sein, allein schon deshalb, weil Sie damit die Erstellung von Skizzen, die als Grundlage für Modell-Features dienen, beschleunigen können. Die Objekte in den vorhandenen 2D-Zeichnungen bilden bereits eine präzise Konstruktion ab, sodass das Risiko der Fehlinterpretation von technischen Zeichnungen geringer wird. Als Ergebnis erhalten Sie neue 3D-Modelle, die über Parameter und Features gesteuert und geändert werden können.

ERSTELLEN EINES 3D-MODELLS AUS 2D-DATEN

Eine Variante der Erstellung eines 3D-Modells aus 2D-Daten ist die assoziative Steuerung von Modelländerungen über die 2D-Zeichnung. Wenn Sie ein Detail konstruieren, können Sie Skizzen des 3D-Modells von den 2D-Objekten in der Zeichnung abhängig machen. Wenn Sie nun die Ausgangszeichnung in Ihrem 2D-CAD-System ändern, werden Ihre Änderungen an die Skizzen übertragen, die die Features des 3D-Modells steuern.

Diese Vorgehensweise mag nicht für alle Situationen passen, hat aber einige sehr praktische Anwendungsmöglichkeiten. So können Sie denselben Satz von 2D-Zeichnungen in mehreren 3D-Modellen verwenden, selbst wenn nicht alle dieser 2D-Zeichnungen in ein und derselben Baugruppe vorhanden sind, wie beispielsweise im Fall von Komponentenfamilien. Wenn Sie dann eine Änderung in den 2D-Zeichnungen vornehmen, kann diese in viele verschiedene 3D-Modelle übertragen werden. Mit diesem Top-Down-Ansatz erhalten Sie eine effiziente Möglichkeit zur globalen Steuerung von Änderungen.

STEUERN EINES 3D-MODELLS ÜBER ASSOZIATIVE 2D-DATEN


Erstellen von 3D-Konstruktionen aus 2D-Daten


Bild mit freundlicher Genehmigung von Briggs Automotive Company Ltd.


ZUSAMMENFASSUNGDie Wiederverwendung von Konstruktionsdaten spielt nicht nur bei der Detailkonstruktion eine Rolle, sondern auch

in der Entwurfskonstruktion, bei der Konstruktionsvalidierung sowie beim Werkzeugbau und der NC-Programmierung. Dabei geht es nicht nur um die Wiederverwertung einer vorhandenen Konstruktion selbst, sondern auch um die

Nutzung aller zugehörigen abgeleiteten Daten: Simulationsmodelle, technische Zeichnungen, Fertigungsmodelle, Anleitungen für Werkzeugbau, Montage und Fertigung, Einstellungen für fotorealistische Visualisierungen oder auch

Wartungsunterlagen.



ZUSAMMENFASSUNG

Auffinden und Wiederverwenden vorhandener Konstruktionen

Bevor Konstruktionen wiederverwendet werden können, müssen sie gesucht und gefunden werden. Die Funktionen des Betriebssystems können den Inhalt von Konstruktionsdaten nicht lesen und bieten daher nur sehr eingeschränkte Möglichkeiten der textbasierten oder visuellen Suche. Produktdatenmanagement-Systeme hingegen verstehen Konstruktionsdaten samt ihrer Metadaten und bieten somit effiziente Methoden zum Auffinden der gewünschten Daten.

Es kommt manchmal vor, dass Sie Konstruktionen anpassen oder wiederverwenden möchten, die aus fremden CAD-Systemen stammen. Bei der Konvertierung oder dem Import solcher Daten entstehen Modelle ohne Features. Dies hat zur Folge, dass Sie keine parametrischen Änderungen mehr vornehmen können. Außerdem weist die importierte Geometrie häufig Fehler auf, sodass sie repariert oder neu modelliert werden muss. Wenn sich dann die Ausgangskonstruktion ändert, bedeutet dies einen doppelten Arbeitsaufwand. Mittlerweile können viele CAD-Systeme Modelle in Fremdformaten direkt einlesen. Dies hat den Vorteil, dass die Geometrie meist fehlerfrei dargestellt wird und sogar die Assoziativität erhalten bleibt. Somit wird Ihr Modell auch dann aktualisiert, wenn an den eingelesenen Modellen Änderungen mit dem ursprünglichen CAD-System vorgenommen werden.

Konstruktionen bestehen häufig aus einem 3D-Modell und einer Reihe von abgeleiteten, voneinander abhängigen Dateien wie technischen Zeichnungen, Werkzeugwegen und Simulationen. Wenn Sie vorhandene Konstruktionen möglichst effizient wiederverwenden wollen, müssen Sie auch diese Daten nutzen. Sie einfach mit den Funktionen des Betriebssystems zu kopieren und weiterzuverwenden genügt jedoch nicht, denn die Metadaten, die die Beziehung zwischen den Dateien rund um das 3D-Modell definieren, bleiben dabei unverändert. Hingegen können Produktdatenmanagement-Systeme diese Metadaten nicht nur lesen, sondern beim Kopieren auch anpassen.

SUCHEN VON KONSTRUKTIONSDATEN

WIEDERVERWENDEN FREMDER KONSTRUKTIONSDATEN

WIEDERVERWENDEN VON ABGELEITETEN DATEIEN


ZUSAMMENFASSUNG

Bearbeiten von 3D-Modellen im nativen CAD-Format

Bei der parametrischen, Feature-basierten Modellierung können Sie die Konstruktionsabsicht und ein „intelligentes“ Verhalten direkt in das 3D-Modell einbauen. Wenn Sie sich an empfohlene Modellierverfahren und Standards halten, können Sie flexible und stabile Modelle erstellen. Solche Modelle lassen sich anschließend relativ einfach für neue Konstruktionsprojekte anpassen. Sie können diese Konstruktionen so programmieren, dass vor der Änderung die Parameter auf Plausibilität überprüft werden. Diese Konfigurationsmethode trägt viel dazu bei, die Wiederverwendbarkeit von Konstruktionen zu erhöhen. Leider sind aber nicht alle Modelle so sorgfältig konstruiert. In Extremfällen sind sie so inflexibel, dass sie kaum geändert werden können. Dann bietet sich die Direktmodellierung an.


Die Bearbeitung von Modellen aus fremden CAD-Programmen ist aufwendig, da es ohne Features keine Möglichkeit gibt, dass sich Ihre Änderungen automatisch auf das gesamte Modell auswirken. Trotzdem ist die parametrische Modellierung hier sinnvoll, wenn die neu hinzugefügten Features auch zukünftig zur Wiederverwendung und weiteren Änderung zur Verfügung stehen sollen. Voraussetzung dafür sind sorgfältige Planung und die strikte Einhaltung von Best Practices und Standards. Wenn Sie aber das Modell nur schnell an Ihre Anforderungen anpassen wollen, empfiehlt sich hingegen die Direktmodellierung.


Die Nutzung von 2D-Zeichnungen parallel zu 3D-Modellen ist nicht einfach. Sie können Zeichnungen in Baugruppen einfügen, um die Form und Funktion in Vorderansicht, Draufsicht und Seitenansicht visuell zu prüfen. Sie können die 2D-Objekte aus bestehenden Zeichnungen auch verwenden, um schnell präzise Skizzen zu erstellen und diese dann als Features in der 3D-Modellierung zu verwenden. Das resultierende 3D-Modell kann entweder unabhängig von den 2D-Zeichnungen sein oder mit diesen assoziativ verknüpft werden, sodass Sie über die Ausgangszeichnung Änderungen am 3D-Modell vornehmen können.

Nicht zuletzt aufgrund technischer Schwierigkeiten war die Wiederverwendung vorhandener Konstruktionsdaten lange Zeit eine echte Herausforderung. Seit einigen Jahren gibt es jedoch neue Technologien und Methoden, die es Ingenieuren und Konstrukteuren deutlich erleichtern, bereits getane Arbeit effizient und wirksam wiederzuverwerten.



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1 Reducing Non-Value Added Work in Engineering, Tech-Clarity, 2014 2 The Facts About Managing Product Data, Tech-Clarity, 2015 3 The PLM Study, Lifecycle Insights, 2016

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DER ULTIMATIVE LEITFADEN FÜR DIE WIEDERVERWENDUNG … · 2016-12-26 · Wiederverwendung bereits erstellter Konstruktionen benötigt wird. Bei den vier Hauptaufgaben, die es zu bewältigen