Manuskript CATIA-Aufbaukurs Flächen - CAD.de · 6.6 Spezifika der FreeStyle-3D-Kurven von CATIA V5 50 6.7 Begriffswirrwarr 52 7 Kurvenpunkte und Roh-Kurven für das BMW-Dach 53

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WH Zwickau

Maschinenbau/Kfz-Technik

Werkzeugmaschinen

CATIA V5 – Aufbaukurs Flächen WZM/UZAW

Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig

Skript_2010_absLinks-Copyr_ohneWZ.doc, Druck 05.07.11 13:47 Uhr

© 2002 Prof. Klepzig, Zwickau – Alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung u. Verbreitung sowie der Übersetzung, vorbehalten. Kein Teil des Manu-

skripts und der verknüpften Dateien darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers reproduziert o. unter Verwendung elektronischer Sys-teme gespeichert, verarbeitet, vervielfältigt o. verbreitet werden.

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Skript

zum CAD-Praktikum

CATIA-Aufbaukurs Flächen

mit Verknüpfungen zu erforderlichen Dateien

Lehrmaterial bis 2008 – nur für den hochschulinternen Gebrauch!

Bearbeitungsstand 05.07.2011

Prof. em. Dr.-Ing. habil. Wolf Klepzig Fachgebiet: Werkzeugmaschinen

Lehrgebiete: Umformende, zerteilende und abtragende Werkzeugmaschinen

und Werkzeuge sowie CAD/CATIA

0172-376 2081, 0375-785 262

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Maschinenbau/Kfz-Technik Werkzeugmaschinen

CATIA V5 – Aufbaukurs Flächen WZM/UZAW Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig

© Prof. Klepzig Skript_2010_abswwwLinks-Copyr.doc, 06.12.10 20:08 Uhr S. 2 von 137

CAD-Praktikum CATIA V5 Aufbaukurs Flächen

Inhaltsverzeichnis Seite

Inhaltsverzeichnis 2

Verzeichnis der Formelzeichen und Abkürzungen 8

0 Vorbemerkungen 9

1 Anmelden, CATSettings und Hilfen 11

1.1 Anmelden, CATIA-Start 11

1.2 CATSettings für Aufbaukurs Flächen 11

1.3 CATIA-Hilfe 11

1.4 Companion5 12

2 Allgemeine Modellierungsgrundsätze 13

2.1 Modellstruktur 13

2.2 Ausgewählte Verknüpfungsarten 15 2.2.1 Verknüpfungen innerhalb der Kontextbaugruppe 15 2.2.2 CCP-Verknüpfungen 18 2.2.3 Veröffentlichungen 19

2.3 Methoden der Flächenmodellierung 19 2.3.1 Körper und Flächen mittels Verschieben eines Profils 19 2.3.2 Körper und Flächen durch Verbinden von zwei oder mehr Profilen 21 2.3.3 Körper und Abstandsflächen aus vorhandenen Flächen 22

2.4 Grundregeln für Skizzen 23

2.5 Skelettmodelle und Startmodelle 25 2.5.1 Skelettmodell 25 2.5.2 Vorlagen-/Startmodell (für Bauteile und Baugruppen) 25

3 Vorinformation – von der Skizze zur Fläche 27

3.1 Zielstellung 27

3.2 Schrittfolge 27

4 Sketch Tracer zur Konstruktion von Kurven nach Skizzen (Pixel-Grafiken) 28

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4.1 Baugruppe Dachfläche und Teil für Orientierungsgeometrie 28

4.2 Erste Skizze (Pixelgrafik) in eine Baugruppe einfügen 28

4.3 Pixelgrafik skalien und positionieren 29

4.4 Orientierungshilfe für Pixelgrafiken der nachträglich einzufügenden anderen Ansichten 30

4.5 Weitere Pixel-Grafiken einfügen 30

5 Theorie zu Kurven und Flächen 32

5.1 Vorbemerkung 32

5.2 Allgemeine Typen von Freiformkurven 34 5.2.1 Bedingungen 34 5.2.2 Kurvendefinition 35 5.2.2.1 Spline 36 5.2.2.2 Bézierkurve 36 5.2.2.3 B-Spline 39 5.2.2.4 NURBS-Kurve 40

5.3 Flächendefinition 43

6 Assoziative Freiformkurven in CATIA V5 45

6.1 Kurven verschiedenen Typs durch Punkte definieren 45

6.2 Kurven-Krümmungsanalyse 46

6.3 Kurven durch Punkte mit Tangentenstetigkeit zu Anschlusskurven definieren 46

6.4 Kurven modifizieren 49

6.5 Spezielle CATIA V5-Definitionen 49

6.6 Spezifika der FreeStyle-3D-Kurven von CATIA V5 50

6.7 Begriffswirrwarr 52

7 Kurvenpunkte und Roh-Kurven für das BMW-Dach 53

7.1 Erzeugen von Punkten und 2D-Kurven 53 7.1.1 Allgemeines 53 7.1.2 Baumstruktur vorbereiten 53 7.1.3 Draufsicht-Punkte und 2D-Kurven der Dachkonturen 54 7.1.3.1 3D-Näherungskurve, links 54 7.1.3.2 Spline, rechts 55 7.1.3.3 Kurven vorn und hinten 55 7.1.4 2D-Kurven aus Seiten-, Vorder- und Rückansicht 55

7.2 Kurven modifizieren / glätten 56 7.2.1 Splines 56

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7.2.2 FreeStyle-Kurven 57 7.2.2.1 Umwandlung von Kurven in NUPBS-Kurven (Non Uniform Polynomial B-Spline) 57 7.2.2.2 Kurven glätten durch Kontrollpunktverschiebung 59

7.3 Planare Kurven zu räumlichen 3D-Kurven kombinieren (im GSD) 60

7.4 Modifizieren der Roh-Kurven (Feinpositionierung) 61

7.5 Dachfläche erzeugen 62

8 Vorkenntnisse aus dem Grundkurs und allgemeine Informationen 64

9 CATIA V5-Kurven im Arbeitsbereich GSD 65

9.1 Spline [Spline] 65

9.2 Verbindungskurve [Connect Curve] 66

9.3 Eckausrundung [Corner] 66

9.4 Schraubenkurve und Spirale [Helix and Spiral] 66

9.5 Parallelkurve [Parallel Curve] 67

9.6 Projektion [Projection] 67

9.7 Raumkurven aus planaren Kurven erzeugen (Kombinierte Kurven) [Combine] 68

9.8 Reflexionslinien [Reflect Line] 68

9.9 Verschneidungen [Intersection] 68

9.10 Leitkurven zur Flächenerzeugung [Spine] 68 9.10.1 Erklärung Leitkurve / Spine 68 9.10.2 Erzeugen von Leitkurven 69

10 CATIA V5-Flächen im Arbeitsbereich GSD 72

10.1 Vorbemerkung 72

10.2 Flächenqualität – Analyse von Kurven und Flächen 73 10.2.1 Verbindungen zwischen Flächen prüfen [Connect Checker] 73 10.2.2 Auszugsschrägen-Analyse [Draft Analysis] 74 10.2.3 Krümmungsabhängige Farb-Zuordnungsanalysen (Flächenkrümmungsanalyse)

[Surfacic Curvatore Analysis] 75 10.2.4 Theoretische Grundlagen zu Krümmungsanalysen 76 10.2.5 Krümmungs-Normalenvektor-Analyse („Stachelschweinanalyse“) für Kurven und

Flächenbegrenzungen [Porcupine Analysis] 80 10.2.6 FreeStyle-Abstandsanalyse [Distance Analysis] 81 10.2.7 FreeStyle-Hervorhebungslinienanalyse [Highlight Lines] 81 10.2.8 FreeStyle-Schnittebenenanalyse [Cutting Planes] 81 10.2.9 FreeStyle-Analyse Umgebungsreflexion [Environment Mapping] 82

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10.2.10 FreeStyle-Inflexionslinienanalyse [Inflection Lines] 82 10.2.11 FreeStyle-Isophotenanalyse [Isphotes Mapping] 82 10.2.12 FreeStyle-Analyse ACA-Hervorhebung [ACA Highlight] 82

10.3 Extrusions- und Rotationsflächen [Extrude and Revolve] 83

10.4 Abstandsflächen (Offsetflächen) [Offset] 83

10.5 Translations- und Verbundflächen [Sweep and Loft] 85 10.5.1 Translationsflächen mit einer generierenden Kontur (Schiebe-, Austragungs-,

Beweg-, Sweepflächen) 85 10.5.2 Verbundflächen mit mehreren generierenden Konturen (Loft) 85 10.5.3 Adaptive Translationsflächen [Adaptive Sweep] 86

10.6 Füllflächen [Fill] 87

10.7 Übergangsflächen 88 10.7.1 Übergangsfläche zwischen zwei Kurven [Blend] 88 10.7.2 Verbindungsflächen („Zusammenführung“) [Junction] 89

10.8 Sitzflächen „Diabolo” [Diabolo] 89

10.9 Gegenflansch [Mating Flange] 90

10.10 Versteifungsecke („Leiste“) [Bead] 91

11 Flächenvergleich 92

11.1 Vorbemerkungen 92

11.2 Vergleichsflächen 93

11.3 Schlussfolgerungen 96

12 Operationen zur Modifikation von Kurven und Flächen im Arbeitsbereich GSD 98

12.1 Glätten von Kurvenstück-Übergängen [Curve Smooth] 98

12.2 Extrapolieren von Kurven und Flächen [Extrapolate] 98

12.3 Zusammenfügen, Reparieren, Zerlegen, Trennen, Trimmen von Geometrie 98

12.4 Geometrie ableiten 100

12.5 Verrundungen 101 12.5.1 Konstanter Verrundungsradius 101 12.5.1.1 Formverrundung zwischen nicht zusammengefügten Flächen [Shape Fillet] 101 12.5.1.2 Kantenverrundung an einer Fläche / zusammengefügten Flächen [Edge Fillet] 101 12.5.1.3 Verrundungen mit gegenseitiger Überlappung 102 12.5.2 Variabler Verrundungsradius [Variable Fillet] 102 12.5.3 Verrunden von sich nicht schneidenden Teilflächen [Face-Face Fillet] 102 12.5.4 Verrundung aus drei Tangenten [Tritangent Fillet] 102 12.5.5 Krümmungsstetige Verrundungen 103

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12.6 Flächen- und Kurvenorientierung invertieren [Invert Orientation] 105

12.7 Globales Verformen 105 12.7.1 Bombieren von Flächen [Bump] 105 12.7.2 Hüllflächenverformung 106 12.7.2.1 Mit Kurven definierte Verformung [WrapCurve] 106 12.7.2.2 Mit Flächen definierte Verformung [WrapSurface] 106 12.7.2.3 Mit Kurven, Punkten und Bedingungen definierte Verformung

[ShapeMorphing] 107

13 Wiederverwenden von Geometrie 108

13.1 Geometrisches o. Geordnetes geometrisches Set duplizieren 108

13.2 PowerCopy 109

13.3 Benutzerkomponente [UserFeature] 113

14 Spezifika Karosserierohbau 114

14.1 Konzeptgeometrie 114

14.2 Skizzen für Konzeptkurven 115

14.3 Bauteilstruktur 115

14.4 Flächenqualität und Performance 116

14.5 Kontrolle der Robustheit 119

14.6 Gestaltungsregeln 119 14.6.1 Verrundungen 119 14.6.2 Flächenaufteilung, Flächenform, vereinfachte Anschlussflächen 120 14.6.3 Flansche 121 14.6.4 Abstellungen 123 14.6.5 Flanschverprägung 124 14.6.6 Löcher, Aussparungen, Beschnitte 125 14.6.7 Versteifen der Blechformteile durch Formfelder, Sicken und Versteifungsrippen 127 14.6.8 Aggregate – Befestigungsflächen und Freiraum 129 14.6.9 Falze 133

15 Beispiele zu GSD 134

15.1 Konische Schraubendruckfeder 134

15.2 B-Säulenanschluss 134

15.3 Abdeckklappe mit durch Regel definierter Randbreite 134

15.4 Getriebetunnel 134

15.5 Flaschenöffner (Kapselheber) 135

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15.6 BMW-Dach ohne und mit Schiebedachausschnitt 135

15.7 B-Säule mit anpassungsfähiger Translation 135

15.8 Bombieren einer Motorhaube 135

15.9 Globales Verformen einer Motorhaube 135

15.10 Kofferklappe 135

16 Ausgewählte CATIA V5-Kurven im FreeStyle-Arbeitsbereich 136

16.1 Assoziative 3D-Kurven [3D curve] 136

16.2 Kurven verbinden durch „Verketten“ [Concatenate] 136

16.3 Umwandlung von Kurven in nicht assoziative NUPBS-Kurven [Converter Wizard] 136

Quellennachweis 137

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Verzeichnis der Formelzeichen und Abkürzungen Formelzeichen Einheit Bedeutung

G0 Punktübereinstimmung (Punktstetigkeit)

G1 Tangentenübereinstimmung (Tangentenstetigkeit)

G2 Krümmungsübereinstimmung (Krümmungsstetigkeit)

G3 Übereinstimmung der Krümmungsgradienten

g Gewichtungsfaktor

KP Faktor für Zahl der selektierten Kurvenpunkte

k Knotenzahl

NKP Anzahl der Kontrollpunkte der Kurve

N Anzeigewert an der 3D-Kurve für Ordnung

Nmin kleinstmögliche Ordnung der 3D-Näherungskurve

n Polynomgrad einsegmentiger Kurven (Mono-ARC) bzw. der Kurvenstücke einzelliger, mehrsegmentiger Kurven (Multi-ARC)

o Ordnung einsegmentiger Kurven (Mono-ARC) bzw. der Kur-venstücke einzelliger, mehrsegmentiger Kurven (Multi-ARC)

P, Pij Punkt, Punkt mit den Koordinaten i, j

R mm Krümmungsradius

s Anzahl der Kurvenstücke (ARC, Segment) einzelliger, mehr-segmentiger Kurven (Multi-ARC)

t normierte Länge

zB Anzahl der Bedingungen

zu Anzahl der Unstetigkeiten

ρ mm-1 Krümmung

ρabs mm-1 absolute Krümmung

ρG mm-2 Gaußsche Flächenkrümmung

ρm mm-1 mittlere Krümmung

ρN mm-1 Normalkrümmung

ρ1 mm-1 maximale Krümmung

ρ2 mm-1 minimale Krümmung

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0 Vorbemerkungen Zeitfonds-Nutzung

Zeitfonds: 3 SWS (45 h, also ca. 1 Woche) bzw. 5 SWS für Karosseriebautechniker. Zusätzlich mindestens etwa gleicher Zeitaufwand für selbstständiges Üben erforderlich.

Zu wenig für Vielzahl der aktuellen Funktionen und Methoden. Funktionen von Release zu Re-lease erweitert bzw. modifiziert → als Schwerpunkt Anleitung zur selbstständigen Einarbeitung in weitere und neue Funktionen. Deshalb von 3 SWS • ca. 50% Stoffvermittlung und Anleitung zur Nutzung der Hilfen anhand von Beispielen

• ca. 50% autodidaktisches Erarbeiten der Funktionen anhand der Online-Hilfe und von Bei-spielen

Manuskript und Beispiele sind auf 5 SWS ausgerichtet. Mit 3 SWS können nur Teile behandelt werden.

Voraussetzung für Kursteilnahme

Testat CATIA V5 Grundkurs (Part Design, Assembly Design, Wireframe and Surface Design, V4/V5-Interoperabilität) gemäß Übungen 1 bis 9 auf der CD-ROM zum Buch /5/.

Zielstellung • Flächen erzeugen aus Drahtgeometrie, anderen Flächen und (Designer-)Skizzen

• Modifizieren von Kurven und Flächen

• Analysieren von Kurven und Flächen

• Modellierungsmethoden, vorzugsweise an Beispielen

Leistungsnachweis

Abschlusstestat (kann für Kursteilnehmer mit sehr guten, über die im Testat abgeforderten CATIA-Kenntnisse zu Flächen hinausgehenden Fähigkeiten auch entfallen) Zulassungsvoraussetzungen: Anwesenheit bei CAD-Praktika ≥ 75%, fehlerfreie Belegausfüh-rung, z. B. Getriebetunnel.

In Ausnahmefällen nur Teilnahmebestätigung.

Literatur

• CATIA-Vorkenntnisse zur assoziativen Teile- und Baugruppenkonstruktion /5/

• Erläuterung der CATIA-Kurven- und -Flächenbefehle als Ergänzung zur CATIA-Hilfe präg-nant und kostengünstig /7/ oder ausführlicher, allerdings mit problematischen Formulierun-gen und Definitionen, /4/ Kritische Anmerkungen zum Buch von Braß (vereinzelte Fehler, unzweckmäßige Begriffsbil-dung, Übernahme von Mängeln aus der CATIA-Hilfe, usw.) in AnmBrassAufl3.pdf

• Theoretische Grundlagen zur Kurven- und Flächenmodellierung /2/, /3/ und /6/

• Weiterführende Literatur zu Modellstrukturierung und Methoden im Karosserierohbau /8/ sehr

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zu empfehlen. Vorausgesetzt werden fundierte GSD-Kenntnisse.

Empfehlung:

Wer zum Kennenlernen der CATIA-GSD-Funktionen für Kurven und Flächen nicht mit der CATIA-Hilfe arbeiten möchte, was auf HTML-Basis ab R17 wegen der nicht mehr bereitgestellten Hilfe als PDF-Datei sehr erschwert ist, dem sei das Buch von Hertha /7/ empfohlen.

Brill /8/ ist das derzeit beste Buch zur Methodik, speziell für den Rohbau. Das Buch ist als Anre-gung zu verstehen, nicht als für alle Fälle gültiges Regelwerk.

Viele Hinweise, u. a. zur Flächenkonstruktion, sind im inoffiziellen CAD-Forum/CATIA enthalten. Spezielle Fragen können dort auch gestellt werden. http://ww3.cad.de/cgi-bin/ubb/Ultimate.cgi?action=intro&showall=1&category=30

Achtung! • • Seit R14 und teilweise wieder bei R16 ist in CATIA V5 eine andere mathematische Geo-

metriedarstellung implementiert. worden, zumindest für die Umgebung Free Style Shaper und einzelne Elemente von Generative Shape Design (Vorsicht mit „Aktualisieren“ im Kon-textmenü entspr. upgrade!!!) (3D-Kurven_vor_u_nach_R14.CATPart)

• • Die allgemeinen Definitionen hinsichtlich Anzahl der Bedingungen, Ordnung und Poly-nomgrad der Kurven und Flächen sowie Anzahl der Kontrollpunkte treffen bei CATIA V5-FreeStyle-Kurven manchmal nicht zu. Leider wird der aus der V4-Hilfe bekannte theoreti-sche Hintergrund bei V5 nicht beschrieben. Die Ausführungen von Braß /4/ treffen offen-sichtlich nur für einen Teil der geometrischen Elemente zu.

• • Die sowohl in den theoretischen Grundlagen beschriebenen als auch aus V4 bekannten Möglichkeiten zur Gewichtung und zur Definition gezielter Unstetigkeiten in NURBS sind bei V5 nicht gegeben. Stattdessen stehen dem Nutzer andere Funktionen zur Verfügung, mit denen ohne Kenntnis des theoretischen Hintergrundes Freiformkurven und -flächen in hoher Qualität erzeugt sowie geglättet werden können.

Designflächen, auch Class A-Flächen oder Strakflächen genannt, sind die ständig sichtbaren Flächen am Fahrzeug (Interieur Design, Exterieur Design). Sie werden in der Regel mit ICEM Surf gestaltet, leider z. Z. nur nicht assoziativ.

Sichtflächen, auch als Class B-Flächen bezeichnet, sind die nur zeitweise sichtbaren Flächen am Fahrzeug, z. B. im Türeinstiegsbereich. An diese Flächen werden nicht so hohe Anforderungen gestellt. Sie lassen sich mit CATIA V5 erzeugen.

Die übrigen Rohbauflächen werden auch als Class C-Flächen eingestuft.

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http://ww3.cad.de/cgi-bin/ubb/Ultimate.cgi?action=intro&showall=1&category=30

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/3D-Kurventypen_vor_u_nach_R14.CATPart

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1 Anmelden, CATSettings und Hilfen

1.1 Anmelden, CATIA-Start

Seit dem Wintersemester 2007 steht eine neue Startoberfläche cDESK zur Verfügung. Die Be-schreibung befindet sich unter

http://www.fh-zwickau.de/mbk/catia/cDESK_Beschreibung_oem_whz.pdf

1.2 CATSettings für Aufbaukurs Flächen

Damit alle Kursteilnehmer in den hauptsächlich genutzten Umgebungen „Flächenerzeugung“ bzw. „GSD“, FreeStyle und Sketch Tracer die gleiche (Anfangs-)Bildschirmoberfläche haben, CATIA mit den CATSettings des Flächenkurses starten. Auch das erfolgt jetzt mit cDESK.

Wer eine andere Installation nutzt findet in C:\Programme\DassaultSystemes\CATEnv\CATIA.V5R17.B17.txt den Pfad, von dem die CATSettings geladen werden.

CATUsersSettingPath=\\...................\...................\CATSettings

Die eigenen CATSettings sind zweckmäßig als Kopie zu speichern.

1.3 CATIA-Hilfe • Menüleiste: Hilfe → Inhalt, Index, Suche

z. B. Volltextsuche in allen Dokumenten, einer o. mehreren Produktgruppen (Solutions), einem o. mehreren Produkten

• PDF-Dateien (nicht mehr ab R17) Vorteil: Systematik u. manchmal auch Inhaltsverzeichnis (Lesezeichen ein-/ausschalten F5 o. „Lesezeichen“).

Modifizierte PDF-Dateien mit Verknüpfungen zu CATIA-Modellen unter

\\catserv.hrz.fh-zwickau.de\{user-ID}\fs1\CATIA_AF\Flaechen_pdf-Hilfe\

• PDF-Dateien im Intranet von Browser aus öffnen mit gleicher Oberfläche wie Online-Hilfe aus CATIA - Hilfe - Inhalt, Index, Suche (nur mit Internet-Explorer!)

\\Whz-file-01.zw.fh-zwickau.de\information\Lehre\Mb_T1\CATIA\-BENUTZERDOKUMENTATION_V5_PDF\B16doc_pdf_de\CATIA_print.htm

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1.4 Companion5

Als Basis für zusätzliches Selbststudium.

Start CATIA User Companion aus:

• CATIA - Hilfe

• Desktop CATIA-Fenster

• CATIA-Portal

Öffnen der Übungsbeispiele aus Companion über „Zahnrad“ in Kopfzeile.

Hinweise in Companion.pdf

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2 Allgemeine Modellierungsgrundsätze

2.1 Modellstruktur

Auszug aus /5/, Abschnitt 2.1 Produkthierarchie aus Baugruppen und Bauteilen:

Erzeugnisse werden gewöhnlich aus Baugruppen gebildet. Baugruppen sind getrennt montierte Erzeug-niskomponenten. Sie bestehen aus den Bau- bzw. Einzelteilen – im Folgenden abgekürzt als Teil benannt – sowie Verbindungs- und Anbauelementen, Standard- und Kaufteilen. Baugruppen können auch (Unter-)Baugruppen enthalten.

Bild 1 zeigt die schematische Erzeugnisstruktur aus Baugruppen unterschiedlicher Hierarchiestufen (Hauptbau-, Bau- Unterbaugruppen).

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Hauptbaugruppe 1 Baugruppe … Unterbaugruppe … Teil …Teil …Teil …Standardteil …Standardteil …

Unterbaugruppe … Teil …Kaufteil …Standardteil …Standardteil …

Baugruppe … Teil …Teil …Standardteil …Standardteil …

Hauptbaugruppe 2 Baugruppe … Teil …Teil …Kaufteil …Standardteil …Standardteil …

Hierarchieebene

Bild 1: Erzeugnis- und Baugruppenstruktur

Analog der realen Erzeugnisstruktur sollte auch das CAD-Modell aufgebaut sein. Jede Baugruppe beliebi-ger Hierarchiestufe sollte ein Steuerteil (auch Referenz- oder Adapterteil genannt) enthalten, über das der Import von Daten aus der übergeordneten Hierarchiestufe in die Baugruppe vorgenommen wird. Der Export von Daten (nur veröffentlichte Parameter und Geometrie!) aus dem Baugruppen-Steuerteil sollte nur in die Baugruppenkomponenten (Bauteile oder untergeordnete Baugruppen) erfolgen, weil anderen-falls die Gefahr von kaum beherrschbaren Datenschleifen besteht.

Auszug aus /5/ Abschnitt 3.2.2 Assoziativität – Abhängigkeit geometrischer Elemente von Bezugsgeometrie (Referenzgeometrie):

Beim Erstellen von nutzerdefinierten Verknüpfungen zwischen geometrischen Elementen ist die Pla-nung/Strukturierung des Konstruktionsablaufes und der gegenseitigen Abhängigkeiten äußerst wichtig. Zweckmäßig sollte gemeinsam genutzte Referenzgeometrie in übergeordneten, speziellen Steuermodel-len (häufig Adaptermodelle genannt, wobei Adaption = Anpassung den Sachverhalt ungenügend trifft) ab-

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gelegt sein. Jeder Baugruppe kann ein solches Steuerteil zugeordnet werden (Bild 2).

Steuerteil ErzeugnisSteuerteil Baugruppe 1Teil 1-2Teil 1-3

Steuerteil Baugruppe 2Teil 2-2Teil 2-3Teil 2-4Teil 2-5

Produkt (Erzeugnis)

falsche Verknüpfung (Schleife)

Baugruppe 2

Baugruppe 1

richtige Verknüpfung

Bild 2: Verknüpfungen mit Referenzgeometrie über Steuerteile

Wird die Referenzgeometrie modifiziert, können alle verknüpften geometrischen Elemente automatisch aktualisiert werden, solange die mathematischen Bedingungen eingehalten sind und das Referenzieren auf BREP-Elemente vermieden wird.

Jedes Bauteil sollte ein Geometrisches Set enthalten, in das alle Referenzgeometrie aus anderen Teilen einzufügen ist, in der Regel als Ergebnis mit Verknüpfung. Anderenfalls geht der Überblick verloren.

Zu exportierende und deshalb zu veröffent-lichte Geometrie sollte sich ebenfalls in ei-nem eigenen Geometrischen Set befinden, ggf. auch nur als Ergebnis mit Verknüpfung.

Bild 3: Modellstruktur

In der Entwurfsphase kann manchmal das Erstellen der Grundgeometrie ohne Assoziativität sinnvoll sein. Es wird dann mit isolierten Elementen gearbeitet (unsinnige CATIA-Benennung „Bezugs- bzw. Datumelement“).

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2.2 Ausgewählte Verknüpfungsarten

Verknüpfungen zwischen mehreren Bauteilen werden als Multi-Model-Links MML bezeichnet. Werden die Verknüpfungen innerhalb von (geöffneten) Baugruppen erzeugt, entstehen Import-Links und zusätzlich die Baugruppeninformationen enthaltenden Kontext-Links (Konstruieren im Kontext, Kontextbaugruppe). Unmittelbare Verknüpfungen zwischen Bauteilen ohne geöffnete Baugruppe sind vom Typ CCP-Link (Cut Copy Paste – „Cut“ ???).

2.2.1 Verknüpfungen innerhalb der Kontextbaugruppe

Bild 4: Verknüpfungen durch bloßes Referenzieren

Bild 5: Verknüpfungen durch Einfü-gen als Ergebnis mit Ver-knüpfung

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Bild 6: Identische Verknüpfungstypen

Einfügen durch bloßes Referenzieren

• Automatisch wird das Verzeichnis „Externe Verweise“ erzeugt, in das alle Kopien der Geo-metrieelemente eingeordnet werden.

• Unter Optionen muss die Anzeige der Externen Verweise im Baum gesetzt sein.

Bild 7: Optionen für Externe Ver-weise

• Für referenzierte Parameter wird das Verzeichnis „Externe Parameter“ automatisch angelegt.

• Auf die Achsen des im Steuerteil veröffentlichten Achsensystems 1 kann nicht referenziert werden. Dazu ist die entsprechende Achse (hier y) im Steuerteil zu veröffentlichen, alternativ gesamtes Achsensystem als Ergebnis mit Verknüpfung einfügen.

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Einfügen als Ergebnis mit Verknüpfung

• Geometriekopie kann in unterschiedliche Sets eingefügt werden. Das sollte aber vermieden werden. Die gesamte importierte Geometrie sollte sich in einem Geometrisches Set befinden.

• Parameter wie beim bloßen Referenzieren

Identisch für beide Varianten • Benennungen der Verweise im Baum sind identisch.

• Verknüpfungstypen sind identisch.

• • Context – Verknüpfung zu der Baugruppe, in der konstruiert wurde. Wenn Rootkontext ge-setzt ist, wird der Kontext zur höchsten geöffneten Hierarchiestufe erzeugt, sonst zur jeweils übergeordneten Baugruppe (Bild 8), was sinnvoller ist.

• • Import – für Geometrie im Kontext der Erzeugungsbaugruppe

• • KWE CONTEXTUAL – für Parameter und Formeln im Kontext der Erzeugungsbaugruppe

Bild 8: Rootkontext nicht setzen

Zahnradsymbol vor dem Bauteilexemplar (Instanz)

• gelb – keine externen Verknüpfungen

• grün – externe Verknüpfungen, Bauteil ist im Kontext seiner Baugruppe geöff-net.

• braun – externe Verknüpfungen, Bauteil ist nicht im Kontext seiner Baugruppe geöffnet.

• weiß – Einfügen einer Baugruppe mit Bauteil(en) im Kontext zu dieser Baugrup-pe („Kontextbauteil“) in eine übergeordnete (Haupt-)Baugruppe (Root-kontext). Das Kontextbauteil befindet sich zwar in seinem Baugruppen-kontext, aber der geöffnete Rootkontext ist nicht der Entstehungskontext des Bauteils.

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Bild 9: Zahnradsymbole vor den Baugruppenexemplaren

2.2.2 CCP-Verknüpfungen

CutCopyPast-Link, wenn Elemente nicht in einer Kontext-Baugruppe von einem Referenz-Bauteil in ein referenzierendes Bauteil mittels Einfügen als Ergebnis mit Verknüpfung kopiert werden. Der Verweis KWE_REFERENCE bezieht sich auf den eingefügten Parameter.

Bild 10: Verknüpfungstypen

Bild 11: Baum mit synchronisierten verknüpften Elementen vom Typ KWE_CONTEXTUAL und KWE_REFERENCE für Parameter sowie Import und CCP für Geometrie

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2.2.3 Veröffentlichungen

• Verweise beziehen sich auf Typ und Name der Elemente, nicht auf UUID. Bei einem Aus-tausch von Komponenten (Steuerteil oder Teil in anderer Baugruppe) können Verweise au-tomatisch neu zugeordnet werden, ggf. mit Bearbeiten → Komponenten → Kontextverbin-dungen definieren.

• Als Nebeneffekt kann die Zahl der Referenzelemente sinnvoll begrenzt werden, wenn die Option „Nur die veröffentlichten Elemente ...“ (Bild 8) gesetzt ist.

2.3 Methoden der Flächenmodellierung

Auszug aus /5/ Abschnitt 2.2 Methoden der Bauteilmodellierung

Vereinfacht kann das Erzeugen von Körpern und Flächen auf drei Grundprinzipen zurückgeführt wer-den. Die Geometrie ergibt sich aus

• Verschieben einer (planaren) Erzeugungsgeometrie (unterschiedlich bezeichnet als z. B. „Profil“, „Schnittkurve“, „Schnitt“) entlang einer Kurve im Raum

• Verbinden mehrerer (planarer) Profile • Abstand zu einer Fläche bzw. Schichtdicke auf eine Fläche.

2.3.1 Körper und Flächen mittels Verschieben eines Profils

Die dabei erzeugte Geometrie wird in der Literatur sehr unterschiedlich benannt, z. B. Schiebe-, Translati-ons-, Beweg-, Austragungs-, Sweepfläche/-körper. Das Prinzip zeigt Bild 12.

Unabhängig von den real eingesetzten Algorithmen soll das Erklärungsmodell dem CAD-Anwender die Fehlerinterpretation und -behebung erleichtern. Die Geometrieberechnung kann in stark vereinfachter Form wie folgt anschaulich gemacht werden.

Auf einer „unendlich großen“ Ebene im Raum – auch als erzeugende Ebene oder Generierungsebene be-zeichnet – befindet sich ein planares Profil als Erzeugungsgeometrie. Es wird entlang einer Kurve, Leit-kurve genannt, im Raum so bewegt, dass die entlang der Leitkurve verschobene Generierungsebene stets senkrecht zu dieser ist. Das Profil kann für die Flächenerzeugung offen, muss aber für die Körperer-zeugung in der Regel geschlossen sein.

1

3

2

4

5 1 Profil als generierende Kurve

2 Symbol für virtuelle, entlang der Leitkurve beweg-te Generierungsebene

3 Leitkurve

4 Zwischenposition des generierenden Profils

5 Erzeugter Körper

Bild 12: Prinzip der Geometrieerzeugung mittels generierendem Profil und Leitkurve

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Zusätzlich können weitere (Zwangs-)Bedingungen für die Berechnung der Geometrie vorgegeben werden.

• Mit einer sog. Führungskurve (Spine) wird die Position des Profils auf der virtuell entlang der Leitkurve bewegten Generierungsebene bestimmt (Bild 9).

• Die Profilgröße kann entlang der Leitkurve skaliert, d. h. maßstäblich vergrößert und verkleinert wer-den. Beispielsweise ist das durch Vorgabe einer zweiten Führungskurve möglich (Nr. 7 auf Bild 14). Das Profil wird zwischen beiden Führungskurven „aufgespannt“.

6

6 Zusätzliche Zwangsbedingung durch Führungs-kurve

Bild 13: Prinzip der Geometrieerzeugung mittels generierendem Profil, Leitkurve und Führungskurve

• Die Berechnung der Körper- bzw. Flächengeometrie kann nur so weit erfolgen, wie Leitkurve und Füh-rungskurven einen Schnittpunkt mit der verschobenen Generierungsebene haben. Auf Bild 14 schnei-det die senkrecht zur Leitkurve stehende Ebene die zweite Führungskurve 7 nur bis zur eingezeichne-ten Grenzkurve 8.

7

8 7 Zweite Führungskurve

8 Grenzkurve für die Geometrieberechnung

Bild 14: Skalierung des generierenden Profils zwischen beiden Führungskurven

• Die Geometrie kann nicht berechnet werden, wenn keine eindeutige mathematische Lösung existiert, z. B. bei Überschneidungen der verschobenen Profilkurven. Das kann bei zu starker Krümmung der Leitkurve auftreten (Bild 15).

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Übereinanderklappen der Profil-kurve beim Verschieben entlang

der Leitkurve

Bild 15: Fehler bei der Geometriedefinition – Körper bzw. Fläche kann nicht berechnet werden

2.3.2 Körper und Flächen durch Verbinden von zwei oder mehr Profilen

Das zweite Prinzip ähnelt weitgehend dem ersten, nur dass auf ausgewählten Generierungsebenen un-terschiedliche Profile vorgegeben werden können. Das Ergebnis wird Verbindungs-, meist aber Loftflä-che/-körper genannt, in CATIA ab Release12 „Volumenkörper/Fläche mit Mehrfachschnitten“. Die Geo-metrie wird durch Verbinden von mindestens zwei Profilen erzeugt (Bild 16). Die Profile müssen planar sein bzw. es werden aus 3-dimensionalen Kurven automatisch 2D-Profilkurven berechnet. Auf Basis einer Leitkurve erfolgt die Berechnung der Geometriequerschnitte zwischen den Profilen. Die Leitkurve muss natürlich senkrecht zur jeweiligen Ebene der vorgegebenen Profile verlaufen. Das automatische Erzeugen einer solchen Leitkurve ist bei CATIA möglich. Wie bei Sweepgeometrie können zusätzliche Führungskur-ven als Zwangsbedingungen vorgegeben werden sowie darüber hinaus die Art der Verbindung der Profil-kurvenabschnitte.

Leitkurve

Leitkurve

P1

P4 P4

2 Führungskurven skalieren den Geometriequerschnitt zwischen den Profilen

P1 bis P4 vorgegebene, zu

verbindende Profile P3

P3 P2 P2

P1 Bild 16: Körper aus dem Verbinden von Profilen, links ohne Führungskurven, rechts mit zwei

Führungskurven, die einen Körperabschnitt entsprechend vergrößern.

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2.3.3 Körper und Abstandsflächen aus vorhandenen Flächen

Das dritte Grundprinzip umfasst das Erzeugen von Abstandsflächen, Schalen und Schichtdicken.

• Abstandsflächen (Offsetflächen) zu vorhandenen Flächen (Bild 17) Wird der Abstand größer als der kleinste vorhandene Flächenradius, muss an dieser Stelle eine scharfkantige Kontur erzeugt werden.

• Körper aus nicht vollständig geschlossenen Flächen (Bild 18) • Schalenförmige Körper • • Schale mit konstanter oder unterschiedlicher Wanddicke durch Entfernen von Teil-

Umgrenzungsflächen eines Körpers (Bild 19) • • Schichtdicke auf eine Fläche (Bild 20)

• Bearbeitungs-Aufmaßflächen als Schichtdicke auf Körperteilflächen zur Konstruktion von Rohteilen aus der Geometrie des (fertig bearbeiteten) Einzelteils

Abstandsfläche

Bezugsfläche

Abstand a

R1

scharfe Kante

Bild 17: Abstandsfläche mit a > R1

Bild 18: Körper aus einem beidseitig offenen Flächenverbund durch automatisches Ergänzen der ebenen Begrenzungsflächen

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Teilflächen

Schalenkörper

Basisfläche

Basiskörper Schalenkörper

Bild 20: Schalenförmiger Körper durch Auf-tragen einer Schicht auf eine Fläche

Bild 19: Schalenförmiger Körper aus massivem Körper durch teilweises Entfernen von Begrenzungs-flächen (z. B. Gusswandstärken erzeugen)

2.4 Grundregeln für Skizzen

Vorzugsweise sind positionierte Skizzen zu verwenden. Als Skizzierebene sollte vorzugsweise der Ebenentyp „Parallel durch Punkt“, als Punktyp „Koordinaten“ gewählt werden. Dazu kann auch zunächst ein Punkt auf einem Element erzeugt werden, entweder gleich als isolierter Punkt oder nachträglich mit RMT auf Punkt → Objekt Punkt → Isolieren. Nach Doppelklick auf den iso-lierten Punkt den Punkttyp von „Explizit“ in „Koordinaten“ ändern.

Skizzen zunächst als nicht verrundeten Polygonzug mit Befehl Profil erzeugen. Bemaßt werden die Eckpunkte des Polygonzuges, damit die Maße auch nach dem Verrunden erhalten bleiben.

Alle Maße sollten auf eine senkrechte und eine horizontale Konstruktionslinie bezogen werden. Nur diese Maßbezugslinien sind zum H-V-Koordinatensystem zu bemaßen. Sie sind so zu positi-onieren, dass bei keiner Modifikation Maße von einer auf die andere Seite der Maßbezugslinien verschoben werden können. Die Bemaßung der Maßbezugslinien sollte grafisch hervorgehoben werden, z. B. hellblau und Linienstärke 2. Bei vielen gleichen Maßen, z. B. Verrundungen durch Selektion mehrerer Eckpunkte bzw. eines Polygonzuges, sollte sich das steuernde Maß ebenfalls grafisch abheben, z. B. violett und Linienstärke 2.

Den Vorteilen von Skizzen

• kurzer, übersichtlicher Baum

• einfache Bemaßung und Modifikation durch Maßänderung

stehen folgende Nachteile gegenüber

• Freiformkurven (Splines) lassen sich in Skizzen nicht sinnvoll erzeugen.

• • Im Skizzierer steht keine Krümmungsanalyse zur Verfügung, zur Bewertung des Splinever-laufs muss die Skizze erst verlassen werden.

• • Das Zuweisen der Tangentenstetigkeit/-richtungen ist umständlich.

• • Krümmungsstetigkeit kann nicht vorgegeben werden. Dazu müssten erst die Krümmungsra-dien der Anschlusskurven außerhalb des Skizzierers mittels Analyse bestimmt werden. Da-nach können diese Krümmungsradien den Splinepunkten im Skizzierer zugewiesen werden. Damit sind die Krümmungen des Skizzen-Spline aber nicht assoziativ.

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Deshalb sind Skizzen im wesentlichen nur für kanonische Geometrie (Strecken, Kreisbogen, Ke-gelschnittkurven) geeignet, aber nicht für Freiformkurven.

Aus /5/, 6.5 Probleme mit Skizzenbedingungen:

• Maßbedingungen in Skizzen mit Bezug auf variable Körpergeometrie sind für Varianten-konstruktionen weitgehend ungeeignet. Die Maße werden nur als Betrag protokolliert, nicht aber mit Richtungsorientierung. Nach Modellvariation trägt CATIA Maße und Verrundungsradien häufig zur falschen Seite an. Das Modell kann nur nach größeren manuellen Eingriffen aktualisiert werden.

• Skizzen für robuste Variantenkonstruktionen sollten statt Maßbezügen zu 3D-Elementen nur Lagebe-dingungen enthalten, wie Kongruenz, Konzentrizität und Tangentialität. Im 3D erzeugte Elemente sind eindeutig bestimmt. Als Referenzgeometrie eignen sich insbesondere Ebenen, 3D-Linien und 3D-Punkte, die ggf. durch Transformationen mittels Benutzerparametern entsprechend positioniert wer-den können.

• Das Referenzieren auf 3D-Geometrie aus Skizzen ohne vorheriges Erzeugen von 3D-Projektionen bzw. 3D-Verschneidungen verkürzt Bearbeitungszeit und Baum, erschwert allerdings auch erheblich die Fehlersuche, weil die Information zu den Referenzelementen nur umständlich zu bekommen ist (RMT → Objekt ... → Definition → Mehr >> → Scrollbalken, weil sich Textfenster nicht aufziehen las-sen oder alternativ RMT → übergeordnete/untergeordnete Elemente bzw. Eltern/Kinder ab R14).

• Werden Skizzierebenen nicht vorher erzeugt und dann selektiert, sondern nur bei der Skizzenerzeu-gung definiert, kann das die Fehlersuche ebenso erschweren.

Aus /5/, 6.6 Skizzen in der Modellstruktur: • Werden mehrere Bauteile aus einer Skizze abgeleitet, beispielsweise die Einzelteile einer Schweiß-

baugruppe, sollten diese Skizzen mit anderer Referenzgeometrie im Baugruppen-Steuerteil (im Au-tomobilbau häufig „Adapter“ genannt) abgelegt und veröffentlicht sein.

• Profilskizzen werden beim Generieren von Körpergeometrie (Block, Tasche, ...) in der Regel automa-tisch unter dem Kind angeordnet und verdeckt geschaltet. Das automatische Umgruppieren und Ver-decken stört, wenn mehrfach auf die Skizze referenziert werden soll. Wird nach dem Aufruf des Be-fehls, z. B. Block, statt der Skizze mittels Profildefinition als Unterelement die Profilskizze selektiert, bleibt die Skizze sichtbar, solange der Baumzweig mit der eigentlichen Skizze im Ansichtsmodus An-zeigen ist.

Soll eine Skizze mehrfach an verschiedenen Positionen genutzt werden, lässt sich nach Kopie-ren und Einfügen des Skizzenduplikats mittels „Stützelement für Skizze ändern“ die Skizze an die neue Position versetzten. Vorher sollte aber innerhalb der Skizze im Baumzweig „Kanten ver-wenden“ geprüft werden, ob Bedingungen zu 3D-Elementen oder anderen Skizzen bestehen. Wenn diese Bedingungen an der neuen Skizzenposition nicht einzuhalten sind, dann zunächst im Skizzen-Baumzweig „Bedingungen“ die entsprechenden Lagebedingungen inaktivieren oder auch löschen und an der neuen Skizzenposition erneut zuweisen. Prinzipiell sollte deshalb eine Skizze möglichst auf keine oder nur wenige Elemente außerhalb der Skizze referenzieren.

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2.5 Skelettmodelle und Startmodelle

Zur Beschleunigung und Vereinheitlichung der Konstruktion können Modelle als Quasistandard vorgegeben werden. Es existieren keine einheitlichen Definitionen.

2.5.1 Skelettmodell

Ein sauberes Skelett enthält eigentlich kein Fleisch, analog ein Skelettmodell keine Geometrie.

• Zweck

• • Alle Nutzer einer abgegrenzten Gruppe sollen sich schnell in Modellen (Baugruppenmodelle unterschiedlicher Hierarchiestufen und Bauteilmodelle) zurechtfinden, die von einem anderen Bearbeiter erstellt wurden.

• • Einheitliche Modellstruktur für jeweilige Benutzergruppe, in V5 bezogen auf Strukturbaum

• • Einheitliche Benennung der Unterverzeichnisse / Strukturbaumzweige

• Aufbau und Inhalt

• • Zumindest Strukturbaum mit Baugruppen und Einzelteilen sowie Grobstruktur der Einzelteil-bäume vorgeben (in CATIA V5 Körper, Geometrische Sets, Geordnete geometrische Sets) und einheitlich benennen.

Zusätzlich können weitere Vereinheitlichungen festgelegt werden, z. B.

• • Geometrische Eigenschaften (Attribute) der Baumzweige, wie Farben für bestimmte Körper, Geometrische Sets und Geordnete geometrische Sets

• • Untergliederung der Parameter- und Beziehungszweige in Parameter- und Beziehungssets

• • Hauptkörper, Abzugskörper, Rohteilkörper, Geometrie für verschiedene Bearbeitungsstufen – u. U. einschließlich Benennung

• • Veröffentlichungen, z. B. Ursprungsebenen oder/und -koordinatensysteme

• • Sets für importierte Referenzgeometrie und für Fremdformate, wie V4-Dateien

2.5.2 Vorlagen-/Startmodell (für Bauteile und Baugruppen)

Werden zur Positionierung der zu erzeugenden Geometrie bereits Ebenen, Linien, Punkte u. a. Drahtgeometrie sowie ggf. benutzerdefinierte Koordinatensysteme in die „Skelettmodelle“ aufge-nommen, dann ist damit eigentlich schon der Übergang zum Start- bzw. Vorlagenmodell vollzo-gen. Solche Startmodelle gelten immer nur für einen eng abgegrenzten Konstruktionsbereich, z. B. Motor, Zylinderkopf, Mehrspindelbohrkopf, Umformwerkzeug. Oft handelt es sich dabei um Variantenkonstruktionen. • Bauteilvorlagen-/Bauteilstartmodell

• • basiert in der Regel auf einem Skelettmodell, das durch vordefinierte Geometrieelemente sowie Parameter und Beziehungen ergänzt ist.

• • kann, insbesondere zur Positionierung der zu erzeugenden Geometrie, bereits Drahtgeomet-rie, wie Ebenen, Linien und Punkte, sowie benutzerdefinierte Koordinatensysteme enthalten,

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die sich auch über Parameter an das aktuelle Modell anpassen lassen.

• • kann bereits Flächen und Körper enthalten, die sich in der Regel über Parameter an das ak-tuelle Modell anpassen lassen.

• Baugruppenvorlagen-/Baugruppenstartmodell kann auch bereits Baugruppen und Einzelteile als „Platzhalter“ samt assoziativer Verknüp-fungen enthalten. Diese „Platzhalter“ werden für die jeweils aktuelle Konstruktion ausge-tauscht, z. B. (Baugruppen-)Steuerteile samt Strak-/Referenzflächen.

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3 Vorinformation – von der Skizze zur Fläche

3.1 Zielstellung

Vor der Behandlung grundlegender Flächenfunktionen soll das prinzipielle Vorgehen am Beispiel der Dachkonstruktion für einen PKW (nur grob für prinzipielles Vorgehen) gezeigt werden. Mit dem Sketch-Tracer wird begonnen, um trotz sehr unterschiedlicher Vorkenntnisse möglichst allen Kursteilnehmern erst einmal etwas Neues zu zeigen. Vor der Konstruktion der ersten Kurven müssen allerdings allgemeine theoretische Grundlagen und Spezifika der CATIA V5-Freiformkurven behandelt werden.

3.2 Schrittfolge • Einlesen von Pixelgrafiken mit 2D-Skizzen auf die entsprechenden Ansichtsebenen in CATIA

• Maßstab der Pixelgrafiken ändern (Skalieren) auf 1 : 1

• Positionieren der maßstäblichen Pixelgrafiken zum Fahrzeugkoordinatensystem

Nach Behandlung der theoretischen Grundlagen zu Kurven wird später fortgesetzt mit

• Erzeugen von Roh-Raumkurven aus 2D-Kurven

• • Splines

• • FreeStyle Näherungs-Kurven

• Roh-Kurven zueinander feinpositionieren

• Geglättete Raumkurven erzeugen (und analysieren)

• Dachfläche mit einfachen CATIA-V5-Funktionen erzeugen

Im späteren Verlauf des Kurses wird das Modell vervollständigt.

• Dachrand-Flächen konstruieren

• Flächen zu Flächenverbund (Skin) zusammenfassen und Kanten verrunden

• Schiebedachausschnitt als Variante (nur, wenn noch Zeit verfügbar ist)

• Festkörper aus Flächenverbund erzeugen

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4 Sketch Tracer zur Konstruktion von Kurven nach Skiz-zen (Pixel-Grafiken)

4.1 Baugruppe Dachfläche und Teil für Orientierungsgeometrie • Maßskizze im Acrobat Reader öffnen CATIA_AF_WS2005 \Beispiele\BMW-

Dach\BMW_5er_Maszskizze.pdf

Problem: Kein Maßbezug zwischen Vorderachse und Fahrzeuglänge in x-Richtung → nach Einfügen und Skalieren der Draufsicht messen.

• Datei → neu → Produkt

• → „Produkt1“ umbenennen in „Dachflaechen“ RMT → Eigenschaften → Teilenummer _Dachflaechen_

• Neues Teil „Orientierungsgeometrie“ in der Baugruppe erzeugen

• Geordnetes geometrisches Set (GgS) oder Geometrisches Set (GS) einfügen

• • 3D-Mittellinien im Fahrzeug-Koordinatensystem

• • Mittellinien in x- und y-Richtung auf einer Ebene 1 mm oberhalb der x-y-Ebenen erzeugen, damit Linien oberhalb der einzufügenden Pixelgrafik-Draufsicht liegen und nicht verdeckt werden.

• • Seitliche Linien in x-Richtung entsprechend der Fahrzeugbreite (900 mm, ca. 5000 lg., aus „Verschieben“ x-Proj., dann Spiegeln)

4.2 Erste Skizze (Pixelgrafik) in eine Baugruppe einfügen • Auf Ansichtsebene für Pixelgrafik wechseln, z. B. xy-Ebene für Obersicht

(Pixelgrafik wird stets auf aktueller Bildschirmebene eingefügt). R12 –14 x-Achse senkrecht → Vor Einfügen der Pixelgrafik Koordinaten um 90° drehen mit RMT auf rotes Kompassquadrat → Bearbeiten → Ent-lang W Drehinkrement 90° Eventuell Ansicht → Benannte Ansichten → Hinzufügen „Draufsicht“ oder Achsensystem (x: 0 -1 0; y: 1 0 0; z: 0 0 1).

• Sketch Tracer starten

Bild 21: Ansichten

Bild 22: Umgebung Sketch Tracer

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• Ikone „Create an Immersive Sketch“/“Skizze in virtueller Realität erzeugen“ (R14-Unsinnsbenennung) → Verknüpfung (Link) zur externen Pixelgrafik → Pixelgrafik-Datei selektieren

• Falls eingefügte Pixelgrafik nur als graue Fläche dargestellt → Darstellungsmodus Schattierung mit Material erforderlich

4.3 Pixelgrafik skalien und positionieren • Eingeblendete Pixelgrafik bei Bedarf drehen am Bogens (5), d. h. eingeblendetes Koordina-

tensystem drehen. An Fahrzeugmittellinie orientieren. Nach Zoomen Feinausrichtung. Bei-spiel einer nicht ausgerichteten Grafik BMW_5er_Vorderansicht_schraeg.JPG.

• Eingeblendete Pixelgrafik skalieren (dazu mit Maustasten Bild entsprechend zoomen und Pixelgrafik-Nullpunkt (1) auf eine Bezugskante, Bezugspunkt (4) des Größen-Pfeils auf zwei-te Bezugskante)

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Bild 23: Pixelgrafik orientieren, skalieren und positionieren

• • Nullpunkt des temporären Achsensystems (1) auf Maßbezugskante/-punkt • • RMT auf rechten Rahmenpunkt (4) → Größen-Pfeil (2) → Bearbeiten → Fenster „Optimie-

rung/Tuner“ geöffnet. Alternativ nur Klick auf Maßzahl des Rahmens (4775 auf Bild 23).

• • Sollmaß eingeben, z. B. Fahrzeuglänge 4775 mm (Fahrzeugbreite 1800 mm weniger genau)

• • Mit Zoom-Pfeil (3) Mittelpunkt des Größen-Pfeils (4) auf Maßkante/-punkt des Sollmaßes, dabei Schrittgröße anpassen zum Feinpositionieren (Achtung! Beim Selektieren des Bogens (5) wird Achse geschwenkt, beim Selektieren des

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Bogenmittelpunktes (6) gezoomt und geschwenkt.)

• • Pixelgrafik zum Fahrzeug-Koordinatensystem ausrichten Nullpunkt des temporären Achsensystems auf gewünschten Pixelgrafik-Nullpunkt verschie-ben, z. B. Mitte Vorderachse, und auf Pixelgrafik-Achse ausrichten. Fahrzeugmitte verläuft nicht genau durch BMW-Emblem → nach seitl. Begrenzungslinien ausrichten.

• • Tuner-Fenster Schließen

• Bei Erfordernis Pixelgrafik-Einblendung über die Eckpunkte (7) und (8) beschneiden • Fenster Sketch Parameters OK

4.4 Orientierungshilfe für Pixelgrafiken der nachträglich einzufü-genden anderen Ansichten

• Draufsicht-Hilfsgeometrie auf der Ebene bei z = 1 mm ergänzen.

• • Vorn Linie Punkt-Richtung, gespiegelte Ausdehnung in y-Richtung, Abstand 900 mm. Punkt im Liniendialog erzeugen, auf Kurve x-Proj., Punkt möglichst genau auf Grenzlinie des vorde-ren Stoßfängers.

• • Diese Linie um Fahrzeuglänge 4775 mm „Verschieben“

• • 3D-Bedingung zwischen y-Achse und Vorderkante (Kle 862,5 mm)

• Zusätzlich in den Eckpunkten senkrechte Linien zur Grob-Kontrolle der Lage und Größe der zusätzlich einzufügenden Pixelgrafiken, die nicht immer hinreichend kompatibel sind.

4.5 Weitere Pixel-Grafiken einfügen • Ansicht wechseln zum Einfügen der nächsten Pixelgrafik, Vorgehen wie oben

• Bei aktivierter Applications-Pixelgrafik Selektion der Grafik bei FOCUS OFF ⇒ weißer Rahmen. Zeiger auf Rahmen ⇒ Pfeile → am Rahmen ggf. senkrecht zur Bildebene in andere Position schie-ben (Bild 24)

Bild 24: Verschieben der Pixelgrafik Seitenansicht aus der x-z-Ebene

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• Seitenansichts-Pixelgrafik • Vorderansichts-Pixelgrafik

• Rückansichts-Pixelgrafik, vorher ggf. Vorderansicht verdeckt schalten

Vor dem Zeichnen der Dachkurven, die natürlich „glatt“ sein sollen, muss Klarheit über die zweckmäßigen Kurventypen bestehen.

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WH Zwickau Maschinenbau/Kfz-Technik

Werkzeugmaschinen CATIA V5 – Aufbaukurs Flächen WZM/UZAW

Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig


5 Theorie zu Kurven und Flächen

5.1 Vorbemerkung

Ein Konstrukteur wird sich wenig für die mathematischen Grundlagen interessieren. Er will wis-sen, wie er Kurven und Flächen mit der erforderlichen Qualität [tangentenstetig (G1 – mit Krüm-mungssprung), krümmungsstetig (G2 – mit Krümmungsknick) oder auch mit stetigem Krüm-mungsgradientenverlauf (G3)] erzeugen und modifizieren kann. Kenntnisse muss der Konstruk-teur aber beim Bearbeiten von durch Kontrollpunkte o. -polygone definierten Freiformkurven dar-über haben, wie sich die Kontrollpunktverschiebung auswirkt, um z. B. G3-stetige Kurven zu mo-dellieren.

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Bild 25: Tangentenstetige Verrundung (G1) mit R50-„Ecke“

Bild 26: Tangentenstetige Verrundung (G1) mit Spline, Rmin50

Bild 27: Krümmungsstetige Verrundung (G2) mit Spline, Rmin50

Bild 28: Krümmungsgradientenstetige Verrundung (G3) mit FreeStyle-NUBS-Kurve (CATIA NUPBS), für Verrundungsanlauf etwas verlängert, Rmin50

Manuskript\Bilder zum Manuskript\G1_G2_G3-Test.CATPart

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Ob sich die mit viel Aufwand erstellten G2- oder gar G3-stetigen Flächen am fertigen Blechform-teil wiederfinden, ist äußerst fraglich (Interpolation der NC-Steuerung, Schleppfehler, elastische Verformung von Maschine und Fräswerkzeug, manuelle Nacharbeit der Werkzeugmacher, Blechrückfederung usw.). Die Abstandsunterschiede im An- und Auslaufbereich der Verrundun-gen mit Splines und NUBS sind nicht sehr groß.

Rmin 50,000 mm beide Splines

Bild 29: Maximaler Abstand etwa 1 mm zwischen G2-Spline und G1-Spline

Rmin 50,055 mm bei G3-NUBS mit Verrundungsanlauf Rmin 49,408 mm bei (kürzerem) G2-Spline ohne Verrundungsanlauf

Bild 30: Maximaler Abstand etwa 0,02 mm zwischen G2-Spline ohne und G3-NUBS mit Verrundungsanlauf bei annähernd gleicher Kurvenkontur im Scheitel

Rmin 50,055 mm bei G3-NUBS mit Verrundungsanlauf Rmin 50 mm bei G2-Spline mit gleichem Verrundungsanlauf

Bild 31: Maximaler Abstand etwa 0,51 mm zwischen G2-Spline und G3-NUBS, beide mit Verrundungsan-lauf, etwa bis 0,1 mm im „Anlaufbereich“

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5.2 Allgemeine Typen von Freiformkurven

Für Flächenkonstruktion und -qualität haben Art und Form der Kurven entscheidende Bedeu-tung. Nur glatte Kurven ergeben glatte Flächen! Statt mit einfachen, durch kanonische Glei-chungen beschriebenen Kurven, wie Kreisbogen und Kegelschnitten, werden kompliziertere Flächen mittels Freiformkurven konstruiert. In der Regel werden Freiformflächen und damit die zugrundeliegenden Freiformkurven im Raum durch Konstruktions- oder Abtastpunkte an ei-nem Modell definiert.

Eine exakt durch alle Punkte laufende Kurve kann sehr wellig sein, eine glatte Kurve große Ab-weichungen zu den Punkten haben.

Bild 32: Freiformkurven verschiedener Glät-tung mit mehr oder weniger exakter Annähe-rung an die Punkte

Als Kompromiss werden in der Regel

• nur ausgewählte (Anschluss-)Punkte festgelegt, durch welche die Kurve laufen muss,

• an ausgewählten Punkten Tangenten- oder/Tangenten- und Krümmungsbedingungen fixiert,

• größtzulässige Abstände der Kurve von den Punkten vorgegeben (Toleranzkreis-/-kugel-∅),

• Kurven und Flächen interaktiv oder mit speziellen Algorithmen rechnerintern nachträglich ge-glättet.

Gegenüber V4 bei V5 weniger individuelle Möglichkeiten, aber ab V5 R14 zumindest wieder ver-schiedene Glättungsvarianten. Leider Glättungsmodi noch nicht hinreichend dokumentiert.

5.2.1 Bedingungen

• Punktbedingung – Kurve muss genau durch diesen Punkt laufen,

• Tangentenbedingung – Tangentenrichtung an der Stelle des Punktes, wobei die Punktbe-dingung nicht eingehalten werden muss,

• Krümmungsbedingung – vorgegebener Krümmungsradius am Punkt ist einzuhalten, dabei ist Tangentenbedingung vorausgesetzt, in V5 auch Tangentenspannung.

(Rand-)Bedingungen zwischen aneinander stoßende Kurven

• Lagestetigkeit (G0) – Endpunkt P1q der Kurve q identisch mit Anfangspunkt P0 q+1 der Kurve q + 1

• Tangentenstetigkeit (G1) – Tangentenrichtungen der Kurven in P1q und P0 q+1 identisch

• Krümmungsstetigkeit (G2) – Krümmungsradien der Kurven in P1q und P0 q+1 identisch

• Krümmungsgradient (G3) – Gradient der Krümmungsänderung der Kurven in P1q und P0 q+1

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identisch und nicht zu groß. Wichtig für symmetrische Class-A-Flächenhälften, die an Fahr-zeug-Mittelebene gespiegelt werden.

5.2.2 Kurvendefinition

Kurzfassung; ausführlicher in /2/, /3/ und /6/.

Kurven können durch Polynome beschrieben werden, so z. B. eine planare Kurve n-ten Grades zwischen den Punkten P0 und P1 in der x-y-Ebene durch das Polynom (vom Grad n, der im Po-lynom vorkommenden höchsten Potenz)

.xC...xCxCxCCy nn

33

2210 ⋅++⋅+⋅+⋅+= (1)

Aus der Polynomkurve 3. Grades zwischen P0 und P1 im Bild 33 mit den konstanten Koeffizien-ten Ci

32 x0002,0x015,0x6,09,1y ⋅−⋅−⋅+−= (2)

wird durch Normierung der Koordinatenwerte auf die größten Abstände zwischen P0 mit den Koordinaten x0 und y0 sowie P1 mit x1 und y1 und Einführen der relativen Koordinaten

01

0

01y

01x PbisPvonKurveLänge

Pbis)t(PvonKurveAbschnittLänget,yy

yt,xx

xt =−Δ

=−Δ

= (3)

ein parametrisiertes Polynom, auch als normierte Kurve bezeichnet (ARC in V4) im Bild 33 rechts eine planare normierte Kurve 3. Grades.

Δx

Δy

y(P)

y1

y0

y

xx0 x1

P0

P(x, y)

P1 P1

P(t)

P0

t y

t (P)y

x(P)

t (P)x

tx

tParametrisierung

Bild 33: Polynomkurve (links) wird durch Parametrisierung zur normierten Polynomkurve

Für jeden Punkt P(t) einer räumlichen Kurve lassen sich mit der relativen Koordinate t die zuge-hörigen Koordinatenwerte x, y, und z aus den Randbedingungen errechnen über

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xt

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01x

⋅++⋅+⋅+⋅+=−Δ

=

⋅++⋅+⋅+⋅+=−Δ

=

⋅++⋅+⋅+⋅+=−Δ

=

(4)

Der Polynomgrad n errechnet sich aus der Anzahl der einzuhaltenden Bedingungen zB.

Polynomgrad = Anzahl der Bedingungen -1 Ordnung der Kurve o = Anzahl der Bedingungen

(5) 1o1zn B −=−=

• Eine zwei Punkte verbindende Kurve, die in ihren beiden Endpunkten an zwei benachbarte Kurven

• • punktgenau und tangentenstetig anschließen soll (2 Punkt-, 2 Tangentenbedingungen → zB = 4) muss den Polynomgrad n = 3 haben,

• • punkt-, tangenten- und krümmungsstetig anschließen soll (2 Punkt-, 2 Tangenten-, 2 Krümmungsbedingungen → zB = 6) muss den Polynomgrad n = 5 haben (Kurvenstücke Spline 5. Grades bzw. 6. Ordnung).

• Eine Kurve durch 4 Punkte (4 Punktbedingungen), die an zwei benachbarte Kurven tangen-ten- und krümmungsstetig anschließen soll (2 Tangenten-, 2 Krümmungsbedingungen) und im Punkt 2 eine Tangentenrichtung einhalten soll (1 Tangentenbedingung) → zB = 9 Bedin-gungen, muss den Polynomgrad n = 8 haben, wenn sie nur aus einem Kurvenstück bestehen soll.

5.2.2.1 Spline

Sehr komplexe Kurven über viele Punkte im Raum würden ein Polynom sehr hohen Polynom-grades ergeben. Deshalb werden solche Kurvenzüge zweckmäßig aus Kurvenstücken zu-sammengesetzt, die stückweise zwischen je zwei Punkten den Polynomgrad n = 5 aufweisen. Der Spline verläuft durch alle Punkte tangenten- und krümmungsstetig . Er kann also sehr wellig sein. Durch Freigabe von Bedingungen kann der Spline u. U. nachträglich geglättet werden (in V4 umfassende Möglichkeiten, in V5 sehr begrenzt, z. B. durch Modifikation der Punktkoordina-ten oder Kontrollpunktverschiebung, diese allerdings ohne Assoziativität).

5.2.2.2 Bézierkurve

Freiformkurve, die durch ein die Bézierpunkte (auch „Kontrollpunkte“) verbindendes Bézier-Polygon (auch „Kontrollpolygon“) definiert ist (Bild 34).

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P0

P1

P2

P3

Bézier-Kurve

Bézier-Polygon

Bézierpunkt

Bild 34: Elemente der Bézierdarstellung

Die Basisfunktionen der Bézierkurven (auch „integrale Bézierkurven“ /2, S. 115/) sind die Bern-stein-Polynome, die sich aus der binomischen Formel

n1n

mmn22n1nnn

bban...

ba!m

)1mn(...)2n)(1n(n...ba!2

)1n(nbana)ba(

++

++−−−

++−

+=+

−

−−−

(6)

bzw. in der Kurzform

(7) ∑=

−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=+

n

0i

iinn bain

)ba(

nach den Substitutionen a = 1 - t und b = t

(8) ∑=

−−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=+−=

n

0i

iinn t)t1(in

]t)t1[(1

als Summanden der Gleichung (7) ergeben zu

. (9) t)t1(in

)t(in

B iin−−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Nach Einführen der Vektoren der Bézierpunkte bi (vgl. /2, S. 117 ff./) bzw. der Koordinaten (xi, yi , zi) der Bézierpunkte Pi ergibt sich das Bézierpolynom, aus dem sich die Koordinatenwerte der Punkte P(t) auf der Kurve x, y und z berechnen lassen. Exemplarisch ergeben sich für ein Bézier-Polygon mit 6 Bézierpunkten P0 bis P5, d. h. 5. Grades, die Koordinatenwerte der Kur-venpunkte aus (10)

x = x0(1-t)5 + 5x1(1-t)4t + 10x2(1-t)3t2 + 10x3 (1-t)2t3 + 5x4(1-t)t4 + x5t5,

y = y0(1-t)5 + 5y1(1-t)4t + 10y2(1-t)3t2 + 10y3 (1-t)2t3 + 5y4(1-t)t4 + y5t5, (10)

z = z0(1-t)5 + 5z1(1-t)4t + 10z2(1-t)3t2 + 10z3 (1-t)2t3 + 5z4(1-t)t4 + z5t5.

Zur Berechnung der Koeffizienten der Polynome auf Bernstein-Basis dient der de Casteljau-

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Algorithmus (/2, S. 121 ff./). Die zugrundeliegende lineare Interpolation kann grafisch anhand von Bild 35 erläutert werden.

P01

P12

P012

P23

P123

P(t=0,4)

P0

P1

P2

t

1-t

t1-t

t

1-t

t

1-t

t

1-tt

1-t

P3

Bild 35: Bézierkurve mit Bézier-Polygon und grafischer Darstellung des Verfahrens der fort-laufenden linearen Interpolation

Die Seiten des Bézier-Polygons haben die normierte Länge 1 (Koordinate t läuft von 0 bis 1). Werden die Polygonseiten im Verhältnis (1-t) : t geteilt und die entstehenden Teilungspunkte durch Strecken verbunden, die wiederum im gleichen Verhältnis geteilt werden, ergibt sich als letzter Teilungspunkt der gesuchte Kurvenpunkt P(t), im Bild 35 für

4,0PPP)t(P

PPPP

PPPP

PPPP

PPPP

PPPPt

012123

012

1223

12123

0112

01012

23

223

12

112

01

001 ======= .

Die Bézierkurve hat folgende wesentliche Eigenschaften:

1. Die Kurve beginnt exakt im ersten und endet exakt im letzten Punkt des Bézier-Polygons.

2. Der erste und der letzte Polygonzug entsprechen der Tangente am Kurvenanfang bzw. -ende.

3. Die ersten drei Punkte bestimmen die Kurvenkrümmung am Anfang, die letzten drei am En-de.

4. Die Kurve befindet sich in der konvexen Hülle des Bézier-Polygons (Bild 36).

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Bild 36: Konvexe Hülle Bild 37: Polygon und Kurve konvex

Bild 38: Polygon nicht konvex,Kurve konvex

P2*

P2

alte neueKurve

Polygon und Kurve können konvex (Bild 37), Polygon nicht konvex und Kurve konvex (Bild 38) oder beide nicht konvex (Bild 39) sein.

Bild 39: Kurve mit Wendepunkt

Bild 40: Auswirkung der Verschiebung eines Bézierpunktes

Hat die Bézierkurve einen Wendepunkt, dann hat auch das Polygon mindestens ei-nen Wendepunkt /2, S. 129/ (Bild 39).

Wird ein Bézierpunkt von nach verschoben, verschieben sich alle Kurvenpunkte parallel zum Richtungspfeil von nach (

2P *2P

2P *2P Bild 40).

Einer gleichen Kurve kann ein höherer Polynomgrad zugewiesen werden (Graderhöhung). Da-mit erhöht sich die Zahl der Freiheitsgrade, wodurch sich die Kurve beim interaktiven Arbeiten u. U. besser verändern lässt. Der Polynomgrad sollte aber nicht höher als erforderlich gewählt wer-den. Mit zunehmendem Polynomgrad kann sich die Welligkeit der Kurve erhöhen. Bei fortlaufen-der Graderhöhung nähert sich das Bézier-Polygon der Kurve immer weiter an.

5.2.2.3 B-Spline

Die Kurvendarstellung durch B-Splines kann als Bézierkurvendarstellung aufgefasst werden, bei der die Bernsteinpolynome durch die Basis-(B)-Spline-Kurven ersetzt sind /6, S. 26 ff./.

1. B-Spline-Kurven sind lokal definiert

Der Nachteil von Polynom-, Bézierkurven und Splines liegt darin, dass sich bei Veränderung ei-nes Stützpunktes die gesamte Kurve ändert. Bei B-Splines ist die Kopplung des Polynomgrades

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an die Anzahl der Stützstellen aufgehoben. B-Splines sind lokal änderbar. Der Einfluss eines Kontrollpunktes ist auf wenige Basispolynome beschränkt. Die Verschiebung eines Kontroll-punktes verändert s = n+1 Bereiche der Kurve (s … B-Spline-Kurvenstücke bzw. „Segmen-te“), wobei n der gewählte Polynomgrad ist. Allerdings kommt dieser Vorteil nur bei stark seg-mentierten Kurven zum Tragen.

Analog (5) gilt für die B-Spline-Kurvenstücke:

Anzahl der Bedingungen für B-Spline-Kurvenstück zB = Ordnung o der Basissplinekurve.

Bei Verschiebung eines Punktes werden verändert bei einem Polynomgrad der Basis-Splines von n = 5 (Kurve 6. Ordnung, o = 6) und Unterteilung der Kurve in: • s ≤ 6 B-Spline-Kurvenstücke (Segmente) → gesamte Kurve geändert • s =9 B-Spline-Kurvenstücke → 6 B-Spline-Kurvenstücke geändert

2. Einfügen neuer Kontrollpunkte ist möglich, ohne den Polynomgrad der B-Spline-Kurve(nstücke) zu erhöhen.

3. Die B-Spline-Darstellung benötigt weniger Kontrollpunkte als die Beziér-Spline-Kurve, wo-durch die rechnerinterne Verarbeitung vereinfacht wird /2/ und CATIA-spezifisch S. 51.

5.2.2.4 NURBS-Kurve

Prinzipiell können mathematische Kurvendefinitionen auch in rationaler Form, also mit einem Zähler- und einem Nennerpolynom definiert werden, z. B. Bézierpolynom : Bernsteinpolynom. Die rationale Darstellung bietet den Vorteil einer größeren Flexibilität der Kurven bei gleichem Polynomrad /6, S. 32/.

(Mathematisch kann jede Zahl und jedes Polynom als rationaler Ausdruck mit dem Nenner 1 in-terpretiert werden. Das wird aber in der Computergrafik in der Regel nicht als rationale Form ver-standen.)

NURBS Non Uniform Rational B-Spline Curve (Nicht-gleichmäßige rationale Basis-Spline-Kurve), Abstand der Knotenvektoren muss nicht gleich sein (nicht äquidistant). Gezieltes Einbringen von Unstetigkeiten in V4 durch „Knotennummerwiederholung“

URBS Uniform: Gleichmäßig („gewöhnlich“), Uniform Rational B-Spline Curve (gewöhnliche rationale Basis-Spline-Kurve), Knotenvektoren sind äquidistant (mit Ausnahme der Mehrfachknoten am Rand), d. h. krümmungs- u. tangentenstetige Kurve, Spezialfall der NURBS.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/VF1001_Stud.pdf

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Analog Gleichung (10) für die Berechnung der Koordinatenwerte von Bézierkurven ergeben sich die Koordinaten einer gewöhnlichen rationalen B-Spline-Kurve 5. Grades (6. Ordnung) zu

54322345

55

44

323

232

41

50

t t)t-5(1 tt)-(1 10 tt)-10(1 tt)-5(1 t)-(1

tx t)t-(15x tt)-(1 10x tt)-(110x tt)-(15x t)-(1xx+++++

+++++= ,

,t t)t-5(1 tt)-(1 10 tt)-10(1 tt)-5(1 t)-(1

t y t)t-(15y tt)-(1 10y tt)-(110y tt)-(15y t)-(1yy 54322345

55

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41

50

+++++

+++++= (11)

54322345

55

44

323

232

41

50

t t)t-5(1 tt)-(1 10 tt)-10(1 tt)-5(1 t)-(1

tz t)t-(15z tt)-(1 10z tt)-(110z tt)-(15z t)-(1zz+++++

+++++= .

Aus einer gewöhnlichen rationalen B-Spline-Kurve wird eine NURBS-Kurve, wenn die Kontroll-punkte mit einem Gewichtungsfaktor gi belegt werden und mindestens einer (der stets positi-ven, gi > 0) Gewichtungsfaktoren gi ≠ 1 gewählt wird.

Das Verändern der Gewichtungsfaktoren erlaubt eine feinfühligere Verformung der Kurve als ei-ne Verschiebung der Kontrollpunkte.

Für die Kurvenpunkte der NURBS-Kurve errechnen sich damit die Koordinatenwerte, beispiels-weise x, aus

.t g t)t-(15g tt)-(1 10g tt)-(110g tt)-(15g t)-(1g

txg t)t-(1x5g tt)-(1 x10g tt)-(1x10g tt)-(1x5g t)-(1xgx 55

44

323

232

41

50

555

444

3233

2322

411

500

+++++

+++++= (12)

Eine NURBS-Kurve wird durch die Kontrollpunkte bzw. das Kontrollpolygon definiert. Sie besteht aus mehreren normierten Kurvenstücken (ARC in V4 mit gleichem Polynomgrad und gleicher Knotenfolge, Segment in V5) zwischen den Stützpunkten o. Knoten.

Anzahl der Kurvenstücke s = Anzahl der Kontrollpunkte NKP - Polynomgrad n der Kurvenstücke (meist 3 oder 5) - Anzahl der Unstetigkeiten zu

uKP znNs −−= (13)

Anzahl der Stützpunkte bzw. Knoten k der Kurve = Anzahl der Kurvenstücke s+ 1

1 (14) znN1sk uKP +−−=+=

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1

2

3

3*

4

5

6

7

ARC

ARC

ARC

ARC

Kontrollpunkte von 1 bis NKP

Stützpunkte (Knoten)

Kontrollpolygon

Kontrollpunktzahl für gesam-te Kurve NKP = 7

Polynomgrad n = 3

Unstetigkeiten zu = 0, d. h. in-tern krümmungsstetig zwi-schen den Kurvenstücken

s = 7 - 3 - 0 = 4

k = 7 - 3 - 0 +1 = 5

⇒ 4 Kurvenstücke, 5 Knoten

Bild 41: NURBS-Kurve vor und nach Kontrollpunktverschiebung von 3 zu 3*

P0

P1

P2

P3

g = 11

g = 31

g = 101

Im Gegensatz zur parallelen Verschiebung der Kurvenpunkte gem. Bild 40 bei Kontrollpunktver-schiebung wandern bei Erhöhung des Gewichts eines Kontrollpunktes alle Kurvenpunkte auf den Kontrollpunkt zu, bei Verminderung des Gewichts entfernen sich die Kurvenpunkte vom Kontroll-punkt (Bild 42 nach /2, S. 146/).

Bild 42: Wirkung der Gewichtsveränderung

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5.3 Flächendefinition

Analog zu den Kurven lassen sich auch Flächen(-stücke) mathematisch beschreiben. Die Koor-dinatenrichtungen entlang der Isoparametrischen werden in der Regel mit u und v bezeichnet. In normierter Form laufen die Koordinatenwerte von 0 bis 1.

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Bild 43: Flächenstück als parametrisiertes Poly-nom entlang der zwei normierten Parame-ter u und v

Werden die Polynome, welche die Fläche beschreiben, ersetzt durch • Bernsteinpolynome, wird das Flächenstück zum Bézier-Patch mit dem Bézier-Polygonnetz, • B-Splines, wird das Flächenstück zur B-Spline-Fläche, • NURBS-Kurven, wird das Flächenstück zur NURBS-Fläche.

Grundsätzliche Aspekte • Komplexe Flächen zweckmäßig aus Teilflächen aufbauen. • Teilflächen möglichst mit 4 Begrenzungskurven, da Flächen mit 3 Eckpunkten schlechte

Qualität (entartete Flächen mit 4 Eckpunkten durch Zusammenfallen zweier Punkte). • Bei Projektion einer Kurve auf eine Fläche kann ein Stetigkeitsverlust auftreten (krümmungs-

stetig G2 → tangentenstetig G1, tangentenstetig G1 → nur Punktübereinstimmung G0). Be-vorzugt Projektion entlang einer Richtung anwenden, weil dabei weniger Unstetigkeiten ent-stehen. Bei der Projektion in CATIA V5 als Glättung G1 o. G2 wählbar. Gegenüber R14 bei R16/17 eingeschränkte Möglichkeiten.

• Kurven und Flächen haben eine Orientierung (Kurvenrichtung, Flächen u-, v-Richtung und damit auch Richtung der Flächennormale). Wird das nicht beachtet, kann es manchmal (ma-thematische) Probleme am Flächenanschluss geben.

Beispiel: Rotationsfläche über 180° zusammenfügen mit Loft (Rot-Flaechenorient.CATPart. Drehung des u-v-Koord-syst. um Scheitelpunkt zeigen. Gespiegelte Profilkurven in den Skiz-zen Rot-Flaechenorient_gespiegProfilkurv.CATPart → 2 Flächenstücke, Ordnung in v nur 4 statt 8)

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Rot-Flaechenorient_gespiegProfilkurv.CATPart

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Alternativ Rotationsfläche nur über 90° und diese Fläche an der Mittelebene spiegeln.

Bild 44: Unterschiedliche Orientierung der 180°-Rotationsfläche am Flächenanschluss

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6 Assoziative Freiformkurven in CATIA V5

6.1 Kurven verschiedenen Typs durch Punkte definieren

Beispiel: 3D-Kurventypen_Start.CATPart bzw. 3D-Kurventypen_Ergebnisse.CATPart

Deutlich andere Form bei den Typen Näherungs- u. Kontrollpunkte nach Release-aktualisierung auf R14!

FreeStyle 3D-Kurven: Nur bei rotem Fangkreis Punkt selektieren!

„N“ an der Kurve ist Zahl der Kontrollpunkte für die gesamte Kurve.

„Max. Grade“ in der Eingabemaske wirkt je nach Kurventyp unterschiedlich (siehe S. 50!).

• FreeStyle 3D-Kurve „Durch Punkte“ (Spline, Krümmungsanalysen) • FreeStyle 3D-Kurve „Näherungspunkte“ („Grad“, Messwerte der Abstände Punkte – Kurve) • FreeStyle 3D-Kurve „Kontrollpunkte“ • GSD-Spline durch (max. ca. 3 Punkte, Tangentenrichtung u. Spannung variieren)

Geometrieinformationen und Anzeige der Kontrollpolygone nach Kurvenerstellung.

Bild 45: Anzeige des Kontrollpolygons und der Segmentbegrenzungspunkte

Kontrollpunkte Segmentbegrenzungspunkte

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/3D-Kurventypen_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/3D-Kurventypen_Ergebnisse.CATPart

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6.2 Kurven-Krümmungsanalyse Kurven hinsichtlich Krümmung analysieren

Bild 46: Krümmungsanalyse der Kurve

Näherungskurven hinsichtlich des Abstandes zwischen Punkten und Kurve in Abhängigkeit der Ordnung (Polynomgrad + 1) analysieren. Dazu • Abstand messen und Messung beibehalten bzw.

• schneller, aber weniger aussagekräftig FreeStyle-Abstandsanalyse

• • Als erstes Set die Kurvenpunkte selektieren (Strg oder Verzeichnis mit ausschließlich Punk-ten), als zweites Set die Näherungskurve.

• • Normalabstand • • Farbskala der Krümmungslinien ermöglicht Eingabe von max. und minimalen Werten

6.3 Kurven durch Punkte mit Tangentenstetigkeit zu Anschluss-kurven definieren

• FreeStyle 3D-Kurve „Durch Punkte“. (Spline, Krümmungsanalysen) • FreeStyle 3D-Kurve „Näherungspunkte“, etwas verbessert und zusätzlich Glättungsmöglich-

keiten ab R14 • • Baumzweigselektion mit RMT ⇒ alle 4 Punkte, aber danach Tangentenstetigkeit kompliziert.

Schrittfolge zur komplizierten, nachträglichen Festlegung der Tangentenstetigkeit:

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1. Kurve aktiviert, RMT auf ersten Kurvenpunkt → Tangentenstetigkeit vorgeben

2. Tangentenpfeil aktivieren, RMT auf Pfeil → An Elementen einrasten

3. Pfeil am entsprechenden Schwenkbogen auf das Element drehen, zu dem Tangenten- stetigkeit festgelegt werden soll. Mauszeiger muss sich außerhalb des Schwenkbogens befinden, dann wird beim Überfahren einer Linie/Kurve der Text eingeblendet „An dieser Richtung einrasten“ → Loslassen der LMT → Tangentenrichtung übernommen. OK oder anderen Kurvenpunkt aktivieren, sonst wird zusätzlicher Kurvenpunkt eingefügt. Achtung!!! Von Kurven wird die Tangentenrichtung am Kurvenpunkt übernommen, an dem LMT losgelassen wurde, d. h. keine Tangentenstetigkeit zum Kurvenanfangspunkt. Also ggf. zuerst im Anschlusspunkt der Kurve tangentiale Linie erzeugen.

Mit Doppelklick wird Tangentenrichtung invertiert. • • Zweckmäßigere Tangentenstetigkeitsvorgabe zu Nachbarkurven:

1. Statt ersten Punkt nur Anschlusskurve selekt. → Punkt auf Kurve ist zunächst u. U. nicht Endpunkt

2. Nach Selekt. weiterer Kurvenpunkte letzten Punkt auf Anschlusskurve der anderen Seite erzeugen. → Sofort möglich mit RMT → Tangentenstetigkeit vorgeben, d. h. Tan-gente an Kurve im jeweiligen Punkt. Danach Endpunkt an dem eingeblendeten Doppel-pfeil auf Anfang der Anschlusskurve verschieben.

3. Nach Definition der Kurve gleiches Verschieben für ersten Punkt möglich.

Doppelklick auf Tangentenpfeil zum Invertieren.

RMT auf Zahl für Tangentenlänge → Bearbeiten ⇒ 1 mm • • „Max Grade“ 6 (CATIA-Standardwert für Krümmungsstetigkeit zwischen Kurvenstücken) ist

gedimmt → RMT auf N:6 → Automatische Reihenfolge ⇒ Max Grade modifizierbar. Zunächst nur 1 Segment. [„Grad“ ist laut Geometrieinformationen im FSS Ordnung des Kurvenstückes/Segments nicht Polynomgrad!]

• • Messwerte der Abstände Punkte zur Kurve, Messwert beibehalten, Ergebnisanzeige etwas von Kurve wegziehen.

• • Anschlussbedingungen der Kurve zu Nachbarkurven analysieren mit Kurvenverbindungs-überprüfung , Tangente u. Krümmung.

• • Dann „Grad“ modifizieren ⇒ Kurvenform und Punktabstände ändern sich. • • Punkt als Bogenbegrenzung festlegen ⇒ Zahl der Segmente und N automatisch erhöht • FreeStyle 3D-Kurve „Kontrollpunkte“ (Tangentenrichtungen nur durch zusätzlichen zweiten

und vorletzten Kontrollpunkt auf den Kurventangenten möglich. Erklärung unter Bézierkurve auf S. 38, wenn auch FSS wahrscheinlich (?) mit NUBS arbeitet.)

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• GSD-Spline durch (max. ca. 3) Punkte, Tangentenrichtung u. Spannung variieren • • Bedingungstyp: „Explizit“ mit Tangentenlinie an Kurve bzw. besser gleich • • Bedingungstyp: „Von Kurve“ • • Alternativ Krümmungsstetigkeit in beiden Endpunkten • • Krümmungs- und Kurvenverbindungsanalyse

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6.4 Kurven modifizieren

Je nach Kurvenerzeugungstyp sind nach Doppelklick auf die Kurven und Positionieren des Mauszeigers über einem Punkt mit RMT ⇒ Kontextmenü die folgenden Optionen verfügbar:

Typ der FreeStyle-3D-Kurve Modifikationsmöglichkeiten über Kontextmenü (auch „Direktaufrufmenü“) Durch Punkte Kontrollpunkte Näherungspunkte

Bearbeiten X X X

Diesen Punkt beibehalten X X X

Tangentenstetigkeit vorgeben X X

Krümmung vorgeben X X

Als Bogenbegrenzung festlegen(Segment-) X

Diesen Punkt entfernen X X X

6.5 Spezielle CATIA V5-Definitionen

CATIA V5 arbeitet mit dem Begriff Zelle.

Eine einzellige Kurve ist eine krümmungsstetige Kurve, die nur einen Anfangs- und End-punkt (vertex Endpunkt, Scheitelpunkt) hat. Die einzellige Kurve kann aus einem oder mehreren Kurvensegmenten (Bogen bzw. ARC) bestehen. Die Kurvensegmente müssen in den die Kurve definierenden Punkten krümmungsstetig aneinander anschließen. An jedem kurveninternen Be-grenzungspunkt des Bogens müssen also je drei Randbedingungen erfüllt sein, Punkt-, Tangen-ten- und Krümmungsübereinstimmung. Daraus folgt für den Bogen mit zwei den Bogen begren-zenden Punkten die mathematische Beschreibung des Bogens durch ein Polynom 6. Ordnung mit dem höchsten Polynomgrad 5.

Ein Kurvenzug aus mehreren krümmungsstetig aneinander anschließenden, in sich krümmungs-stetigen Kurven, die mit dem Befehl Zusammenfügen topologisch vereint wurden, ist mehrzellig. Mit dem GSD-Befehl Kurvenglättung wird der Kurvenzug nur mit der Option Vereinfachung der Topologie zur einzelligen Kurve. Der FreeStyle-Befehl Verketten erzeugt eine einzellige Kurve aus mehreren krümmungsstetig aneinander anschließenden NUPBS-Kurven.

Eine einzellige Fläche entsteht aus einzelligen Elternkurven. Je nach Elternkurven kann die ein-zellige Fläche ein- oder mehrsegmentig sein (Mono- o. Multi-Patch). Sie ist also gekennzeichnet durch • Krümmungsstetigkeit • 4 Eckpunkte (vertices), bzw. 3, wenn zwei Eckpunkte zusammenfallen (wobei sich ungünsti-

ge Dreieckflächen ergeben).

Eine mehrzellige Fläche besteht aus mehreren einzelligen Flächenbereichen (Patches), die an einer gemeinsamen Grenzkante (Boundary) punkt-, tangenten- oder krümmungsstetig aneinan-der anschließen.

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6.6 Spezifika der FreeStyle-3D-Kurven von CATIA V5

In der CATIA-Hilfe wird die mathematische Beschreibung der Elemente nicht offen gelegt, Begrif-fe werden chaotisch verwendet. Braß /4/ macht zwar Aussagen zu den mathematischen Grund-lagen, aber die sind sehr unpräzise , teilweise fehlerhaft und von der Verwendung der Begriffe her inakzeptabel.

Zum Verständnis der CATIA-Systemmeldungen beim Bearbeiten von 3D-Kurven der Typen Kon-trollpunkte und Näherungspunkte sollen nachfolgende Ausführungen dienen (Stand R14).

... \Manuskript\Erklaerungsmodelle\NUBS_Segm_Ordng_Ktrlpktzahl.CATPart

„N“ an der Kurve ist Zahl der Kontrollpunkte für die gesamte Kurve, nicht Zahl der Kontrollpunkte bzw. Ordnung des einzelnen Bogenstücks.

„Max. Grade“ in der Eingabemaske ist beim • Kurventyp Kontrollpunkte die maximale Zahl der Punkte, bis zu der eine Kurve aus nur ei-

nem Kurvenstück erzeugt wird (einsegmentige Kurve, Mono-ARC).

Max. Grade ≥ 5…Grad gem. Optionen → Flächen → FreeStyle→ Allgemein (max. Grad 16).

Bei größerer Kontrollpunktzahl als unter max. Grade angegeben, wird die Kurve automatisch in Kurvenstücke mit jeweils o = 6 (Polynomgrad n = 5) für jedes Kurvenstück umgewandelt. Die Ordnung o kann nicht größer als die Zahl der Kontrollpunkte NKP sein.

o = NKP für NKP ≤ max. Grade

o = 6 für NKP > max. Grade

Die Anzahl der Segmente und Knoten errechnet sich unter Berücksichtigung nur krüm-mungsstetiger Segmentübergänge bei CATIA V5 FSS, d. h. zu = 0, für 3D-Kurven des Typs Kontrollpunkte aus

1oNnNs KPKP +−=−= (15)

2oN1nN1sk KPKP +−=+−=+= (16)

Beispiel:

12 Punkte, Einstellung max. Grade auf ≥ 12 ⇒ o = 12 ⇒ s = 12 - 12 + 1 = 1

12 Punkte, Einstellung max. Grade auf < 12 ⇒ o = 6 ⇒ s = 12 - 6 + 1 = 7 • Kurventyp Näherungspunkte die Ordnung des Kurvenstücks bzw. der einsegmentigen

Kurve.

Der kleinstmögliche Wert entspricht dem an der Kurve angezeigten N, solange die Kurve einsegmentig ist. Er hängt bei CATIA V5 ab von der Zahl der Bedingungen zBA am Kurvenan-fangs- und zBE am Kurvenendpunkt sowie einem von der Zahl selektierter Punkte abhängi-gen Faktor KP. Es gilt

PBEBAmin KzzN ++= (17)

KP = 0 für nur 2 selektierte Punkte KP = 1 für mehr als 2 selektierte Punkte

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Stetigkeit G0 G1 G2

zB (zBA, zBE) 1 2 3

N = Max (Nmin, Max. Grade) (18)

Ordnung für Varianten von 3D-Näherungskurven gem. nachfolgender Tabelle, wobei ggf. über RMT „Automatische Reihenfolge“ eingestellt ist.

NKPEinstellung

Segmentierung EinstellungMax. Grade Kurvenanfang Kurvenende N Segm.

5 1 2 G0 G0 3 5 1 2 G2 G0 5 5 1 2 G2 G1 6 5 1 9 G0 G0 5 5 1 9 G2 G1 6

12 1 9 G0 G0 9 12 1 9 G2 G2 9

12 1

2 … 6 7 8 9

G1+G2 G1+G2

7 14 8 9

– s11 o4

– –

Für eine einzellige, in CATIA V5 zwischen ihren Kurvensegmenten stets krümmungssteti-ge FreeStyle-Kurve errechnet sich die Anzahl der Kontrollpunkte NKP nach /4, S. 310/ aus

(19) )1s(3osNKP −⋅−⋅=

Offensichtlich gilt das aber – zumindest ab R14 – nur für 3D-Kurven des Typs Näherung.

Nachrechnung letzte Tabellenspalte

2. Zeile:

Die Geometrieinformation ergibt in u-Richtung s11 o14.

NKP = 11 ⋅ 4 - 3 ⋅ (11 - 1) = 14

3. Zeile:

NKP = 1 ⋅ 8 - 3 ⋅ (1 - 1) = 8

Diese Reduzierung der Kontrollpunktzahl um je 3 an jedem kurveninternen Übergang von Segment zu Segment resultiert aus folgender Überlegung. Die jeweils 3 Bedingungen zwi-schen zwei Nachbarelementen, G0, G1 und G2, werden normalerweise durch je 3 Kontroll-punkte bestimmt. Wegen der G0-Bedingung fallen Anfangs- und Endkontrollpunkt zusam-men, also kann einer davon eingespart werden. Die Tangentenrichtungen werden durch je 2 Kontrollpunkte der Nachbarsegmente bestimmt. Da bei einem G1-Übergang die Tangenten-richtungen gleich sind, liegen einschließlich der zusammenfallenden Endpunkte 4 Punkte auf einer Linie. Es genügen aber 2 Punkte für den Richtungsvektor, also könnten in diesem Fall 2 Kontrollpunkte je Segmentgrenze entfallen. Die Übereinstimmung der Krümmungsradien

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am Übergang benachbarter Segmente bedeutet, dass der Krümmungskreis an jedem Seg-ment mittels dreier Kontrollpunkte definiert ist, also einschließlich der zusammenfallenden Endpunkte 6 Punkte auf dem Kreisbogen liegen. Davon können 3 entfallen, wenn per Defini-tion Krümmungsstetigkeit gesetzt ist.

6.7 Begriffswirrwarr

Die Typen der CATIA V5-Kurven sind nicht bzw. sehr unsauber dokumentiert. Von Release zu Release können sich sogar die für einzelne Funktionen benutzten Kurventypen ändern.

Die Angaben in den Befehlsmenüs und Informationsfenstern sowie in der CATIA-Hilfe wider-sprechen sich und stimmen mit den allgemein eingeführten Begriffen oft nicht überein (NUPBS, NURBS, Grad, Ordnung). NURBS gibt es lt. /4/ nur in der P3-Plattform, Modul ACA.

Sprachlich unsinnig und ungenau sind die Benennungen aus der FreeStyle-Hilfe, analog in /4/.

Angezeigter Typ Erläuterung

Nupbs-Kurve Nicht rationale NURBS-Kurve (nicht-gleichmäßige polynominale Basis-Spline-Kurve NUBS, nur bei CATIA NUPBS)

Nupbs-Fläche Nicht rationale NURBS-Fläche (nicht-gleichmäßige polynominale Basis-Spline-Fläche)

Nurbs-Kurve Rationale NURBS-Kurve (nicht gleichmäßige rationale Basis-Spline-Kurve NURBS)

Nurbs-Fläche Rationale NURBS-Fläche PNupbs Parametrische, nicht rationale Kurve auf einer Fläche PNurbs Rationale parametrische Kurve … PSpline Parametrische Kurve auf einer Fläche (Spline auf einer Fläche)

NURBS Non Uniform Rational B-Spline Curve

“Nicht rationale NURBS-Kurve“ hieße ja „nicht rationale ... rationale ... Kurve“ statt richtig

NUBS Non Uniform B-Spline Curve

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7 Kurvenpunkte und Roh-Kurven für das BMW-Dach

7.1 Erzeugen von Punkten und 2D-Kurven

7.1.1 Allgemeines

In eigenem „Geordneten geometrischen Set“, „Geometrischen Set“ oder eventuell auch in einem getrennten Part Gruppen von Geometrieelementen strukturiert speichern.

Beim Erzeugen und Modifizieren von Punkten sollen mehrere Varianten geübt und bewertet wer-den: • Punkte in Skizze mit Bemaßung, Raster 0,5 mm • Punkte im Space auf Ebene, Editieren der Punktkoordinaten • Punkte im Space auf Stützelementen (Rastern) auf den Ebenen für die 2D-Punkte, Editieren

der Punktkoordinaten • isolierte Punkte im Space mit 3D-Bedingungen, Maße in unterschiedlichen Geometrischen

Sets Manuskript\Ergaenzungen_zum_Manuskript\3D-Bedingungen.pdf

1. Kurven als Splines (Umgebung GSD) • Im Sketcher nur eingeschränkte Möglichkeiten zum Anpassen der Splines (Punktkoordinaten

zwar einfach mittels Maßbedingungen modifizierbar, aber Tangentenrichtung umständlich, keine Spannungseinstellung, keine Krümmungsanalyse möglich).

• Splines auf Stützelementen/Ebenen im Space in der Regel zweckmäßigere Alternative. Da-bei auch Skizzenpunkte verwendbar.

• Dach-Gesamtkontur oder Halbdachkontur? Approximation der 2D-Profilkurven an Pixel-Grafiken bei voller Dachbreite besser möglich.

• Bei vielen Stützpunkten Spline sehr wellig → unzweckmäßig. Hinweis: Nicht zu viele Punkte pro Kurve erzeugen, für Splines eventuell nur 2 oder 3. Bei stark gekrümmten Kurven u. U. Splinestücke, die durch krümmungsstetig angeschlosse-ne Kurven verbunden werden. Splines durch Tangentenlinien mit Steuerpunkt und durch Spannung gut modifizierbar.

• Wegen der zu breiten Pixelgrafik-Kurven sind die Punkte recht ungenau.

2. FreeStyle-3D-Kurven

Einfügen → Kurvenerzeugung → 3D-Kurve, Typ Näherungspunkte

7.1.2 Baumstruktur vorbereiten

• Neues Teil „Roh-Dachkurven

Zum Kennenlernen mit GgS arbeiten, obwohl hier sicher GS angebracht sind. Um Kurvenmodifi-kationen anhand des Krümmungsverlaufs beim Verschieben von Tangentensteuerpunkten ver-folgen zu können, müssen später die GgS in GS umgewandelt werden.

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• GgS „2D-Rohkurven_Draufsicht“ • • GgS „Dachprofil_vorn“ • • GgS „Dachprofil_hinten“ • • GgS „Dachprofil_rechts“ • • GgS „Dachprofil_links“ • Splines vorn, hinten und rechts • 3D-Kurve, Typ Näherungspunkte links • GgS „2D-Rohkurven_Seitenansicht“ • GgS „2D-Rohkurven_vorn“ • GgS „2D-Rohkurven_hinten“ • GgS „3D-Rohkurven“

Sicherungsverwaltung: Alles speichern unter Dachflaeche*.CATProduct.

7.1.3 Draufsicht-Punkte und 2D-Kurven der Dachkonturen

Eigentlich soll die Dachfläche erzeugt werden, an der dann die Sicken-Randflächen ansetzen (Foto_Dachsicke_vorn_rts.jpg). Die Dachrandkurven sind aber nur in der Draufsicht, nicht in Vor-der- und Rückansicht dargestellt, die Darstellung in der Seitenansicht ist unklar. Deshalb eventu-ell erst den auf den Maßskizzen eingezeichneten äußeren Sickenrand (Dachholmkurve) als 3D-Raumkurve konstruieren, daraus die Dachfläche erzeugen und auf dieser die Dachrandkurve als parallele Kurve. Zusätzlich kann aus der Seitenansicht die Kurve der Dachmitte abgeleitet werden.

7.1.3.1 3D-Näherungskurve, links

• Bauteil Orientierungsgeometrie aktivieren und Ansicht Obersicht (Achsensystem mit ver-tauschten x-y-Achsen ist aktuell)

• Bauteil Roh-Dachkurven aktivieren • GgS „Dachprofil_links“ aktivieren (Objekt in Bearbeitung definieren) • GgS einfügen für • • Dachrandkurve • • Dachholmkurve • • Hilfsgeo_f_Tangenten

und Punkte in den entsprechenden Unterverzeichnissen ablegen. • Doppelklick auf Punkt, Punkttyp: Auf Ebene, x-y-Ebene

Punkte auf linkem Dachsickenrand. Keine Anschlusskurve für Tangentenrichtung vorhanden. Eventuell Parallelkurven Dachholm-Front-/Heckscheibenrand nutzen.

• Krümmungsanalyse der Dachrandkurve ohne Tangentenbedingung.

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• Punkte für Dachholmkurve sowie für die Anschlusskurven auf Front- und Heckscheibe • Splines für Front- und Heckscheibenrand • Dachholmkurve zunächst als Spline und Kurvenanalyse → sehr wellig • Dachholmkurve als Näherungskurve und Kurvenanalyse mit Diagramm → Tangentenstetig-

keit der Endpunkte • • entweder nachträglich mittels Tangentenlinien / an Element einrasten → Tangentenspan-

nung so modifizieren (RMT: Bearbeiten), dass keine Inflexion mehr angezeigt wird, • • oder gleich ersten und letzten Punkt auf die Anschlusssplines setzen → schneller und even-

tuell gleich ohne Inflexion. • Tangentenrichtungen der Dachrandkurve von Dachholmkurve übernehmen • • Tangenten-Linien an Dachholmkurve • • Endpunkten der Dachrand-Näherungskurve Richtung dieser Tangenten zuweisen • Abstandsanalyse der Dachrandkurven mit und ohne Tangentenrichtung an den Endpunkten

7.1.3.2 Spline, rechts

• GSD-Spline auf xy-Ebene, nur 3 Punkte → Abweichung zunächst noch sehr groß. • Splines für Tangentenrichtung auf Front- und Heckscheibe • Tangentenrichtungen von Kurven übernehmen, mittels Spannung u. ggf. Punktmodifikation

Dachspline anpassen (Krümmungsanalyse als Diagramm) • Spline kopieren und Kopie an zu modifizierende Tangentenlinien statt an Kurven anpassen • • Verschiebung der „Tangenten-Steuerpunkte“. Doppelklick auf Punkt und V-Wert verändern

→ sehr feinfühlige Kurvenbeeinflussung möglich. • • Spannungen modifizieren • • Größere Flexibilität der Kurvenbeeinflussung • Abstandsanalyse zwischen beiden Kurven • Endpunkte der rechten Dachrandkurve an der xz-Ebene spiegeln und Koordinatenabwei-

chungen zu den Endpunkten des linken Spline zur Information messen.

7.1.3.3 Kurven vorn und hinten

Wegen der unsicheren Positionierung der Skizze auf Fahrzeugmitte die erzeugten Punkte an der x-z-Ebene spiegeln. Als Anfangs- und Endpunkte werden die Punkte der linken Dachholmkurve gewählt. Rechte Dachkurve verdecken. Bei den vielen Punkten zunächst 3D-Kurve/Näherungspunkte 5. Grades probieren. Krümmungsanalysen und Abstandsanalysen Punkte ↔ Kurven.

7.1.4 2D-Kurven aus Seiten-, Vorder- und Rückansicht

(Eigenständig bearbeiten lassen! Es gibt auch kürzere Wege zum Ziel als beschrieben!)

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• Linien in z-Richtung durch die Endpunkte der Frontscheibenkurve und der Heckscheibenkur-ve der Draufsicht erzeugen.

• Pixel-Grafiken Draufsicht verdecken und Seitenansicht anzeigen, dazu manchmal erst Dop-pelklick auf Grafik, um Grafik darzustellen.

• 2 Ebenen parallel zu y-z-Ebene durch vorderen sowie hinteren Punkt der Draufsichts-Dachholmkurve und entsprechend umbenennen.

• Kurve Seitenansicht auf x-z-Ebene. • • Koordinatensystem mit vertauschten x- und y-Achsen als nicht aktuell bestimmen • • Beim Erzeugen der Kurvenpunkte exakt senkrecht auf Seitenansicht blicken → Seitenansicht

oder besser Focus ON für jeweilige Pixelgrafik bzw. mit Stützelement arbeiten. • • Anfangs- und Endpunkt sollen exakt auf den Ebenen für Vorder- und Rückansicht liegen.

Entweder Punkte auf den Linien in z-Richtung erzeugen oder Abstand messen und Punktko-ordinaten modifizieren oder eine etwas längere Entwurfskurve (eventuell Extrapolieren ) mit den Ebenen verschneiden und die Verschneidungspunkte als Kurvenpunkte nehmen oder Punkte in einer Skizze erzeugen und entspr. Bedingungen festlegen.

• Kurve Vorderansicht auf Ebene parallel zu y-z-Ebene durch vorderen Punkt der Draufsichts-Dachholmkurve.

• • Etwas längere Entwurfs-Halbkurve, Tangente horizontal an x-z-Ebene • • Ebene parallel zu x-z-Ebene durch Draufsichtskurvenpunkt vorn links • • Verschneidungspunkt als Anfangspunkt der Frontscheibenkurve • Kurve Rückansicht auf Ebene parallel zu y-z-Ebene durch hinteren Punkt der Draufsichts-

Dachholmkurve. • • Entwurfs-Halbkurve, Tangente horizontal an x-z-Ebene • • Entwurfs-Halbkurve extrapolieren, krümmungs- oder tangentenstetig • • Ebene parallel zu x-z-Ebene durch Draufsichtskurvenpunkt hinten links • • Verschneidungspunkt als Anfangspunkt der Heckscheibenkurve

7.2 Kurven modifizieren / glätten

Nur zur Information, Kurven scheinen ausreichend glatt zu sein. Zur Modifikation nicht genutzte Kurven der Draufsicht nutzen.

7.2.1 Splines

Mittels Tangentenrichtungsvektor, Tangentenspannung, Krümmungsradius. Bereits mehrfach durchgeführt.

Stachelschwein-Krümmungsanalyse zum Glätten nutzen. Modus Auf Ebene projizieren be-zieht sich stets auf x-y-Kompassebene.

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7.2.2 FreeStyle-Kurven

7.2.2.1 Umwandlung von Kurven in NUPBS-Kurven (Non Uniform Polynomial B-Spline)

CATIA-Hilfe FreeStyle, „Prozeduralkurven annähern/segmentieren“ unter 16.3

Als Beispiel den welligen Spline nutzen aus Draufsicht/Dachprofil_lks/Dachholmkurve/Spline.3. ... zum_Glätten

Umwandlungsassistent mit der Möglichkeit zur Beeinflussung der Segmentzahl und der Ord-nung (Bild 47)

Bild 47: Welligen Spline mit Umwandlungsassistent in NUPBS-Kurve mit nur einem Bogen und Ordnung 5 umwandeln

oder gleich Kontrollpunkte erzeugen (Bild 48), wobei allerdings die automatisch erzeugte NUPBS-Kurve aus vielen Bogenstücken bestehen kann (21 Kontrollpunkte, 6 Kurvenabschnitte mit Ordnung 6).

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Bild 48: Approximation der Kurve durch unmittelbare Kontrollpunkterzeugung

Mit dem Befehl Geometrieinformationen werden die Unterschiede deutlich (Bild 49).

Bild 49: FreeStyle-Geometrieinformationen abrufen

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7.2.2.2 Kurven glätten durch Kontrollpunktverschiebung

• Bei eingeschalteter Krümmungsanalyse und • „Dämpfung“ [Kontrollpunktverschiebung : Mausverschiebung] in der FreeStyle-Toolleiste

(Bild 50) sowie • Modus dynamisch für sehr feinfühliges Verschieben.

i Bild 50: NUPBS-Kurvenmodifikation durch Kontrollpunktverschiebung • Randpunkte fixieren oder auch deren Tangentenrichtungen (je 2 Randpunkte fixiert!) • Auswahl aller Kontrollpunkte aufheben • Verschiebungsrichtung wählen

Gezeigt wird im Bild 50 die alte Oberfläche mit deutlich erkennbaren aktivierten Punkten. Leider ist das seit einigen Releases so ungünstig abgeändert, dass aktivierte Punkte nicht mehr ersicht-lich sind.

Der große Nachteil besteht darin, dass die FSS-Kurven mit Ausnahme der 3D-Kurven nicht as-soziativ sind. Deshalb wird im Aufbaukurs Flächen nicht mit ihnen gearbeitet.

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7.3 Planare Kurven zu räumlichen 3D-Kurven kombinieren (im GSD)

Der Befehl Kombinieren entspricht der Verschneidung zweier Extrusionsflächen aus den 2D-Kurven.

Bild 51: Kombinieren von 2D-Kurven zu 3D-Raumkurve

Wegen ungenauer Pixelgrafiken, deren Positionierung zueinander und Ungenauigkeit beim Set-zen der Kurvenpunkte auf die (dicken) Pixelgrafik-Linien weichen die kombinierten 3D-Kurven in den Anschlusspunkten voneinander ab. Im Beispiel liegen Front- und Heckscheibenkurven tiefer als die Seitenkurve.

Auch die Konstruktion einer Kurve auf Dachmitte gibt keinen Lösungshinweis. Zwischen Schei-ben- und Dach-Pixelkurven weisen die Skizzen einen „Buckel“ auf.

Wird statt des Befehls Kombinieren mit der Verschneidung von Extrusionsflächen gearbeitet, dauert das zwar etwas länger, aber es werden dabei wesentliche Informationen gewonnen. Im Beispiel ist die Extrusionsfläche aus der Dachkurve der Seitenansicht deutlich länger als die Extrusionsfläche aus der Draufsichts-Seitenkurve. Daraus folgt, dass die Skizzen nicht hinrei-chend genau sind. Die Draufsichts-Dachkurven ggf. durch Punktkorrektur modifizieren. Nur zum Üben lassen sich die kompletten Draufsichtskurven aber beispielsweise auch zur Korrektur mit dem Befehl Affinität in x-Richtung dehnen.

Beispiel: DACHFLAECHE_Affin_korr_Draufs.CATProduct

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/BMW-Dach/ZwStNN_Dachflaechenvarianten_mit_Affinkorr_Draufsichtskurven/DACHFLAECHE_Affin_korr_Draufs.CATProduct

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7.4 Modifizieren der Roh-Kurven (Feinpositionierung) • Messen und korrigieren der Kurven-Endpunkte aus Kurvenvergleich mit Pixelgrafiken

Abstand zweier Elemente zueinander messen, nur Punkte.

Bild 52: Abstand der 3D-Raumkurven messen

Korrekturmöglichkeiten • Korrigieren der Kurven-Endpunkte ist nicht erforderlich, wenn in x- und y-Richtung bereits

Übereinstimmung hergestellt wurde, z. B. durch • • Übernahme der Endpunkte der 2D-Seitenkurven in Front- und Heckscheibenkurve • • Punkt-Koordinatenkorrektur entsprechend Messwerten (Abstand Null hergestellt), • • Kurvenendpunkte aus Verschneidung längerer Entwurfskurven, z. T. Kurvenextrapolation,

mit den Begrenzungsebenen. • Höhenverschiebung von Front-, Heckscheiben- und/oder Seitenkurve. • Neues Teil • • Verschiebung der Kurven in einem neuen Teil „Modifizierte_Dachkurven“ • • Dachholm-Seitenkurve an x-z-Ebene spiegeln. • • Extrusionsfläche in z-Richtung aus Draufsicht-Dachrandkurve, z. B. lks mit Tangenten, Höhe

1200 mm • Modell nur mit der notwendigsten Geometrie speichern • • Bauteil Roh-Dachkurven: Tools – Unnötige Elemente löschen ...

Beibehalten alle drei kombinierten Raumkurven und Draufsicht-Dachrandkurve der

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Extrusionsfläche.

Im Baum anklicken = deselektieren/kontrollieren o. mit RMT in der Löschliste umschalten auf Beibehalten.

• • Analysen und Messungen löschen • • Baugruppe speichern • • Komponenten Orientierungsgeometrie und Roh-Dachkurven löschen (Referenzen müssen

bei Bedarf neu zugewiesen werden!) oder entladen (bei jedem Öffnen der Baugruppe erneut!). Manchmal vor Entladen von Komponenten erst → schließen → erneut öffnen.

7.5 Dachfläche erzeugen • Flächenvarianten in der Umgebung Generative Shape Design (GSD) • Pixel-Grafiken löschen • Datei – Alle sichern • Zunächst größere Fläche bis zu den seitlichen Dachholmkurven

V1 Füllfläche

V2 Loft – Schiebeflächen mit mehreren generierenden Kurven („Schnitt“)

V2.1 Loft mit vorderer u. hinterer Dachlinie als Schnitte, Seitenkurven als Führungselemente, Leitkurve keine Auswahl (automatisch 1. Führungskurve)

V2.2 Loft mit Seitenkurven als Schnitte, vordere u. hintere Dachlinie als Führungselemente, Leitkurve keine Auswahl (automatisch 1. Führungskurve)

V2.3 Loft mit vorderer u. hinterer Dachlinie als Schnitte, Seitenkurven als Führungselemente, Leitkurve x-Achse

Zweckmäßigeres Loft mit speziell erzeugter Leitkurve später, nachdem die Leitkurvendefinition behandelt worden ist. • Flächen vergleichen

Zunächst nur FreeStyle Abstandsanalyse , weil die Grundlagen für weitere Analysen erst später behandelt werden.

• Flächenauswahl für weitere Konstruktion, z. B. V2.3

Im realen Fall muss Stetigkeit zu Nachbarflächen hergestellt werden, die im Übungsbeispiel fehlen.

• Verschneidung zwischen der gewählten Dachfläche und der Dachrand-Extrusionsfläche • FreeStyle Abstandsanalyse zwischen Randkurve und Verschneidungskurve ⇒ Kurven sind

nicht parallel!

• Parallelkurven lks u. rts auf Dachfläche mit 20 mm Abstand als neue Dachrand-Kurven

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• Dachfläche an diesen Dachrand-Kurven trennen

• • Dachfläche selekt. • • Beide Dachrandkurven selektieren • • Automatisch extrapolieren

Damit zunächst einmal Abschluss der Einführung am Beispiel Dachfläche.

Zum eigenständigen Üben: CATIA-Hilfe • Y:\Lehre\Mb_T1\CATIA\BENUTZERDOKUMENTATION_V5_PDF\B16doc_pdf_de\-

CATIA_print.htm

→ Shape Design & Styling→ Generative Shape Design → Erste Schritte (20 min)

• Alternativ, allerdings nur bis Release 16, PDF-Dateien direkt auswählen von Y oder von cat-serv \\fs1\LehreFlaechen\AF_WS2005\Flaechen_pdf-Hilfe\sdgug_Klemod.pdf → Erste Schritte

Zweckmäßig CATIA-Fenster unten reduzieren, damit PDF-Datei sichtbar ist.

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8 Vorkenntnisse aus dem Grundkurs und allgemeine Informationen

• CATIA V5-Plattformen, Konfigurationen und Produkte zur Drahtgeometrie- und Flächenkon-struktion /5, 3.1/

• Parametrik und Assoziativität /5, 3.2/ • V4-Integration (Wiederholung aus dem Grundkurs)

Unterschiede betreffen fast nur Solids, die bei „Spezial“ editierbar mit Solid-CSG-Baum ein-gefügt werden, sonst nur Volumen als Boundary-Repräsentation der Solids. Skin-, Face-, Surface-, Kurven-Familienbeziehungen aus V4 werden nicht abgebildet.

Als Beispiele für jeweils beide Einfügevarianten die V4-Modelle:

MESSERHALTER_FUER_V4-V5.MODEL

TUNNEL_ENDSTAND_16_FERTIGE_SOLID-GRUNDGEOMETRIE.model

In V4 Layerfilter eingestellt → nicht gesamte Geometrie dargestellt, aber in V5 erzeugt. Zum Vergleich TUNNEL_ENDSTAND_16_FERTIGE_SOLID-GRUNDGEOMETRIE_LAYERFILTER_ALLE_sichtbar.model

• Variante 1 zum Migrieren einzelner V4_Modelle • • Kopieren - Einfügen • • Kopieren - Einfügen Spezial ...

Mit _Optionen_ Als SPEC oder Als RESULT.

• Variante 2 Stapelbetrieb (Batch-Mode) zum Migrieren von V4-Modellen in V5 • • Tools → Dienstprogramme ⇒ Stapelverarbeitungsüberwachung • • Doppelklick auf MigrateV4ToV5 → Datei durchsuchen_

• • Zu migrierende V4-Dokumente auswählen • • Zielverzeichnis angeben

• • Mit _Optionen_ ggf. Auswahl der zu migrierenden Teile spezifizieren.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/V4-V5-Migration/TUNNEL_ENDSTAND_16_FERTIGE_SOLID-GRUNDGEOMETRIE.model

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/V4-V5-Migration/TUNNEL_ENDSTAND_16_FERTIGE_SOLID-GRUNDGEOMETRIE_LAYERFILTER_ALLE_sichtbar.model

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/V4-V5-Migration/TUNNEL_ENDSTAND_16_FERTIGE_SOLID-GRUNDGEOMETRIE_LAYERFILTER_ALLE_sichtbar.model

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9 CATIA V5-Kurven im Arbeitsbereich GSD Übersicht: CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Drahtmodellgeometrie erzeugen“

9.1 Spline [Spline]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Splines erzeugen“

Beispiel aus sdgug.pdf: Spline_1.CATPart

Beispiele

1. Spline_1_V1.CATPart

Spline auf y-z-Ebene mit Tangenten vom Bedingungstyp „Explizit“ (Obwohl blaues Eingabefeld „Tangentialrichtung“, nochmals in Feld klicken, damit nicht Bedingungstyp „Von Kurve“!) • 2 Tangenten an Anfangs- und Endpunkt • Tangente am Punkt 5

Tangentialspannung >0, z. B. 0,4 Krümmungsrichtung z-Achse (oder Linie für Richtung des Krümmungsradius konstruieren) Krümmungsradius 50 mm Ebene durch Spline → Kompass auf Ebenensymbol → Krümmungsanalyse Auf Ebene projizieren (stets Kompassebene, im Normalfall xy-Ebene des Referenzachsensystems)

2. Modifikation:

Spline_1_V2.CATPart• Startgeometrie und zu erzeugender Spline auf gekrümmter Fläche • Spline soll krümmungsstetig an gelbe und an violette Kurve anschließen. • Abstand Spline zu Fläche prüfen, z. Z. nur mit FreeStyle-Abstandsanalyse.

3. Kurven approximieren durch möglichst glatten Spline mittels Tangentenrichtungen, -spannungen u./o. Krümmungen zum Schließen einer Flächenlücke:

Spline2a_Startgeo.CATPart

Spline2b_Loesung1.CATPart, Spline2c_Loesung1_Analyse.CATPart• Ersatz-Spline an y-z-Ebene weicht nur wenig von Ursprungskurve ab. • In der Mitte des Flächenüberganges Tangenten-Abweichung je nach Konstr. bis zu > 10°. • • Durch Zusammenfügen selbst mit Winkeltoleranz >> 15 nicht tangentenstetig. • • Reparatur nur bei Tangentenabweichungen bis zu 10° erfolgreich

⇒ Zu Führungskurve „Begrenzung“ Extrusionsfläche „Extrudieren.4“ selektieren → tangenten-stetiger Anschluss

⇒ Für Tangentenstetigkeit in x-Richtung Hilfs-Extrusionsfläche erzeugen.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Spline1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Spline1_V1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Spline1_V2.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Spline2a_Startgeo.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Spline2b_Loesung1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Spline2c_Loesung1_Analyse.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Spline2d_Loesung2_Analyse.CATPart

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→ Tangentenstetiger Anschluss, nur noch Krümmungsabweichung

9.2 Verbindungskurve [Connect Curve]

Punkt-, tangenten- oder krümmungsstetiges Verbinden von Kurven im Raum, z. Z. als Spline.

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Verbindungskurven erzeugen“

Beispiel aus sdgug.pdf: Connect_1.CATPart

Genaue Definition des Verbindungstyps Basiskurve und Praxisanwendung – ??

Connect_1_Basiskurve.CATPart

Außerhalb der Lehrveranstaltung selbstständig verschiedenste Varianten üben.

9.3 Eckausrundung [Corner]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Ecken erzeugen“

Bei 3D-Ecke mit Richtung Ecke auf Scheitelpunkt deaktivieren.

Richtungsdefinition: Ecke wird auf einer Ebene senkrecht zur „Richtung“ als Kreisbogen darge-stellt, allerdings vom Typ Spline.

Beispiel aus sdgug.pdf: Corner_1.CATPart

Modifiziertes Beispiel:

Corner_1_auf_Flaeche.CATPart


9.4 Schraubenkurve und Spirale [Helix and Spiral]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Helix erzeugen“

Beispiel aus sdgug.pdf: Helix_1.CATPart

Lösungsvarianten: • Radius mittels Profilkurve, die durch Startpunkt verlaufen muss. • Variable Steigung mit Regel • Konische Helix

Helix1_Varianten.CATPart

Beispiel zum selbstständigen Üben Konische Schraubendruckfeder.pdf

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Connect1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Connect1_Basiskurve.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Corner1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Corner1_auf_Flaeche.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Helix1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Helix1_Varianten.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Konische_Schraubendruckfeder/Konische_Schraubenfeder.pdf

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9.5 Parallelkurve [Parallel Curve]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Parallelkurven erzeugen“

Beispiel aus sdgug.pdf: ParallelCurves_1.CATPart, oder besser PARALLELKURVEN_EUKLID_GEOD_START.CATPart

Parallelkurven auf gekrümmter Fläche mit Parallelmodi Euklidisch und Geodätisch → Kurvenab-stand messen.


9.6 Projektion [Projection]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Projektionen erzeugen“

Beispiel aus sdgug.pdf: Projection_1.CATPart – weniger geeignet.


Projection1_Klemod.CATPart mit Kurven und Flächen unterschiedlicher Stetigkeit → Kurvenver-bindungsanalyse der zu projizierenden Kurven. Glättung G1 u. G2 behandeln, bei Bedarf (zuläs-sige) Abweichung > 0,01mm. R16 (SP6) und R17 (SP5) andere, weniger leistungsfähige Glät-tungsalgorithmen als R14! Ggf. Kurvenglättung als nachfolgenden Befehl ausführen.

Stetigkeitsverlust beim Projizieren auf nicht krümmungsstetige Flächen:

Bild 53: Projektion einer krüm-mungsstetigen Kurve (Ellipse) auf den Ge-triebetunnel

Links hellblau entlang einer Richtung, gelb normal zur Fläche,

rechts Tangentenab-weichungen der Nor-malprojektion.

Weil die Fläche nur tangentenstetig ist, kann auch die hellblaue, entlang einer Richtung projizierte Kurve nur tangentenstetig sein.

Schlussfolgerung: Ausschließlich ganz dicht an der Fläche liegende Kurven können auf nur tan-gentenstetige Flächen normal projiziert werden. Aus größeren Abständen sollte nur entlang einer Richtung projiziert werden.

Unbedingt beim Übungsbeispiel Klappe beachten!

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/PARALLELKURVEN_EUKLID_GEOD_START.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Projection1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/PROJECTION1_KLEMOD.CATPart

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9.7 Raumkurven aus planaren Kurven erzeugen (Kombinierte Kur-ven) [Combine]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Kombinierte Kurven erzeugen“

Bereits am BMW-Dach genutzt.

Beispiel aus sdgug.pdf: Combine_1.CATPart


9.8 Reflexionslinien [Reflect Line]

Anwenden zur Konstruktion von entformungsgerechten Werkzeug-Teilungsebenen.

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Reflexionslinien erzeugen“

Beispiel aus sdgug.pdf: ReflectLine1.CATPart

Entformbarkeit prüfen und ggf. erforderliche Modellteilung festlegen:

Beispiel ReflectLine1_Klemod.CATPart


Alternative ist Partdesign-Befehl „Reflexionslinie der Auszugsschräge“. Punkt 10.2.2 gleich be-handeln.

9.9 Verschneidungen [Intersection]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Verschneidungen erzeugen“

Wird an Beispielen geübt.

9.10 Leitkurven zur Flächenerzeugung [Spine]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Leitkurve erzeugen“

9.10.1 Erklärung Leitkurve / Spine

Leitkurvenerklaerung.CATPart

Gruppen nacheinander sichtbar schalten, Kompass auf jeweilige Verschiebeebene und generie-rende Kurve auf virtueller Zeichenebene entlang Leitkurve verschieben. Dann Flächen erzeugen.

1. Leitkurve_1 ist Strecke in Richtung x-Achse • Translations-Fläche aus generierender Kurve erzeugen mit • 2 Führungskurven • Nr.1 Leitkurve, Besonderheit: Leitkurve ist länger als die Führungskurven • „Punkt_zum_Verschieben“ => Definition => Abstand auf Kurve

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Combine1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/ReflectLine1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/ReflectLine1_Klemod.CATPart



http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Leitkurvenerklaerung_korrMehrfachskizzen.CATPart

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• Skalierung erfolgt entsprechend dem veränderlichen Abstand beider Führungskurven, an denen die Profilkurve „aufgehängt“ ist.

2. Leitkurve_2 als gekrümmte Kurve

3. Leitkurve_3 mit sehr großer Krümmung im Anfangsbereich • Bis ca. 6,3 mm v. vorn und ab 42 mm Schnittkurve = skalierte Generierungskurve / Profil-

kurve • Ab 6,4 mm bis 41 mm Flächenfalte infolge des Zurückkippens der virtuellen Zeichenebene

⊥ Leitkurve (Spine)

4. Fläche aus zu stark gekrümmter Leitkurve_4 nicht mehr generierbar. Mit Manipulationspfei-len Lücken in kritischen Bereichen aufziehen ⇒ Translationsflächenteile möglich.

=> Geometrie der Leitkurve ganz entscheidend für Flächenform! • Zum Vergleich der Flächenformen • • Fläche mit Leitkurve 2 • • Fläche mit Leitkurve 1 = x-Achse

9.10.2 Erzeugen von Leitkurven

Zum Erzeugen von Sweep- und Loftflächen sowie -körpern können folgende Leitkurven-Varianten genutzt werden: • Vom Nutzer erzeugte Leitkurven mit Start-Ebene und Selektion weiterer Ebenen o. planarer

Generierungskurven bzw. Generierungsskizzen, mit oder ohne Startpunktselektion. • Von CATIA automatisch erzeugte Leitkurven • • Leitkurve = 1. Führungskurve, wenn keine spezielle Leitkurve selektiert wird • • Funktion Leitkurvenerzeugung, statt Schnitt/Ebene in Liste „Führungselement“ klicken und

dann 2 Führungskurven selektieren.

Leitkurve

Generierungskurve 1

Generierungsebene 1

Generierungsebene 2

Generierungskurve 2

Generierungsebene 3

Generierungskurve 3Start-punkt

Randkurven

Isoparametrische

Bild 54: Leitkurve (Spine) einer Translationsfläche aus 3 generierenden Profilen (Loft)

Flächen als approximierter Flächenverlauf über mehrere generierende Kurven / Profilkurven, in V5 Loft (ab R12 „Fläche mit Mehrfachschnitten“) genannt. Die in der Regel planaren generieren-den Kurven (bei V5 auch nichtplanare, wobei Generierungsprinzip nicht ganz genau bekannt ist)

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erfordern Leitkurve, die ⊥ zu allen generierenden Kurven verlaufen muss (Bild 54).

Zur Translationsflächenerzeugung können folgende Leitkurven-Varianten genutzt werden: • Vom Nutzer erzeugte Leitkurven mit Start-Ebene und Selektion weiterer Ebenen o. planarer

Generierungskurven bzw. Generierungsskizzen, wahlweise mit Startpunkt. • Von CATIA automatisch erzeugte Leitkurven • • Leitkurve = 1. Führungskurve, wenn keine spezielle Leitkurve selektiert wird • • Funktion Leitkurvenerzeugung, statt Schnitt/Ebene in Liste „Führungselement“ klicken und

dann 2 Führungskurven selektieren.

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Spine1.CATPart“

Beispiel aus sdgug.pdf: Spine1.CATPart

Beispiel aus sdgug.pdf: Spine2.CATPart (nur Leitkurve aus 2 Führungskurven → besser am Bei-spiel Leitkurve_c zeigen)

Leitkurve_a_Start.CATPart ⇒ Leitkurve_b_Varianten.CATPart

Voranzeige der Translationsflächen-Zwischenlösungen: • nur Führungskurve 1 – warum so deformierte Fläche? • Führungskurve 1 und 2 – warum keine Fläche berechenbar? • beide Führungskurven und Leitkurve

Beispiel mit nicht planarer sowie zur Leitkurve nicht senkrecht orientierter Generierungskur-ve:

Leitkurve_c_Start.CATPart Translationsfläche mit 2 Führungskurven ohne Leitkurve → ohne Neubegrenzungen anzeigen

Auch ohne Neubegrenzung kann Fläche nicht bei Selektion der Führungskurve[n] + Leitkurve erzeugt werden! Versuch auch mit Leitkurve aus Führungskurven.

Test: • Liegen Endpunkte der Raumkurven-Projektion auf die ⊥ Ebenen am Anfang und Ende der

Leitkurve nicht mehr auf den Führungskurven? • Kann Fläche erzeugt werden, wenn modifizierte Führungskurven auch durch die Endpunkte

der Raumkurven-Projektionen gehen?

Leitkurve_d_Varianten.CATPart • Splines zwischen Endpunkten der Generierungskurven und Projektionskurven auf der Leit-

kurven-Start- und Endebene, krümmungsstetige Anschlüsse • Trimmen der Führungskurven mit den Spline-Verlängerungen ⇒ modifizierte Führungskur-

ven • Modifizierte Führungskurven durch Endpunkte aller drei Generierungskurven sowie der Pro-

jektionskurven auf der Leitkurven-Start- und Endebene

→ Fläche mit Selektion der Führungskurven und der Leitkurve • • erzeugbar mit Generierungskurve 1 und 2

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Spine1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Spine2.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Leitkurve_a_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Leitkurve_b_Varianten.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Leitkurve_c_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Leitkurve_d_Varianten.CATPart

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• • nicht erzeugbar mit Generierungskurven 1 bis 3

• • erzeugbar mit Generierungskurven 1 bis 3 plus Projektion der Generierungskurve 3 als zu-sätzlicher Generierungskurve

⇒ Analog V4 bei Problemen mit räumlichen Generierungskurven diese auf Leitkurven-Ebene projizieren, Übereinstimmung der Führungskurven mit den projizierten Kurven prüfen, ggf. Führungskurven anpassen. Ggf. Projektionskurve auf Leitkurven-Start-/Endebene als zusätz-liche Generierungskurve(n) verwenden.

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10 CATIA V5-Flächen im Arbeitsbereich GSD 10.1 Vorbemerkung

Die Flächenqualität von CATIA V5 P2 erreicht oftmals nicht die Class A-Qualität. Deshalb werden Class A-Flächen vorrangig mit ICEM Surf erzeugt, allerdings leider ohne Assoziativität. Von ge-das wird seit Mitte 2005 eine Ergänzungssoftware XV5 – Extended Shape Design angeboten, die qualitativ hochwertige assoziative Flächen ermöglichen soll.

(Manuskript\Ergaenzungen_zum_Manuskript\XV5_gedas.pdf)

Krümmungsstetige Verrundungen können ohne XV5 bis R17 mehr oder weniger aufwändig mit den Befehlen „Verbindungskurve“ (Connect Curve), „Kurvenglättung“ (Curve Smooth) und „Über-gang“ (Blend) realisiert werden. Die Übergangsformen lassen sich z. B. mittels Spannungen be-einflussen. Kegelschnittkurven (Conic) sind nur tangentenstetig und damit ungeeignet.

Radius („Ecke“) Kegelschnitt, Parameter 0,6

Verbindungskurve, krümmungsstetig Spannungen 1,2

Krümmungssprung bei Verrundung mit Radius und Kegelschnitt, d. h., nur tan-gentenstetiger Übergang (C1). Bei der Kegelschnittkurve ist die Größe des Krümmungssprungs über den Kegel-schnittparameter steuerbar. Krümmungsknick bei Verrundung mit krümmungsstetiger Verbindungskurve, d. h., krümmungsstetiger Übergang (C2), Größe des Krümmungsgra-dienten (C3) mit Spannung beein-flussbar.

Radius_Conic_Connect.CATPart oder für gleiche max. Krümmung Radius_Conic_Spline_Start.CATPart

Erzeugen krümmungsstetiger Verrundungen wird unter 12.5.5 behandelt.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Ergaenzungen_zum_Manuskript/XV5_gedas.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Radius_Conic_Connect.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Radius_Conic_Spline_Start.CATPart

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10.2 Flächenqualität – Analyse von Kurven und Flächen

Analysen sind oftmals in GSD und FreeStyle verfügbar, dann GSD genutzt. Vermerk, wenn Be-fehl nur im FreeStyle verfügbar ist.

10.2.1 Verbindungen zwischen Flächen prüfen [Connect Checker]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Verbindungen zwischen Flächen prüfen“

Beispiel aus sdgug.pdf: ConnectChecker1.CATPart

R19 Verbindungsüberprüfungsanalyse für Kurven und Flächen einschließlich G3

Kurzinformationen über G0 bis G3

• Interne Kanten, wenn eine Fläche zu analysieren ist

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10.2.2 Auszugsschrägen-Analyse [Draft Analysis]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Auszugsschrägenanalyse“

Beispiel aus sdgug.pdf: DraftAnalysis1.CATPart

Beispiel ReflectLine1_Klemod.CATPart• Hauptkörper selektieren oder erst Fläche des Körpers ableiten, tangentenstetig (zur Übung)

Wie Auszugsrichtung vorgeben? • Variante 1 • • Linie in Entformungsrichtung erzeugen.

• • Auszugsschrägenanalyse Kompassrichtung verwenden

• • Kompass auf Linie der Entformungsrichtung ziehen. • • Bei Bedarf Kompassrichtung umkehren: RMT auf roten Kompasspunkt → Bearbeiten →

Drehinkrement 180° um u- oder v-Achse →

• • Ausrichtung sperren ⇒ z-Achse des Kompasses bleibt als Richtung fixiert

• • Kompassrichtung deaktivieren

• Variante 2 • • Achsensystem erzeugen mit z-Achse in Entformungsrichtung, z. B. auf Linie • • Kompassrichtung umkehren: „Lokales Achsensystem verwenden“ ⇒ z-Achse des Kom-

passes in Entformungsrichtung • • sonst wie Variante 1 • • Farbpalette Vollmodus, Werte und Farbpalette zuweisen (R17 SP6 HF8: Vor Modifikation der

Analysefarben „während der Verarbeitung“ deselektieren; statt Farbe weiß 255, 255,254 einstellen!)

• • lokale Analyse „während der Verarbeitung“

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/ReflectLine1_Klemod.CATPart

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Bild 55: Auszugsschrägenanalyse

Wegen der grafischen Darstellung auf Bild 55 wurde Umkehren nicht gewählt. Negative Winkel bedeuten deshalb hier vorhandene Auszugsschräge, positive Winkel Hinterschneidung. Vgl.

Auszugsschraegenanalyse_Ergebn.CATPart

Auszugsschraegenanalyse-Umkehr_Ergebn.CATPart

10.2.3 Krümmungsabhängige Farb-Zuordnungsanalysen (Flächenkrüm-mungsanalyse) [Surfacic Curvatore Analysis]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Flächenkrümmungsanalyse“

Analysetypen: Gaußsche, Minimum, Maximum, Begrenzt, Inflexionsbereich

Beispiel aus sdgug.pdf: SurfacicAnalysis1.CATPart mit positiver und negativer Gaußscher Krümmung

Beispiele aus /Manuskript/Ergänzungsmodelle/Flaechenanalyse*.CATPart mit Tangenten- und Krümmungsunstetigkeit, z. B. Flaechenanalyse_Unst1.CATPart

Beispiel: Gauss-Analyse_Farbmodifikation.CATPart• Flächenkrümmung, Typ: Gaußsche • Optionen anzeigen • • Farbskala • • Krümmungswerte

RMT → Max. /Min. Wert verwenden oder definierte Grenzwerte zuweisen (definierter Wert grün, deaktivieren über RMT → Festschreibung aufheben)

• • Analysefarben anpassen (R17 SP6 HF8: Vor Modifikation der Analysefarben „während der Verarbeitung“ deselektieren; statt Farbe weiß 255, 255,254 einstellen!) RMT → Bearbeiten

Variante 1: Nur zwei Farben für Grenzen (oberes und unteres Farbfeld), übrige Farben ohne Festschreibung ⇒ Zwischenfarben als lineare Interpolation

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Auszugsschraegenanalyse_Ergebn.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Auszugsschraegenanalyse-Umkehr_Ergebn.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/SurfacicAnalysis1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Flaechenanalyse_Unst1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Gauss-Analyse_Farbmodifikation.CATPart

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Variante 2: Zwei Farben für Grenzen und eine Farbe in der Mitte, z. B. rot – grün – violett

Variante 3: Mehr oder weniger vollständige Farbpalette, z. B. gem. Tabelle 1.

Angepasste Farben werden z. T. im Farbzuweisungsfenster nach erneutem Aktivieren der Analyse erst nach Doppelklick auf „leeren“ Farbbereich und OK wieder angezeigt.

Tabelle 1: Individuelle Farbpalette für die Gaußsche Analyse

Farbe Farbton Sättigung Helligkeit Rot Grün Blau

braun 13 240 75 160 50 0

rot 239 240 120 255 0 0

orange 15 240 120 255 100 0

gelb 40 240 120 255 255 0

grün 80 240 120 0 255 0

dunkelgrün 80 240 56 0 120 0

blau 160 240 120 0 0 255

indigo/hellblau 120 240 120 0 255 255

violett 200 240 120 255 0 255

dunkelviolett 200 240 70 149 0 149

• • während der Verarbeitung → Gaußsche Krümmung und deren Reziprokwert („Rad“ in mm – !?) werden an Kursorposi-tion eingeblendet

10.2.4 Theoretische Grundlagen zu Krümmungsanalysen

Kurven und Flächen müssen unter verschiedenen Aspekten modifiziert werden. Für „Sichtflä-chen“ der Außenhaut von Autos spielt das Glätten eine besondere Rolle mit dem Ziel, eine ästhetisch ansprechende Oberfläche zu erzielen. Die Spiegelungen auf der hochglänzenden, la-ckierten Oberfläche dürfen keine Verzerrungen oder Unstetigkeiten aufweisen, es sei denn, Un-stetigkeiten sind vom Designer gewollt. Aus funktionellen Gründen sollen z. B. Flugzeugflächen, Turbinenschaufeln u. ä. im Interesse guter aerodynamischer Eigenschaften möglichst glatt sein.

Für Ästhetik gibt es keine objektiven Bewertungskriterien. „Schöne“ Außenhautflächen von Autos sollen im allgemeinen konvex geformt sein und keine Beulen oder Flachstellen aufweisen. Als Bewertungsmaßstab wird dafür der Krümmungsverlauf über der Fläche oder entlang einer Kurve auf der Fläche benutzt.

Für die Krümmung ρ = RadiusKrümmungsr

1

in einem betrachteten Punkt P(u,v) der Fläche gelten nach /2/ und /3/ die Definitionen (Bild 56):

Hauptkrümmungen in den Hauptkrümmungsebenen

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ρ1 maximale Krümmung ρ2 minimale Krümmung

Krümmung in einer beliebigen Normalebene

ρN Normalkrümmung (ρN = 2

2

dxyd )

mit der Eulerschen Beziehung

(20) ϕρ+ϕρ=ρ 22

21N sincos

Gaußsche Krümmung als Produkt der Hauptkrümmungen nach /3, S. 45/

(21) 21G ρ⋅ρ=ρ

mittlere Krümmung als arithmetisches Mittel der Hauptkrümmungen nach /3, S. 45/

( 21m 21

ρ+ρ=ρ ) (22)

absolute Krümmung als Summe der Beträge der Hauptkrümmungen nach /2, S. 317/

21abs ρ+ρ=ρ (23)

Bild 56: Flächenkrümmung im Punkt P(u,v) zur Erläuterung der Krümmungs-Definitionen

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In CATIA wurden die Krümmungen bei V4 und bis zu V5 R11 abweichend von den allgemein üblichen Definitionen berechnet und benannt.

Ab R12 wird die mathematisch exakte Definition genutzt, wie die angezeigten Zahlenwerte bei der Analyse von Flächen mit definierten Krümmungsradien an der Cursorposition (ρG CATIA_V5 und RG CATIA_V5) ergeben. Die in der Farbskala für Gaußsche Krümmung angegebene Einheit ist aber noch falsch.

(24) 212CATIA_V5R1G ρρρ ⋅=

Beispiel: Gauss-Definitions-Analyse_Kreisbogen_V1.CATPart• Flächenkrümmung, Typ: Gaußsche • Optionen anzeigen • • Farbskala

RMT → Max. /Min. Wert verwenden Farben u. U. anpassen (Analysefarben anpassen)

• • während der Verarbeitung

⇒ – 37,238 ⋅ 50 = – 1861,9 ⇒ 4G 103708,5

9,18611

501

238,371ρ −⋅−=

−=⋅

−= in 2mm

1

– 20 ⋅ 50 = – 1000, 120 ⋅ 50 = 6000

Aus (21) folgt für die Interpretation der Gaußschen Krümmung die Übersicht in Tabelle 2.

Tabelle 2: Interpretation der Gaußschen Krümmung

Gaußsche Krümmung

maximale Krümmung

minimale Krümmung

Flächenform

+ + lokal konvex ρG > 0

- - lokal konkav

- + ρG < 0

+ -

lokal sattelförmig

+ lokal zylindrisch konvex ρG = 0 lokal -

0

lokal zylindrisch konkav

+ Zylinder-, Kegel-, Kegelstumpf-Mantel

- Zylinder-, Kegel-, Kegelstumpf-Hohlraum-Außenfläche

ρG = 0 für ganze

Fläche 0

0

Ebene

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konvexer Flächenbereich mit positiver Gauß’scherKrümmung (elliptischer Flächenpunkt /3/)

sattelförmiger Flächenbereich mit negativer Gauß’scherKrümmung (hyperbolischer Flächenpunkt /3/)

Flächenbereich mit minimaler Krümmung = 0 und damit Gauß’scher Krümmung Null (parabolischer Flächenpunkt /3/)ρ2

konischer Flächenbereich zylindrischer Flächenbereich Segmentfläche

Bild 57: Flächenformen und Gaußsche Krümmung

Vgl. lokale Flächenbereiche und Gaußsche Krümmungen im

Beispiel: Gauss-Analyse_Farbmodifikation.CATPart

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Qualitätskriterien können (neben zulässigen Maßabweichungen von vorgegebenen Bezugs-punkten oder -kurven) sein • durchgängig konvexe bzw. konkave Kurve/Fläche, also kein Kurven-Wendepunkt, d. h. keine

Nullstelle des Krümmungsverlaufes bzw. Gaußsche Krümmung der Fläche durchgehend po-sitiv oder durchgehend negativ,

• höchstens ein Kurven-Wendepunkt bzw. im Flächenbereich höchstens ein Wechsel zwi-schen positiver und negativer Gaußscher Krümmung (Standard-Forderung),

• durchgängig gekrümmte Fläche ohne Flachstellen, also keine Flächenbereiche mit Gauß-scher Krümmung Null.

• neben Krümmungsstetigkeit auch Krümmungsänderungsverlauf (3. Ableitung) für qualitativ hochwertige Flächen.

Das quantitative Analysieren des Krümmungsverlaufes erfolgt

• in Diagrammform (Kurvenkrümmung = f{Bogenlänge}),

• Repräsentation der Krümmung durch unterschiedliche Farben (Gaußsche, absolute und mittlere Krümmung) oder Vektorlängen der Kurven- bzw. Flächennormale (Porcupine-Analyse).

Für die qualitative Analyse werden genutzt • Reflexionslinien (Linien gleicher Reflexionswinkel) auf den Flächen, analog der visuellen Be-

wertung von Karosserie-Blechformteilen in Lichtkäfigen, in denen Reflexionslinien eines Git-ters von Leuchtstoffröhren auf dem Karosserieteil erzeugt werden,

• Inflexionslinien zur Anzeige von Krümmungsrichtungsänderungen, • die Isolinienmethode (Höhenlinien, Linien gleicher Gaußscher Krümmung usw.), • Reflexion von Umgebungsbildern.

Grundlegend gilt:

1. Flächendefekte lassen sich nicht mit jeder Analyse erkennen. Es sollten deshalb stets mehrere Analyseverfahren angewendet werden, wenn verfügbar, auch mehrere Krümmungsana-lysen.

2. Lokale Defekte werden durch Krümmungsanalysen besonders gut erkannt, großflächige De-fekte besser mit der Reflexionslinienmethode oder der Isolinienmethode.

10.2.5 Krümmungs-Normalenvektor-Analyse („Stachelschweinanalyse“) für Kurven und Flächenbegrenzungen [Porcupine Analysis]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Krümmungsanalyse“

Beispiel aus sdgug.pdf: Analysis1.CATPart

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10.2.6 FreeStyle-Abstandsanalyse [Distance Analysis]

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „Abstandsanalyse“

Beispiel aus fssug.pdf: DistanceAnalysis1.CATPart• Abstand zwischen erstem und zweitem Set wird angegeben, wenn eine Projektion in der ge-

wählten Richtung existiert, sonst keine Anzeige • Erstes Set: Element o. Elementgruppe auswählen – Basis für Messung • Zweites Set: Element o. Elementgruppe auswählen – min. u. max. Abstand zum 1. Set wird

angezeigt in Richtung der Projektion auf Set 1

• • Projektionsraum und Maßrichtung zeigt Längen der Normalprojektion von Set 2 auf Set 1, mit Analyse umkehren die Längen der Normalprojektion von Set 1 auf Set 2.

• • Wenn Aktiver Punkt gewählt ist, wird der Abstand an dem Punkt des Elements angezeigt, den der Kursor berührt.

Helix1_Varianten.CATPart• Erstes Set: Helix.2 (grün) • Zweites Set: Helix.1 (gelb) • Mindest-/Höchstwerte

Stacheln • Projektionsraum und Maßrichtung variieren, dabei auch Analyse umkehren

10.2.7 FreeStyle-Hervorhebungslinienanalyse [Highlight Lines]

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „Hervorhebungslinie“

Manuskript\Erklaerungsmodelle\Flaechenanalyse_Unst1.CATPart

Ähnlich wie Reflexionslinien, aber Ausrichtung der Linien nicht so flexibel, dafür schneller.

Umschalten Normale/Tangente, Winkel ändern. Mit Kompass Verteilung auf der Fläche (be-grenzt) steuern.

Knick = Krümmungsunstetigkeit, Sprung/Lücke = Tangentenunstetigkeit

10.2.8 FreeStyle-Schnittebenenanalyse [Cutting Planes]

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „Dynamische Schnittebene“


Bei fehlender FreeStyle-Lizenz ähnliches Analyseergebnis mit Schnittkurve, die mittels Kompass verschoben und geschwenkt werden kann, auch mehrere Ebenen → mehrere Schnittkurven.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/fssug-Modelle/DistanceAnalysis1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Helix1_Varianten.CATPart





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10.2.9 FreeStyle-Analyse Umgebungsreflexion [Environment Mapping]

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „Beispielumgebung“ Manuskript\Erklaerungsmodelle\Flaechenanalyse_Unst1.CATPart

Ab R12 können eigene Hintergrundbilder eingefügt werden .

Beispielbilder: • Auto-Seitenansicht \\Flaechen_pdf-Hilfe\fssug-Modelle\SampleCar_side.tif

oder 3D \\Flaechen_pdf-Hilfe\fssug-Modelle\SampleCar_3D.tif• Zwickauer Hauptmarkt mit vielen horizontalen und vertikalen Linien

\\Flaechen_pdf-Hilfe\modif_fssug-Modelle\Zwickau_Hauptmarkt_mod_Max10.jpg• farbiges Linienmuster, kariert

Flaechen_pdf-Hilfe\modif_fssug-Modelle\Muster_kariert_duenn_beschn1.jpg

10.2.10 FreeStyle-Inflexionslinienanalyse [Inflection Lines]

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „Inflexionslinien erzeugen“


Zum Vergleich GSD Flächenkrümmungsanalyse, Typ Inflexionsbereich oder Gauß mit engen ± Bereichen um Krümmung Null ⇒ meist besseres Ergebnis.

10.2.11 FreeStyle-Isophotenanalyse [Isphotes Mapping]

Nicht so geeignet wie Reflexionslinienanalyse.

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „Isophoten“

Beispiel aus fssug.pdf: IsophotesMapping1.CATPart

10.2.12 FreeStyle-Analyse ACA-Hervorhebung [ACA Highlight]

Nicht so geeignet wie Reflexionslinienanalyse.

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „ACA-Hervorheben“

Beispiel aus fssug.pdf: Highlights1.CATPart

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/fssug-Modelle/SampleCar_side.tif

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/fssug-Modelle/SampleCar_3D.tif

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_fssug-Modelle/Zwickau_Hauptmarkt_mod_Max10.jpg

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_fssug-Modelle/Muster_kariert_duenn_beschn1.jpg



http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/fssug-Modelle/IsophotesMapping1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/fssug-Modelle/HighlightLines1.CATPart

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10.3 Extrusions- und Rotationsflächen [Extrude and Revolve]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Extrusionsfläche“ „Rotationsfläche“

Beispiel aus sdgug.pdf: Extrude1.CATPart

Beispiel aus sdgug.pdf: Revolution1.CATPart


10.4 Abstandsflächen (Offsetflächen) [Offset]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Offset-Flächen“ Beispiel aus sdgug.pdf: Offset1.CATPart

Beispiel aus sdgug.pdf: Offset2.CATPart• Offset auf zusammengefügte Fläche nicht möglich, auch nicht mit automatischer Glättung,

nur schrittweise mit „Zu entfernende Unterelemente“ bis auf Teilfläche mit Spitze (Eltern Ra-dius u. Ellipse)

• Ungenauer Offset: Mindestabweichung 1 mm, teilweise stark verzerrte Ergebnisfläche • Offset u. U. auf Einzelflächen, Eckverrundung mit Füllfläche “flicken”

Flaechen_pdf-Hilfe\modif_sdgug-Modelle\Offset2_geflickt_mit_Fill.CATPart


Offset_kleine_Radien_Start.CATPart• Offsetwerte über Parameter eingeben, Ausgangswerte 6 mm

• Nur bei Regelflächen erzeugt CATIA normalerweise scharfe Kanten bei Offset – Radius ≤ 0 • Ist bei Regelflächen der Offsetwert größer als die kleinste Abmessung einer (scharfkantig er-

zeugten) Teilfläche, wurde bei älteren Releases die Offset-Fläche „zerhackt“.

Offset_kleine_Radien_fertig_vorR12.CATPart

Ab R12 werden die Offsetflächen • • bei Regelflächen (nach umfassendem Dialog) anders berechnet, • • bei Freiformflächen z. Z. nicht mehr als Gruppe erzeugt, aber einzeln möglich.

Offset_kleine_Radien_fertig_R12.CATPart

⇒ Berechnungsalgorithmen ändern sich teilweise, was bei Nacharbeit an älteren Modellen durchaus zu Problemen führen könnte!

Neu in R14 • Automatische Glättung: Offset3.CATPart Offset 25 mm ohne und mit Glättung

• Ungenauer Offset , speziell für Werkzeugbau. Beispiel RoughOffset1.CATPart

• Variabler Offset Beispiele VariableOffset1.CATPart, VariableOffset2.CATPart

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Extrude1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Revolution1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Offset1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Offset2_geflickt_mit_Fill.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Offset_Test_bei_kleinen_Radien_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Offset_Test_bei_kleinen_Radien_fertig_vorR12.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Offset_Test_bei_kleinen_Radien_fertig_R12.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/Ungenauer_Offset.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/RoughOffset1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/Variabler_Offset.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/VariableOffset1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/VariableOffset2.CATPart

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Manuskript\Erklaerungsmodelle\VARIABLER_OFFSET_START.CATPart • • Einzelflächen zu Flächenverbund zusammenfügen, der als „Globale Fläche“ dient. • • hellblauen Randflächen unterschiedlichen, konstanten Offsetwert zuweisen, • • mittlerer Fläche variablen Offset zuweisen durch Abwählen Konstanter Offset, • • Kanten der hellbraunen Flächen konstanten Offset der jeweiligen hellblauen Fläche und den

Flächen selbst variablen Offset zuweisen.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/VARIABLER_OFFSET_START.CATPart

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10.5 Translations- und Verbundflächen [Sweep and Loft]

10.5.1 Translationsflächen mit einer generierenden Kontur (Schiebe-, Austra-gungs-, Beweg-, Sweepflächen)

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Translationsfläche“

Beispiel aus sdgug.pdf: Sweep1.CATPart



Keine Kreisbogen-Sweepfläche tangential zu 2 Flächen mehr verfügbar. Lösungsmöglichkeit: • Flächenverrundung mit Befehl Formverrundung, S. 101 oder zum Üben von Befehlen • Offset auf beide Flächen mit Kreisbogenradius • Offsetflächen miteinander verschneiden ⇒ Mittelpunktskurve („Zentralkurve“) → als Leitkurve

verwenden • Verschneidungskurve auf beide Flächen normal projizieren ⇒ Führungskurven • Translationsfläche, Profiltyp Kreisbogen, Subtyp 2 Führungselemente und Radius, Ver-

schneiden als Leitkurve

Beispiel Kreisflaeche_tang_zu_2Flae.CATPart


CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Verdrehte Bereiche entfernen“

Beispiel aus sdgug.pdf: Sweep-Twist.CATPart

Anwendung Translations-, Offset- und Extrapolationsflächen am BMW-Dach:

Flansch 25 mm breit, vorn und hinten 10 mm tiefer als Dachfläche, Seite 5 mm tiefer. Randflächen 70° zur Dachfläche nach außen geneigt. Vgl. BMW-Dach.pdf, Punkte 7 bis 9!

10.5.2 Verbundflächen mit mehreren generierenden Konturen (Loft)

Ab R12 als „Fläche mit Mehrfachschnitten“ [Multi-sections Surface] benannt. Exemplarisch schon Varianten bearbeitet unter 9.10.2 Erzeugen von Leitkurven.

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Flächen mit Mehrfachschnitten erzeugen“

Flaechen_pdf-Hilfe\modif_sdgug-Modelle\Loft1_Klemod.CATPart• Loft über 3 generierende Kurven • Gem. sdgug.pdf Loft über nur 2 generierende Kurven, dann 2. Loftfläche tangentenstetig an

1. Loftfläche anschließen, Modifikation durch Entfernen der Tangentenbedingung

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Sweep1.CATPart



http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Kreisflaeche_tang_zu_2Flae.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Sweep-Twist.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/BMW-Dach/BMW-Dach.pdf


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Loft1_Klemod.CATPart

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Bei generierenden Kurven (Schnitten), die aus mehreren Kurvenstücken bestehen, ist der Ver-bindungstyp maßgebend dafür, aus wie viel Segmenten die erzeugte Fläche besteht. • Faktor • Tangentenstetigkeit • Tangentenstetigkeit, dann Krümmung • Scheitelpunkte – bevorzugter Verbindungstyp, wenn gleiche Scheitelpunktzahl • Faktor mit manueller Vorgabe von Verbindungspunktpaaren bei ungleicher Scheitelpunktzahl

Loft-Verbindungsvarianten.CATPart

Während der Lehrveranstaltung selbstständig verschiedenste Varianten üben, bei Bedarf indivi-duelle Hilfe durch Lehrkraft.

Beispiel aus sdgug.pdf: Loft3.CATPart

Mit / ohne Neubegrenzung

Loft_f_Neubegrenzung_Start

Ohne „Neubegrenzung“ problematisches Loft, abhängig von Leitkurve:

Loft_f_Neubegrenzung_3_GenKurv_3_Leitk_Start.CATPart

Loft_f_Neubegrenzung_3_GenKurv_3_Leitk_fertig.CATPart

10.5.3 Adaptive Translationsflächen [Adaptive Sweep]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Anpassungsfähige Translationsfläche“

• Skizzen fast nur im Befehl funktionsfähig zu erzeugen. Nach Modifikation der 3D-Geometrie, auf die in der Skizze referenziert wird (Verschneidung), müssen diese Verschneidungen u. U. editiert werden. ⇒ starke Einschränkung der Anwendbarkeit!

• Punkte für Schnitte nur auf der Führungskurve möglich, nicht auf der Leitkurve.

Sehr glatte Flächen (energieminimiert), wesentlich glatter als Sweepfläche und Loft mit analogen Schnittkurven. Nachträgliche Veränderungen mit Loft dafür wesentlich robuster und variabler.

Beispiel aus sdgug.pdf: AdaptiveSweep1.CATPart

Alternative mit Skizzenkopien und Loft ⇒ nicht so ebene Fläche. Mit normaler Translationsfläche ⇒ nicht so ebene Fläche.

Vergleich Flächenqualität Loft, Translationsfläche und adaptive Translationsfläche Erklaerungsmodelle\Vgl_Loft_Sweep_adaptSweep.CATPart

und andere Modelle aus dem Ordner Erklaerungsmodelle.

Startmodell Beispiel Rechteckwellrohr, das sich sinnvoll nur mit einer adaptiven Translationsflä-che erzeugen lässt: Beispiele\Wellrohr\R14_Rechteck-Wellrohr_adaptTransl_variablProfil_Skizze_Sinus_Start.CATPart

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Loft3.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Loft_f_Neubegrenzung_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Loft_f_Neubegrenzung_3_GenKurv_3_Leitk_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Loft_f_Neubegrenzung_3_GenKurv_3_Leitk_fertig.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/AdaptiveSweep1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Vgl_Loft_Sweep_adaptSweep.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Wellrohr/R14_Rechteck-Wellrohr_adaptTransl_variablProfil_Skizze_Sinus_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Wellrohr/R14_Rechteck-Wellrohr_adaptTransl_variablProfil_Skizze_Sinus_Start.CATPart

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Bild 58: Adaptive Translationsfläche Rechteckwellrohr

10.6 Füllflächen [Fill]

Unvergleichlich bessere Qualität als in V4! Schon bei Dachfläche und Offset genutzt. Möglichst 4 und konstruierte Begrenzungskurven, weil Flächenberandungen nach Modifikation der Flächen oft nicht mehr erkannt werden. Punkt-, Tangenten- o. Krümmungsstetigkeit gilt für alle Randkur-ven. Wenig geeignet für Flächenbereiche mit Krümmungsinflexion (später unter 11).

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Füllfläche“

Beispiel aus sdgug.pdf: Fill1.CATPart

Noch variabler ist assoziative, aber nur begrenzt editierbare FreeStyle-Freiformflächenfüllung . Weil nur Flächenberandungen selektiert werden können, muss die Freiformfüllfläche nach Modi-fikation der Flächen oftmals neu erzeugt werden. Vorzugsweise Typ Antrieb, Vorgabe der Kur-venordnung (hier „Grad“ genannt), der Flächensegmentierung und/oder der zulässigen Abwei-chung („Toleranz“) möglich. Während des Erstellens der Freiformfüllfläche unbedingt mit Analy-sen Flächenform beurteilen.

Beispiel für GSD- und Freiformfüllflächen, Lückengröße modifizierbar:

Manuskript\Erklaerungsmodelle\R17_Seitenwandluecke.CATPart

Bild 59: Analysen zur Bewertung der Flächenqualität

Kurzfassung 12.5 und Ausgabe Ast Getriebetunnel

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Fill1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/R17_Seitenwandluecke.CATPart

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10.7 Übergangsflächen

10.7.1 Übergangsfläche zwischen zwei Kurven [Blend]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Übergangsfläche“

Flaechen_pdf-Hilfe\modif_sdgug-Modelle\Blend1_Klemod.CATPart• Ersten Punkt versetzen • • Punkt erzeugen • • Projektion erzeugen • Mehrere Verbindungspunkte definieren

Verbindungstypen wie bei Loft.

Zum Vergleich und zur Wiederholung 2 Loftflächen erstellen.

Für krümmungsstetige Kantenverrundungen nutzbar.

Achtung! Pfeilrichtung an den Kurven entscheidet über die Flächenorientierung (bei Karosse-riestrakflächen nach innen gerichtet). Kontrolle mit Offset oder Ausrichtung umkehren .

Bild 60: Abhängigkeit der Flächenorientierung von den Kurven-Richtungspfeilen

Beispiel krümmungsstetiges Verrunden des Übergangs zwischen Seitenwand und Dach:

Manuskript\Erklaerungsmodelle\R17_kruemmst_Verrundg_Seitw-Dach.CATPart

1. Durchgängige Übergangsfläche

2. Zwei Übergangsflächen, dazwischen 5 bis 10 mm breite Füllfläche Robuster als Grenzkanten sind konstruierte Kurven, z. B. „Linien“ auf der Fläche.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Blend1_Klemod.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/R17_kruemmst_Verrundg_Seitw-Dach.CATPart

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10.7.2 Verbindungsflächen („Zusammenführung“) [Junction]

Ab R14 im Ikonenmenü BiW-Vorlagen (Body in White, d. h. Rohbau)

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Zusammenführung“ . Es entsteht der Eindruck, kom-plexe Flächen würden sich problemlos verbinden lassen. Erinnert sei aber an den Grundsatz, komplexe Flächen zweckmäßig aus Einzelflächen aufzubauen.

Beispiel aus sdgug.pdf: Junction1.CATPart• Abschnittverbindung • • Tangentenstetigkeit – Verbindungskurven und damit Verbindungs-Flächensegmente an allen

Scheitelpunkten der nicht tangentenstetigen Flächenbereiche • • Krümmung – Verbindungskurven und damit Verbindungs-Flächensegmente an allen Schei-

telpunkten der nicht krümmungsstetigen Flächenbereiche

Test mit zusätzlich auf Randkurven erzeugten Punkten und mit zusätzlichen Verbindungskurven. Reihenfolge der Selektion weitgehend beliebig. Bei Fehlermeldung zunächst _OK_ und Auswahl erst einmal bis zum Ende fortführen. Bei richtig gewählten Verbindungskurven kommt dann keine Fehlermeldung mehr.

Junction.CATPart

Junction_coupling_Start.CATPart → Junction_coupling_komplett.CATPart

Varianten im Beispiel Junction-coupling: • Verschiedene Abschnittverbindungen • Offsetkontrolle: Bei zu kleinen Radien an Freiformflächen ist Offset nicht oder nur begrenzt

möglich. Nur beim Offset auf Regelflächen werden aus zu kleinen Radien scharfe Kanten er-zeugt! Ungenauer Offset klappt hier sehr gut.

Anwendungsbeispiel B-Säulenanschluss zum Schweller:

Grenzen testen, innerhalb derer „Zusammenführungen“ sinnvoll einsetzbar sind, auch im Ver-gleich zu Lofts. Testen, ob auch hier ungenauer Offset zum Erfolg führt. • Bei sehr unterschiedlicher Anzahl der Scheitelpunkte keine sinnvolle Lösung gefunden. • Anzahl der Scheitelpunkte gleich gewählt. • Zusammenführung zwischen bereits verrundeten Anschlussflächen (bei nachträglichen Än-

derungen).

B-Saeulenanschluss.pdf

10.8 Sitzflächen „Diabolo” [Diabolo]

Ab R14 im Ikonenmenü BiW-Vorlagen (Body in White, d. h. Rohbau).

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Diabolo“

„Sowohl Sitz- als auch Grundfläche müssen eine ähnliche Kontur vorweisen und zu

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Junction1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Junction.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Junction_coupling_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Junction_coupling_komplett.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/B-Saeulen-Anschluss/B-Saeulenanschluss.pdf


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einem Bereich gehören.“ Bedeutung dieser Hilfe-Formulierung??? Die mit dem Befehl erzeugten Diabolos sind nur eingeschränkt nutzbar. Viel besser ist die von Brill /8/ vorgestellte Methode, auf die unter 14.6.8 eingegangen wird.

Beispiel aus sdgug.pdf: Diabolo1_Klemod.CATPart

Mit den Grundbefehlen Extrusionsfläche und Trennen können die Sitzflächen ebenso erzeugt werden, wenn auch in mehreren Schritten.

10.9 Gegenflansch [Mating Flange]


CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Gegenflansch“

Flaechen_pdf-Hilfe\modif_sdgug-Modelle\BiW_Gegenflansch.CATPart

Vorteile:

Schnelles Erstellen und kleine Datenmenge, weil alles in einem Part.

Nachteile: • Überlappender Flansch wird nur in einem Bauteil erzeugt, obwohl zu fügende Bauteile stets

eine Baugruppe bilden (getrennte Fertigung, Baugruppenstückliste mit mindestens 2 Bautei-len + Fügestoff/Verbindungselemente).

• Die in Flanschrichtung verlaufenden Radien unterscheiden sich nur durch die Blechdicke. Wegen unterschiedlicher Fertigungstoleranzen der Radien in den zwei Werkzeugsätzen so-wie unterschiedlicher Rückfederung können die Radien so aufeinander aufliegen, dass die Flanschflächen auseinander klaffen, was zu Problemen beim Fügen führen kann.

Besser Flansch selbst konstruieren, dabei Radien im Flanschbereich entsprechend korrigieren. • Offsetfläche mit Offset = Blechdicke auf

die Flansch-Referenzfläche • Neues Profil mit korrigierten Radien, am

schnellsten Skizze: 3D-Verschneidung der Offset-Teilflächen (nicht robust!). Verrunden der Verschneidungslinien mit korrigierten Radien. Alternativ aufwän-digere 3D-Kurvenkonstruktion.

• Extrusionsfläche mit korrigiertem Profil • Translationsfläche, Profiltyp Linie, 45°

zur Extrusionsfläche • Verrunden Translations- und Extrusi-

onsfläche zum Flansch • Verrunden Flansch mit Basisfläche • Aufdicken (Solid oder Volumen)

Bild 61: Gegenflansch mit korrigierten Radien R4 u. R8

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/BiW_Gegenflansch.CATPart

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Datei zu Bild 61:

BGR_GETRIEBETUNNEL_GETEILT_GEGENFLANSCH_KORR_RADIEN.CATProduct

10.10 Versteifungsecke („Leiste“) [Bead]


CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Leiste“

Flaechen_pdf-Hilfe\modif_sdgug-Modelle\BiW_Gegenflansch_Eckversteifung.CATPart

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/BiW_Gegenflansch_Eckversteifung.CATPart

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11 Flächenvergleich

11.1 Vorbemerkungen

Wie ist die Qualität der Flächentypen Extrusion, Loft (Fläche mit Mehrfachschnitten), Blend -(Übergang), Fill (Füllen), Sweep (Translation), adaptive Sweep (anpassungsfähige Translation) und Junction (Zusammenführung) zu bewerten? Welcher Flächentyp sollte je nach Anwendungs-fall gewählt werden? Wie wirkt sich der Flächentyp auf die Dateigröße aus?

Für den Vergleich bieten sich besonders an: • Aufbereitung (Dress up): Zellen, Segmente, Kontrollpunkte • Flächenkrümmung-Gauß o. -Inflexion: Rückschluss auf Welligkeit, besonders lokale Wellig-

keit • Reflexions-/Aufbereitungslinien: Rückschluss auf Welligkeit, besonders für größere Flächen-

bereiche

Die nachfolgenden Vergleiche wurden mit R17 durchgeführt. Wenn die CATIA-Modellierungssoftware wieder geändert werden sollte – analog der gravierenden Änderung zwi-schen R12 und R14 sowie der Modifikation zwischen R14 und R16 – könnten das auch zu etwas anderen Ergebnissen führen.

Bild 62: Geometrieinformationen und Aufbereitung

Bei 2 Segmenten pro Zelle in u-Richtung nur 9 Kontrollpunkte statt 2 ⋅ 6 gem. S. 51. und Glei-chung (19).

Bild 63: Analysen Flächenkrümmung/Inflexion, Kur-venkrümmung u. Hervorhebungslinien

Der Typ Inflexion zeigt zwar sehr kleine Krümmungsunterschiede an, hier aber falsch einen blauen Bereich mit positiver Gauß-scher Krümmung. Die Grafikdarstellung be-einflusst die Ergebnisanzeige.

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Bild 64: Vergleich mit Typ Gaußsche zeigt nur negative Gaußsche Krümmung

11.2 Vergleichsflächen • Dateivergleich für lineare Flächenrichtung nach Bild 65,

alle Flächen 13 Zellen. Flächentyp Größe Geometrietyp

Extrusion 23,9 KB, 100% Plane u. Cylinder

Loft 100% Plane u. Cylinder

Sweep 117% Plane u. Cylinder

Junction 117% Plane, Verrundungen NUPBS

Blend 133% NUPBS

adaptive Sweep 217% NUPBS

Bild 65: Vergleichsfläche 1

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• Dateigrößenvergleich für kreisbogenförmige Fläche nach Bild 66

Alle Flächen 13 Zellen. Blend nur mit Spannungen 0,1 und damit stark abweichender Form möglich.

Flächentyp Geometrietyp Zellen / Σ Segmente

Größe

Rotation Flanken Cone; Verrundg. Torus

13 26 KB, 100%

Loft, 2 Profile Flanken Cone; Verrundg. NUPBS 1-1

13 64 KB, 145%

Loft, 2 Profile, tangst. NUPBS 13 x 3-1, Ordng. 6-4 bis 6-6

13/39 92 KB, 209%

Loft, 2 Profile, tangst., Führungskur-ve Kreisbogen

NUPBS 13 x 3-1, Ordng. 6-4 bis 6-6

13/39 92 KB, 209%

Loft, 2 Profile, tangst., Führungskur-ve Splinebogen

NUPBS 13 x 4-1, Ordng. 6-4 bis 6-6

13/52 100 KB,227%

Sweep, Führungskurve Kreisbogen Flanken Cone, Verrundg. Torus

13 48 KB, 109%

Sweep, Führungskurve Splinebogen NUPBS 13 x 3-1, Ordng. 6-2 Flanken, 6-5 u. 6-6 Verrundg.

13/39 76 KB, 173%

Junction, 2 Profile, tangst., Ab-schnittverb. Tangente

NUPBS 13 x 3-1, Ordng. 6-2 Flanken, 6-5 u. 6-6 Verrundg.

13/39 80KB, 182%

Junction, 2 Profile, tangst., Ab-schnittverb. Tang., Verbk. Kreisbo-gen o. Splinebogen


13/65 84KB, 191%

Junction, 2 Profile, tangst., Ab-schnittverb. Krümmg., Verbindungs-kurve Kreisbogen o. Splinebogen


13/39 80KB, 182%

adaptive Sweep, Führungskurve Kreisbogen o. Splinebogen


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• Dateigrößenvergleich für kreisbogenförmige Fläche aus krümmungsstetig geglätteter Profil-kurve nach Bild 67.

Blends nicht möglich. Durch die Glättung mit Entfernen der internen Profilscheitelpunkte ent-stehen nur einzellige Flächen mit großer Segmentzahl, was eigentlich vermieden werden sollte.

Flächentyp Geometrietyp Zellen / Σ Segmente

Größe

Rotation Revol. Surf. 28 in Quer-richtung (wie v im Bild)

1/28 26 KB, 100%

Loft, 2 Profile NUPBS 1-28, Ordng. 6-6

1/28 57 KB, 219%

Loft, 2 Profile, tangst. NUPBS 4-28, Ordng. 6-6

1/112 101 KB,388%

Loft, 2 Profile, tangst., Führungskur-ve Kreisbogen

NUPBS 4-28, Ordng. 6-6

1/112 101 KB,388%

Loft, 2 Profile, tangst., Führungskur-ve Splinebogen


1/112 96 KB, 369%

Sweep, Führungskurve Kreisbogen Revol. Surf. 28 in Längsrichtung

1/28 32 KB, 123%

Sweep, Führungskurve Splinebogen NUPBS 5-28, Ordng. 6-6

1/140 86 KB, 331%

Junction, 2 Profile, tangst., Ab-schnittverbindung Tangente


1/112 98KB, 377%

Junction, 2 Profile, tangst., Ab-schnittverb. Tang., Verbindungs-kurve Kreisbogen


1/112 94KB, 362%

Junction, 2 Profile, tangst., Ab-schnittverb. Tang., Verbindungs-kurve Splinebogen


1/140 102KB,392%

Junction, 2 Profile, tangst., Ab-schnittverbindung Krümmg., Verbin-dungskurve Kreisbogen


1/112 94KB, 362%

Junction, 2 Profile, tangst., Ab-schnittverbindung Krümmg., Verbin-dungskurve Splinebogen


1/140 102KB,392%


Die Dateigrößenverhältnisse hängen von der jeweiligen Flächenform ab und sind nicht allge-meingültig. Im Gegensatz zur Vergleichsfläche 1 ist z. B. die mit der tangentenstetigen Blendflä-che vergleichbare Loftdatei in allen nachfolgend vorgestellten Fällen zum Lückenschluss wesent-lich größer als die Blenddatei. Bei der Vergleichsfläche 1 wird nämlich das Loft von CATIA wie eine Extrusionsfläche aus den Geometrietypen Ebene/Plane und Zylinder/Cylinder modelliert.

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• Flächenvergleich zum Lückenschluss bei einzelligen Anschlussflächen

CATIA_AF\Flaechenvergleich\Variante4_mit_verkn_Elterngeo\Flaechenvergleich_4.pdf


• Flächenvergleich zum Lückenschluss bei mehrzelligen Anschlussflächen

CATIA_AF\Flaechenvergleich\Variante5_mehrzellige_Elternkurven\Flaechenvergleich_5.pdf


• Flächenvergleich zum Lückenschluss bei mehrzelligen, stark versetzten Anschlussflächen

als Extremfall zum Testen der Grenzbereiche

CATIA_AF\Flaechenvergleich\Variante6_enge_Luecke_grosser_Versatz\Flaechenvgl_6.pdf


11.3 Schlussfolgerungen

Zunächst sei noch einmal daran erinnert, dass besser mit Teilflächen als mit komplexen Flächen modelliert werden sollte. Bei den Tests zum Lückenschluss musste gegen diesen Grundsatz teilweise verstoßen werden, um die Anwendungsgrenzen der Flächentypen aufzuzeigen. • Extrusions- und Rotationsflächen gehören zu den kanonischen Flächen, durch deren exakte

mathematische Beschreibung nur kleine Datenmengen entstehen. Wenn möglich, sollte die Flächenkonstruktion so aufgebaut werden, dass möglichst oft mit kanonischen Flächen gear-beitet werden kann.

• Sweepflächen führen bei gleichen Randbedingungen zu kleineren Datenmengen als Lofts.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechenvergleich/Variante4_mit_verkn_Elterngeo/Flaechenvergleich_4.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechenvergleich/Variante5_mehrzellige_Elternkurven/Flaechenvergleich_5.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechenvergleich/Variante6_enge_Luecke/Flaechenvgl_6.pdf

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Von CATIA werden automatisch kanonische Flächen erzeugt (planare, Zylinder-, Kegel-, Ringflächen), wenn die Randbedingungen das zulassen. Nach Extrusions- u. Rotationsflä-chen sollten an zweiter Stelle möglichst Sweepflächen für die Modellierung genutzt werden.

• Blendflächen ergeben bei gleichen Randbedingungen in der Regel kleinere Datenmengen und bessere Flächenqualitäten als Lofts. Allerdings sind im Gegensatz zum Loft Tangenten-bedingungen nur zu zwei Anschlussflächen möglich.

Bei zu kleinen Spannungswerten können bei Blends u. U. große Krümmungsgradienten u./o. Krümmungen am Flächenrand auftreten.

Bevorzugt sollte der Verbindungstyp Scheitelpunkte bei gleicher Scheitelpunktzahl oder sonst der Verbindungstyp Faktor mit manueller Kopplung zwischen Verbindungspunkten be-nutzt werden. Dann entsteht eine mehrzellige Blendfläche.

• Lofts sind dann erforderlich, wenn mehr als zwei Profilkurven zu verbinden sind oder Tan-gentenstetigkeit zu den Anschlussflächen sowohl der Profil- als auch der Führungskurven re-alisiert werden muss. Wie beim Blend sollte bevorzugt der Verbindungstyp Scheitelpunkte bei gleicher Scheitelpunktzahl oder sonst der Verbindungstyp Faktor mit manueller Kopplung zwischen Verbindungspunkten benutzt werden.

• Füllflächen sind immer nur einzellig.

GSD-Füllflächen ergeben meist nur dann akzeptable Flächenqualitäten, wenn die zu schlie-ßende Lücke etwa rechteckig ist und Kurven sowie Anschlussflächen keine großen Krüm-mungsänderungen aufweisen. Wenn nur tangentenstetige Anschlüsse erforderlich sind und vier die Lücke begrenzende Kurven vorliegen, ist der Lückenschluss mit einem Loft meist günstiger. Krümmungsstetige Anschlüsse zwischen mehr als 2 Kurven sind aber nur mit Füll-flächen realisierbar.

Freiformfüllflächen/Antrieb ergeben meist eine viel höhere Flächenqualität als GSD-Füllflächen unter der Voraussetzung, dass Segmentzahlen u. Ordnungen zweckmäßig ge-wählt werden (dabei Analysen nutzen). Wegen des Referenzierens auf Flächenränder, die als BREP-Elemente nach Modellmodifikation meist nicht mehr erkannt werden, und der mangelnden Editierbarkeit sind Freiformfüllflächen aber nur bedingt für assoziative Modellie-rung geeignet.

• Junction, eigentlich für das Verbinden von 3 Y-förmig angeordneten Kurven/Flächen im Rohbau (Class C) gedacht. Wegen der schlechteren Flächenqualität sollte Junction in der Regel nicht alter-nativ zu Loft benutzt werden. Bei der Extremvariante 6 trat aber ein Fall auf, bei dem mit Junction eine wesentlich bessere Flächenqualität als mit Loft zu erreichen war.

Bei lokal großen Krümmungen können allerdings Offsetprobleme mit Flächen des Typs Junc-tion auftreten, insbesondere bei Abschnittverbindung Krümmung.

• Adaptive Sweepflächen weisen eine hohe Flächenqualität auf. Sie sind aber nicht sehr kom-fortabel zu handhaben und wenig robust bei Modellmodifikationen.

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12 Operationen zur Modifikation von Kurven und Flächen im Arbeitsbereich GSD

12.1 Glätten von Kurvenstück-Übergängen [Curve Smooth]

Achtung, Kurven werden verformt! (Vgl. konische Schraubendruckfeder!)

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Kurven glätten“

Beispiel aus sdgug.pdf: Smooth1.CATPart


Beim Glätten mit engen Toleranzen entstehen u. U. große Krümmungsgradienten, die bei der Weiterverarbeitung Probleme bereiten können.

12.2 Extrapolieren von Kurven und Flächen [Extrapolate]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Extrapolieren“

Beispiel aus sdgug.pdf: Extrapolate1.CATPart

Beispiel aus sdgug.pdf: Extrapolate2.CATPart

Beachte: Die Flächenqualität kann durch Extrapolation leiden!


12.3 Zusammenfügen, Reparieren, Zerlegen, Trennen, Trimmen von Geometrie

• Zusammenfügen (zu „Verbindung“) [Join]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Zusammenfügen“

Beispiel aus sdgug.pdf: Join2.CATPart• • Abstand der Zusammenfügung > Lücke (max. 0,1 mm) • • Schwellenwert für Winkel > max. Tangenten-Winkelabweichung • • Zusammenfügung: Typ wählen, z. B. Tangentenstetigkeit, und Elemente auswählen. • • Register Zusammenfügung [Federation], Art des Zusammenschlusses, z. B. Tangentenste-

tigkeit, dann die zu verbindenden Elemente selektieren. • • Unabhängig vom Fortführungsmodus unter Zusammenfügen besteht die Verbindung zwar

aus allen selektierten Elementen, aber die im Register Zusammenfügung im unteren Feld aufgelisteten Elemente, welche dem Fortführungsmodus genügen, lassen sich nicht mehr einzeln anwählen. Das ist z. B. für das Messen von Abständen zwischen Bauteilen von Vor-teil.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Extrapolate1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Extrapolate2.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Join2.CATPart

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• Reparieren [Healing]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Geometrie reparieren“

Beispiel aus sdgug.pdf: Healing1.CATPart• • Stetigkeit: Punkt oder Tangente • • Abstand der Zusammenfügung > vorhandene Lücke • • Objektiver Abstand: zulässiger Abstand nach der Reparatur (auf 0,001 mm belassen) • • Tangentenstetigkeitswinkel > vorhandene max. Tangenten-Winkelabweichung (max. 10°) • • Objektive Tangentenstetigkeit: zulässige Winkelabweichung nach der Reparatur (auf 0,5° be-

lassen oder bei für die Weiterverarbeitung kritischer Geometrie auch kleiner 0,5°) • • Einfrieren: Elemente selektieren, die durch die Reparatur nicht verändert werden sollen oder

alle ebenen Elemente u./o. alle kanonischen Elemente, wenn „Haken“ gesetzt ist

Außerhalb der Lehrveranstaltung selbstständig üben. • Zerlegen [Disassemble]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Elemente zerlegen“

Beispiel aus sdgug.pdf: Disassembling1.CATPart

Achtung! Zerlegte Elemente sind nicht mehr assoziativ und damit nicht editierbar. Alternative: Ab-leiten benötigter Geometrieelemente (unter 12.4).

Außerhalb der Lehrveranstaltung selbstständig üben. • Trennen [Split]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Geometrie trennen“

• • Rechte, linke oder beide Teile sind wählbar. • • Keine Verbindung mit dem trennenden Element

Beispiel aus sdgug.pdf: SplitTrim1.CATPart

Außerhalb der Lehrveranstaltung selbstständig üben. • Trimmen [Trim]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Geometrie trimmen“

• • Stutzen zweier Elemente aneinander • • Beide Elemente werden verbunden. • • Automatische Extrapolation

Beispiel aus sdgug.pdf: SplitTrim1.CATPart

Außerhalb der Lehrveranstaltung selbstständig üben. • „Trimmung von Fläche oder Kurve aufheben [Untrim]“ – Trennung aufheben

Falsche Benennung, Trimmung kann nicht aufgehoben werden, nur Trennung! Getrimmte Flä-chen sollen lt. Hilfe vorher zerlegt werden – viel besser ist Ableiten.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Disassembling1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/SplitTrim1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/SplitTrim1.CATPart

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Beispiel Flaechen_pdf-Hilfe\modif_sdgug-Modelle\UNTRIM_UNSPLIT.CATPart• • Nur einzellige Flächen, mehrzellige Flächen erst nach vorherigem Ableiten/Zerlegen • • Trennung aufheben „einer zugrunde liegenden unendlichen Geometrie“ ⇒ nur im Rahmen

einer „Manipulationsbox“, d. h. offenbar, eine Begrenzung bis zum Extrempunkt der jeweili-gen Schnittkurve bzw. -fläche.

„Unendliche Geometrie“??? – offenbar alle kanonischen Flächen, nicht nur mit Gaußscher Krümmung Null, und einzellige Flächen mit u > 1 und v = 1

Beispiel Trennen_aufheben_Variantentest.CATPart• • Trennung an Teilkonturen aufheben: entsprechenden Flächenrand selektieren (nicht Trenn-

kurve!)

Beispiel Trennen_aufheben_lokale_Begrenzungen.CATPart

12.4 Geometrie ableiten • Flächen-Begrenzungskurven [Boundary]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Begrenzungskurven erzeugen“

Beispiel aus sdgug.pdf: Boundaries1.CATPart

Außerhalb der Lehrveranstaltung selbstständig üben. • Begrenzungs- und andere Kurven sowie Teilflächen [Extract]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Geometrie ableiten“

Beispiel aus sdgug.pdf: Extract1_Klemod.CATPart• • Oft flexibler als Funktion „Flächen-Begrenzungskurven“ • • Zur Darstellung der Unterschiede zweckmäßig am Beispiel-Körper erst einzelne Kanten ver-

runden. • • Komplementärmodus: Ableitung der nicht selekt. Elemente • • Federation: Element-Verbund erzeugen analog Fortführungsmodus beim Zusammenfügen.

Achtung! Begrenzung von Kurven nur über „Fortführungstyp“. Multiselektion ergibt keinen Elementverbund.

• Skizzen-Teilgeometrie [Multible Edge Extract]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Mehrere Kanten ableiten“

Beispiel aus sdgug.pdf: Extract2.CATPart

Aus einer Skizze mit mehreren offenen u./o. geschlossenen Kurven nur eine o. einzelne Geomet-rien für Weiterbearbeitung nutzen (Körper, Flächen) • • Ableiten mehrerer Kanten • • Ableitung selekt. für z. B. Körper „Block“

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/UNTRIM_UNSPLIT.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Trennen_aufheben_Variantentest.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Trennen_aufheben_lokale_Begrenzungen.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Boundaries1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/modif_sdgug-Modelle/Extract1_Klemod.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Extract2.CATPart

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12.5 Verrundungen Grundsatz: Wenn möglich, erst große Verrundungsradien erzeugen, dann kleine.

Jede Verrundung mit einem Radius führt zwangsläufig zu einem Krümmungssprung zwischen Verrundung und Anschlussflächen. Es wird also nur G1-Stetigkeit erreicht. Von Class A-Flächen wird aber mindestens C2-Stetigkeit gefordert. Lt. /7/, S. 192 sind z. Z. nur mit der gedas-Zusatzsoftware XV5 designgerechte Verrundungen möglich. Ohne XV5 den Befehl „Übergang“ nutzen oder Sweepfläche, Typ Kegelschnitt, wenn kleine Krümmungssprünge zulässig sind. Ab R18 Stylingverrundungen in den Umgebungen GSD und FreeStyle verfügbar.

12.5.1 Konstanter Verrundungsradius

12.5.1.1 Formverrundung zwischen nicht zusammengefügten Flächen [Shape Fillet]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Formverrundungen“

Formverrundungen sind robuster als Kantenverrundungen. Nach Modifikationen werden die für die Kantenverrundungen zu selektierenden Kanten von CATIA manchmal nicht mehr automa-tisch erkannt, was manuelles Selektieren beim Aktualisieren erfordert.

Beispiel aus sdgug.pdf: ShapeFillet1.CATPart

• Gerade: ohne Tangentenbedingungen zwischen den die Verrundung in Längsrichtung be-grenzenden Randkurven der Flächen

• Glatt: Tangentenstetigkeit der Randkurven der Radius- und der verrundeten Flächen • Maximum: Radiusflächen-Länge entspr. längster Fläche • Minimum: Radiusflächen-Länge entspr. kürzester Fläche • Stützkurve + Leitkurve: Bitangentiale Radiusfläche mit dem durch die Stützkurve (wie Füh-

rungskurve) definierten variablen Verrundungsradius zwischen Flächen. • Leitkurve ohne Stützkurve : Statt Radius können Regeln vorgegeben werden, Implizit mit zu-

sätzlichen Punkten auf Leitkurve für variable Flächenverrungung.

Beispiel aus sdgug.pdf: ShapeFillet3.CATPart

12.5.1.2 Kantenverrundung an einer Fläche / zusammengefügten Flächen [Edge Fillet]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Kantenverrundung“ → _Mehr >>_ für weitere Optionen, z. B.

• scharfe Kante an Ecken (bei 2 zu verrundenden Kanten dritte beizubehaltende Kante selekt.) • um „Ecke rollende Kugel“, • begrenzendes Element • Nicht dreieckige Kofferecke durch Zurücksetzen

Beispiel Kofferecke_mit_Zuruecksetzung.CATPart• • Kanten mit konstantem oder variablem Radius verrunden

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/ShapeFillet1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/ShapeFillet3.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Kofferecke_mit_Zuruecksetzung.CATPart

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• • _Mehr >>_ → Ecke(n) verrunden ⇒ alle Ecken der verrundeten Kanten werden erkannt → Zurücksetzungsabstand > Verrundungsradius eingeben ⇒ Kofferecke nicht als Dreieckfläche

• • 3 Einzel-Zurücksetzungsmaße je Ecke können durch Selektion der Maßzahl unabhängig voneinander editiert werden.

• Verrundung mit Zurücksetzung bei mehr als 4 Ecken

Beispiel Kantenverrundung_mit_Zuruecksetzung_bei_mehr_als_4_Ecken.CATPart• • Zunächst nach je 4 Ecken Zwischenstücke als Trennung verrunden mittels _Mehr >>_ →

Punkte als begrenzende Elemente, Vektoren entspr. ausrichten. Alle Zwischenstückverrun-dungen mit einem Befehlsaufruf.

• • Jeweils Kanten für max. 4 Ecken selekt. _Mehr >>_ → Ecke(n) verrunden

Beispiel aus sdgug.pdf: EdgeFillet2.CATPart

Radius R45 > Flächenabstand = 30 mm → _Mehr >>_ und beizubehaltende Kante selekt., die nicht verrundet wird.

12.5.1.3 Verrundungen mit gegenseitiger Überlappung

Beispiel aus sdgug.pdf: EdgeFillet3.CATPart

→ _Mehr >>_ und Bänder Trimmen aktivieren

12.5.2 Variable Kantenverrundung [Variable Fillet]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Verrundungen mit variablem Radius“ Beispiel aus sdgug.pdf: FilletVariableRadius1.CATPart

Korrektur „verdrillter“ Verrundungen

Beispiel aus sdgug.pdf: FilletVariableRadius2.CATPart• Skizze muss verdeckt sein oder Auswahllupe.

→ _Mehr >>_ und

• Schalter „Kreisverrundung“ aktivieren und • Leitkurve selekt., zu der erzeugender Kreis senkrecht „entlanggeführt“ wird.

12.5.3 Verrunden von sich nicht schneidenden Teilflächen [Face-Face Fillet]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Verrundungen zwischen zwei Teilflächen“ Beispiel aus sdgug.pdf: FaceFillet1.CATPart

12.5.4 Verrundung aus drei Tangenten [Tritangent Fillet]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Verrundungen aus drei Tangenten“ Beispiel aus sdgug.pdf: Tritangent1.CATPart

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Kantenverrundung_mit_Zuruecksetzung_bei_mehr_als_4_Ecken.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/EdgeFillet2.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/EdgeFillet3.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/FilletVariableRadius1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/FilletVariableRadius2.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/FaceFillet1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Tritangent1.CATPart

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12.5.5 Krümmungsstetige Verrundungen

Halbdachfläche mit Verrundungsradien – an Design- (Class A) und Sichtflächen (Class B) nicht zulässig, insbesondere nicht für R > 20 mm. Die Qualität der Übergangsflächen ist nicht in allen Fällen hinreichend.

Krümmungsstetige Verrundungen erzeugen: (Ab R18 problemlos mit Styling-Verrundung)

Bild 71: R18-Stylingverrundung und Ergebnisse

Startmodell: \Manuskript\Erklaerungsmodelle\Halbdach_kruemmst_Verrundung_Start.CATPart

Parameter definieren, die ein Steuern der Übergangsflächen erleichtern.

Ergebnisvarianten: Halbdach_kruemmst_Verrundung.CATPart • Im 2. Beispielmodell sind unterschiedliche Varianten kombiniert worden. Gesteuert wird mit

den Parametern: • • Offsetwert_Umlaufverrdg erzeugt die Verschneidungskurven zur Begrenzung der Über-

gangsflächen • • Reduzierungsfaktor_Eckenradius_Deckfläche

Der Eckenradius zwischen den Verschneidungskurven auf der Dachfläche wird durch Kur-venglättung krümmungsstetig angeschlossen und steuert den Übergang von der Eckenver-rundung zur Dachfläche

• • zulAbweichg_Eckenglaettung steuert die zulässige Abweichung vom Eckenradius beim Glätten. Die Verschneidungskurven sind festgeschrieben.

• • Spannungen für verschiedene Übergänge • Zur besseren visuellen Bewertung zeitweise Tools → Optionen → Allgemein → Anzeige →

Register Leistung → 3D-Genauigkeit auf kleinen Wert einstellen und/oder Ergebnisflächen

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Halbdach_kruemmst_Verrundung_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Halbdach_kruemmst_Verrundung.CATPart

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vergrößern (im Beispiel vordere Ecke mit Skalierungfaktor 10) • Analysen

• • Am aussagefähigsten Schnittebenen- und Reflexionslinienanalysen: mittels Kompass u./o. Manipulationspunkten am Lichtgitterraster Reflexionslinien über zu kontrollierenden Bereich führen. Knicke bei Verrundungsradien.

• • Flächenverbindungsanalyse: Krümmungsabweichungen angezeigt • • Umgebungsreflexion: Materialmodus, stark zoomen, senkrecht auf Flächen blicken • • Gaußsche Krümmung

Die Ergebnisse der vor R18 mit Blend- und Füllflächenfunktion erstellten krümmungsstetigen Verrundungen mit allerdings aufwändig angepassten Spannungen sind aber hinsichtlich der G2-Abweichung etwas besser als die sehr schnell realisierbaren R18-Stylingverrundungen. Dafür ist der maximale Krümmungsgradient G3 etwas größer.

Bild 72: Kleinere maximale G2-Abweichung mit Blend- und Füllflächen

Beispiel zum Aufzeigen der Grenzen von GSD, Verrundungsversuche zwischen Seitenwand, Dach und Kofferklappe mittels Übergangs-, Füll-, Loft- und Conic-Sweepflächen.

Erklaerungsmodelle\VERRUNDUNG_SEITENWAND-DACH-KOFFERKLAPPE_START.CATPart

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12.6 Flächen- und Kurvenorientierung invertieren [Invert Orientation]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Ausrichtung“ • Nachteilig ist fehlende Anzeigemöglichkeit der Orientierung von Flächen (hilfsweise Funktion

Verrunden oder Offset nutzen). • Nach „Ausrichtung umkehren“ wird sofort neue Fläche erzeugt. Flächenvektor wird ange-

zeigt, ursprüngliche Ausrichtung: _Auf Ursprung zurücksetzen_ .

• Statt direkt auf externe Flächen oder -kurven zu referenzieren, können diese generell mit Ausrichtung umkehren in Geometrieelemente mit einfach zu invertierender Ausrichtung ge-wandelt werden. Referenziert wird auf diese Elemente. Sollte das Original-Referenzelement ausgetauscht werden, das Ersatzelement aber eine andere Orientierung haben, ist durch den zwischengeschalteten Befehl Ausrichtung umkehren das Problem leicht zu beheben.

12.7 Globales Verformen

Gemeinsames Verformen ganzer Flächen-Bereiche. Keine Multiselektion wie in V4, nur jeweils ein Flächenverbund.

12.7.1 Bombieren von Flächen [Bump]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Gebeulte Flächen“ Wesentlich sind zwei Formen • Glockenförmige Bombierung mit stetigem Übergang zu angrenzenden Flächenbereichen

(in V4 Bombing Bump Deformation) • Kuppenförmige Bombierung (in V4 Crown Bump Deformation)

Bild 73: Glockenförmige Bombierung (aus V4 Online-Hilfe)

Bild 74: Kuppenförmige Bombierung (aus V4 Online-Hilfe)

Kuppenförmiges Bombieren, z. B. zur Kompensation der Blechrückfederung beim Umformen, er-forderlich, d. h., nur punktgenauer Übergang, anderenfalls Inflexionsbereiche in der Fläche.

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Zu wählen sind: • zu verformende Fläche (Flächenverbund) • Umgrenzungskurve, bis zu der die Verformungsmodifikation gehen soll. • Punkt für die „Verformungsmitte“ auswählen. Das ist die Stelle für die maximale Verformung

(„Verformungsabstand“). Dieser Punkt muss nicht in der Mitte sein, darf aber auch nicht auf der Umgrenzungskurve liegen. Beim Arbeiten mit symmetrischen Flächenhälften (Halbdach, -motorhaube) muss nur die Umgrenzungskurve gespiegelt werden, nicht die Halbfläche.

• Linie für Verformungsrichtung

In V5 GSD Bombieren möglich • Glockenform mit Übergang an der Begrenzungskurve zu nicht verformten Flächen

• • krümmungsstetig (_Parameter hinzufügen >>_ – Krümmung)

• • tangentenstetig (_Parameter hinzufügen >>_ – Tangente)

• Kuppenform mit nur punktgenauem Übergang an der Begrenzungskurve zu nicht verformten Flächen (_Parameter hinzufügen >>_ – Punkt)

Beispiel aus sdgug.pdf: Bump1.CATPart• Spezielle Effekte – oft mit erhöhtem Aufwand – durch Hüllflächenverformung und Shape

Morphing.

Später unter 15.8 Bombieren einer Motorhaube

12.7.2 Hüllflächenverformung

Anpassung analog einer Übertragung von einer Referenzgeometrie auf eine Zielgeometrie.

12.7.2.1 Mit Kurven definierte Verformung [WrapCurve]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Kurvenumhüllung“ Beispiel aus sdgug.pdf: WrapCurve1.CATPart• Verformung gem. Transformation von Referenz- auf Zielkurve bzw. mehrere Kurvenpaare • Fixierte Referenzkurven entspr. Einspannungen (natürlich ohne Zielkurvenselektion)

12.7.2.2 Mit Flächen definierte Verformung [WrapSurface]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Flächenumhüllung“ Beispiel aus sdgug.pdf: WrapSurface1.CATPart• Verformung gem. Transformation von Referenz- auf Zielfläche • Zu verformende Fläche wird entspr. dem Größenverhältnis zwischen Referenz- und Zielflä-

che skaliert. • Referenz- und Zielfläche müssen einzellige Elemente sein.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/Bump1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/WrapCurve1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/WrapSurface1.CATPart

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Beispiel Konstruktion eines dreidimensional gekrümmten Wellrohres:

Das dreidimensional gebogene Wellrohr kann als Fläche erzeugt werden, wobei die zunächst gerade Wellrohrfläche mittels "Mit Flächen definierte Verformung" auf die dreidimensional ge-bogene Zielfläche übertragen wird. Damit einzellige Flächen entstehen, darf der Rohrquer-schnitt nicht geschlossen sein. Im Beispielmodell wurde der Profilwinkel ϕ = 359,99° gewählt.

1. Skizze des Wellprofils

2. Muster bzw. Verschiebung mit Wiederholung des Profils

3. Skizze und Muster bzw. Verschiebungen zusammenfügen

4. Kreisfläche mit gerader Achse und Kreisbogen < 360° als einzellige Referenzfläche

5. Wellrohrfläche mit gerader Achse und Kreisbogen < 360° als zu verformende Fläche

6. Mit Flächen definierte Verformung auf einzellige Zielfläche < 360°, Typ Normal

Startmodell: Beispiele\Wellrohr\Wellrohr_verkuerzt_Start.CATPart

Ergebnis: Beispiele\Wellrohr\Wellrohr_verkuerzt_fertig.CATPart

Anmerkung: Das Beispiel dient zur Erläuterung der Einzelligkeit von Referenz- und Zielfläche. Das kreisförmig gebogene Wellrohr kann als Sweep, Profiltyp Kreis mit einer Regel für den Radius günstiger modelliert werden.

12.7.2.3 Mit Kurven, Punkten und Bedingungen definierte Verformung [ShapeMorphing]

CATIA-Hilfe \sdgug.pdf → „Gestaltveränderung“ Beispiel aus sdgug.pdf: ShapeMorphing1.CATPart

Grobabwicklung eines Blechformteils (ohne Berücksichtigung des real vorhandenen Materialflus-ses) ⇒ geometrisch grob angenäherte Platinenform • Randkurven und Schnittkurven durch Blechformteil als Referenzelemente erzeugen • Messungen der Kurvenlängen • Linien als Zielgeometrie mit der gemessenen Länge der Referenzkurven in der Ebene kon-

struieren, in die das Blechteil „abgewickelt“ werden soll; im Beispielmodell Linien senkrecht zur Randkurve der Verrundung auf der xy-Ebene.

• Gestaltveränderung von der Referenz- zur Zielgeometrie

Gestaltveraenderung_Start.CATPart

Ergebnis:

Gestaltveraenderung_Teilflaechenkurven_Randkurvenwinkel_korr.CATPart

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Wellrohr/Wellrohr_verkuerzt_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Wellrohr/Wellrohr_verkuerzt_fertig.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug-Modelle/ShapeMorphing1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Gestaltveraenderung_Start.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Gestaltveraenderung_Teilflaechenkurven_Randkurvenwinkel_korr.CATPart

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13 Wiederverwenden von Geometrie

13.1 Geometrisches o. Geordnetes geometrisches Set duplizieren

Umgebung GSD

Ähnlich wie PowerCopy. Duplizieren kann im gleichen Bauteil erfolgen oder zwischen zwei geöff-neten Bauteilen.

Vorbereiten der Baumstruktur des Quell-Bauteils : • Eigenes Geometrisches Set GS bzw. Geordnetes geometrisches Set GgS [OgS] für die zu

duplizierende Geometrie, im folgenden nur als GS bezeichnet. In dieses GS (Bild 75 Form-feld für Mehrfachnutzung) als Unterelemente einfügen

• • ein GS für die Referenzgeometrie, • • ein GS für die Konstruktion der zu duplizierenden Geometrie, ggf. Gruppe erzeugen. • Im gleichen oder anderem Ziel-Bauteil • • Ziel-Referenzgeometrie erstellen, • • Baumzweig in Bearbeitung, in den das GS-Duplikat eingesetzt werden soll.

Bild 75: Baumstruktur

Beispiele:

BASISBAUTEIL_FUER_FORMFELD-DUPLIKAT_IM_GLEICHEN_BAUTEIL_START1_OHNE_FORMFELD.CATPart

BASISBAUTEIL_FUER_FORMFELD-DUPLIKAT_IM_GLEICHEN_BAUTEIL_START3 MIT_FORMFELD_RICHTUNG_AUSZUGSSCHRAEGE.CATPart

GS-Duplikat einsetzen:

• Einfügen → Erweiterte Tools für Replikation → Geometrisches Set duplizieren

• Referenzgeometrie zuweisen, im Beispiel durch Selektion des GS_Formfeldkonstruktion. • Richtungsorientierungen ggf. modifizieren

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Powercopy_UserFeature_GS-Dupl/BASISBAUTEIL_FUER_FORMFELD-DUPLIKAT_IM_GLEICHEN_BAUTEIL_START1_OHNE_FORMFELD.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Powercopy_UserFeature_GS-Dupl/BASISBAUTEIL_FUER_FORMFELD-DUPLIKAT_IM_GLEICHEN_BAUTEIL_START3_MIT_FORMFELD_RICHTUNG_AUSZUGSSCHRAEGE.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Powercopy_UserFeature_GS-Dupl/BASISBAUTEIL_FUER_FORMFELD-DUPLIKAT_IM_GLEICHEN_BAUTEIL_START3_MIT_FORMFELD_RICHTUNG_AUSZUGSSCHRAEGE.CATPart

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Bild 76: Objekt einfügen als Duplikat in gleiches Bauteil

Ergebnis: BASISBAUTEIL_MIT_FORMFELD-DUPLIKAT_RICHTUNG_AUSZUGSSCHRAEGE IM_GLEICHEN_BAUTEIL.CATPart

13.2 PowerCopy

Vorbereiten der Baumstruktur: • Eigenes Geometrisches Set GS bzw. Geordnetes geometrisches Set GgS [OgS] für Power-

Copy-Geometrie, im folgenden nur als GS bezeichnet. In dieses GS als Unterelemente • • ein GS für die Referenzgeometrie • • ein GS für die Konstruktion der PowerCopy-Geometrie (ggf. etwas aufwändigere Konstruk-

tion mit Hilfsgeometrie zum erleichterten Einfügen der PowerCopy) • Kein Referenzieren auf Geometrie und Parameter außerhalb dieses GS – entweder ohne

Benutzerparameter arbeiten oder Benutzerparameter in das GS einfügen!

Erstellen der PowerCopy: • Einfügen → Wissensvorlagen → PowerCopy

• GS für die Konstruktion der PowerCopy-Geometrie selektieren ⇒ im linken Fenster werden die ausgewählten Komponenten angezeigt, ggf. im Register Definition Name der PowerCopy eintragen. Referenzgeometrie (Komponenteneingaben [Inputs of components] wird automa-tisch erkannt. Erst nach Vornahme aller Einstellungen OK, sonst durch Doppelklick auf Baumeintrag PowerCopy_xx zurück zum Definitionsfenster.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Powercopy_UserFeature_GS-Dupl/BASISBAUTEIL_MIT_FORMFELD-DUPLIKAT_RICHTUNG_AUSZUGSSCHRAEGE_IM_GLEICHEN_BAUTEIL.CATPart

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Bild 77: PowerCopy erzeugen • Register Eingaben: Umbenennung der Eingabeelemente möglich durch Markieren des Ele-

ments und Namensänderung in Eingabezeile unten. • Register Parameter: Die beim Einsetzen der PowerCopy zu modifizierenden Parameter mar-

kieren, Veröffentlicht Name: Benennung modifizieren.

Bild 78: Beim Einsetzen zu modifizierende Parameter festlegen • Register Symbol: Symbol auswählen oder mittels Anzeige speichern Screenshot

• OK ⇒ PowerCopy im Baum angezeigt.

Beispiel: Basisbauteil_mit_PowerCopy_Formfeld1.CATPart

Ggf. PowerCopy als Katalogteil sichern: • Einfügen → Wissensvorlagen → In Katalog sichern

(Katalogbearbeitung mit Umgebung Infrastruktur\Catalog Editor)

Beispielkatalog: PowerCopys_UserFeatures_AF-Auswahl.catalog

PowerCopy verwenden: • PowerCopy wird in das in Bearbeitung befindliche GS als Kopie so eingefügt, als wäre die

PowerCopy dort erstellt worden. • • Im gleichen Bauteil der erstellten PowerCopy bzw. aus einem anderen Bauteil mit PowerCo-

py Einfügen → Ein Exemplar aus der Auswahl erstellen → PowerCopy im Baum selektieren ⇒ Fenster Objekt einfügen (Bild 79)

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Powercopy_UserFeature_GS-Dupl/POWERCOPYS_USERFEATURES_AF-AUSWAHL.catalog

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Referenzelemente selektieren →

Voranzeige →

ggf. Pfeilrichtungen umkehren →

Parameter bearbeiten →

OK

Bild 79: Objekt einfügen

• • aus einem Katalog

Tools → Katalog öffnen ⇒ Katalogbrowser (Bild 80), jeweils zuletzt genutzter Katalog wird geöffnet → entsprechenden Katalog wählen

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RMT

jeweils Doppelklick

Bild 80: Katalogbrowser

⇒ Fenster Objekt einfügen (wie Bild 79)

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13.3 Benutzerkomponente [UserFeature]

Vorgehen wie bei PowerCopy. Im Unterschied zur PowerCopy werden nur das Ergebnis und die Eingabeparameter angezeigt. Die Entstehungsgeschichte der Benutzerkomponente wird nicht mit kopiert.

Erstellen der Benutzerkomponente: • Einfügen → Wissensvorlagen → Benutzerkomponente

• Weiter ähnlich wie bei PowerCopy. • Register Definition: Neben dem Geometrischen Set mit der Konstruktion auch die für die Be-

nutzerkomponente zutreffenden Regeln, Reaktionen und Prüfungen im Baum selektieren ⇒ erscheinen im linken Fenster.

• Register Ausgaben: Hier dürfen nur die auszugebenden Geometrieelemente eingetragen sein, ggf. editieren.

Benutzerkomponente verwenden: analog PowerCopy

Bild 81: Eingesetzte Benutzerkomponente

Achtung! Sobald sich auch nur ein geometrisches Element gem. Register Ausgaben infolge un-günstiger Referenzgeometrie nicht erzeugen lässt, können im Gegensatz zu PowerCopy keiner-lei Geometrieelemente aktiviert werden. Das stellt besonders hohe Anforderungen an die Ro-bustheit von Benutzerkomponenten.

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14 Spezifika Karosserierohbau Die nachfolgenden Modellierungsprinzipien beziehen sich weitgehend auf die laut /8/ bei Daim-lerChrysler im Rohbau erprobten Vorgehensweisen.

Statt stark verknüpfter Variantenkonstruktionen wird vorwiegend auf die Mehrfachverwendung von Unterstrukturen (Bauteilen und Formelementen) orientiert. Deshalb sollten diese Unterstruk-turen möglicht keine oder nur wenige Abhängigkeiten zu Anschlussbauteilen aufweisen. Ziel soll-te die Wiederverwendung kompletter Unterstrukturen als Körper samt Elterngeometrie in anderen Teilen sein.

Damit sich jeder Bearbeiter schnell in Fremdmodellen zurechtfindet, werden mittels Startmodel-len die Modell- und damit Baumstrukturen einheitlich vorgegeben.

Die Modellierungsmethoden sind in /8/ gut begründet, aber dennoch nicht allgemeingültig, was auch der Autor so sieht (http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum133/HTML/004997.shtml#000000).

Insbesondere sind die Methoden nur eingeschränkt für Variantenkonstruktionen geeignet.

Die starke Orientierung auf Skizzen berücksichtigt nicht deren unter 2.4 genannte Nachteile.

14.1 Konzeptgeometrie

Als Konzeptgeometrie werden benannt: • Konzeptkurven, die Profilkurven (Schnitte) für die Beschreibung des Flächenquerschnitts

sowie die den Flächenverlauf bestimmenden Konturkurven (Führungs- und Leitkurven) ver-standen. Sie sollten lt. /8/ möglichst im Skizzierer erstellt werden.

• Positionspunkte für die Konzeptebenen, Typ Koordinatenpunkt • Konzeptebenen für die Skizzen der Konzeptkurven, möglichst parallel (vorzugsweise netz-

parallel) durch den Positionspunkt oder senkrecht zur Kurve

Konzeptgeometrie • nicht als Referenzelemente von Elementen außerhalb der Unterstruktur verwenden und nicht

unmittelbar auf Elemente außerhalb der Unterstruktur referenzieren (bei Notwendigkeit nur über GS mit importierter Geometrie)

• Maße möglichst auf Positionspunkt beziehen, nicht auf Ursprung des Fahrzeugkoordinaten-systems.

• in eigenes Set, damit komplett sichtbar/unsichtbar – beim Speichern stets sichtbar • möglichst als 2D-Kurven im Skizzierer • mit auffälligen, einheitlichen Grafikeigenschaften, z. B. hellblau oder rot, Positionspunkte als

Quadrat, Konzeptkurven Linienstärke 3 • möglichst komplett in einer Skizze Gesamtprofil der Fläche erzeugen. Sollte im Verlauf der

Bearbeitung eine Unterteilung der Fläche notwendig werden, dann Skizze duplizieren und die jeweils nicht mehr erforderliche Skizzengeometrie löschen.

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14.2 Skizzen für Konzeptkurven

Vgl. auch 2.4 Grundregeln für Skizzen!

Skizze mit selbst komplexen Profilen ergibt nur einen Eintrag im Baum ⇒ kurzer und übersichtli-cher Baumzweig.

Positionierte Skizzen verwenden. Skizzenpositionspunkt als Koordinatenpunkt, damit Skizzenpo-sition leicht modifizierbar. Skizzierebenen vorzugsweise als Ebenen parallel durch Positions-punkt, möglichst die Ebenen der Fahrzeughauptkoordinaten als Referenzebenen verwenden.

Skizzen zunächst als nicht verrundeten Polygonzug mit Befehl Profil. Bemaßt werden die Eck-punkte des Polygonzuges, damit die Maße auch nach dem Verrunden erhalten bleiben.

Alle Maße sollten auf eine senkrechte und eine horizontale Konstruktionslinie durch den Ur-sprung des H-V-Koordinatensystems bezogen werden (Vgl. anderen Vorschlag für robustere Skizzen 2.4 Grundregeln für Skizzen!). Die Konstruktionslinienlängen sollten die Skizzengeomet-rie überragen.

Flächenverrundungen innerhalb einer Unterstruktur durch verrundete Profilkurven in derartig auf-gebauten Skizzen sind robuster als Form- o. Kantenverrundungen an Flächen.

14.3 Bauteilstruktur

Das Zusammenfügen von Unterstrukturen eines Bauteils erfolgt durch Verrunden der Unterstruk-turflächen. Die zu verrundenden Unterstrukturflächen sollten die Verrundung um ca. 30% überra-gen, damit die Verrundungen nach Modellmodifikationen noch erzeugt werden können.

GS QuerverweiseGS KonzeptgeometrieGS ModellierungErgebniselement Unterstruktur 1

- Körper mechanische Bearbeitung im Einzelteil - nur mit GS, u. a. GS BeschnitteSolidtrennoperation: Beschnitte (CD-Beispiele von Brill mit Regel zum autom. Aktivieren/Inaktivieren)

- Körper mechanische Bearbeitung im Einzelteil - LöcherKörper spezielle Bauteilformen vor dem Zusammenbau, z. B. offene Falze

GS Export-Referenzgeometrie (nur bei Bedarf, Referenzteilflächen, Geom. u. U. als Ergebn. m. Verknüpfung)Informationen für die FertigungVeröffentlichungen

GS Unterstruktur ...GS StandardverprägungenGS Flansche

Körper Blechformteil (Halbfertigteil)Körper flächenbasiertes Bauteilmodell

GS BasisflächenverbundGS Unterstruktur 1

Externe ParameterBauteil (Part)

Körper Bauteil (Fertigteil)

Körper spezielle Bauteilformen nach dem Zusammenbau, z. B. geschlossene Falze

GS AussparungenKörper-Unterstruktur 1Körper-Unterstruktur 2

GS importierte Referenzgeometrie

Körper-Unterstruktur ...

GS Unterstruktur 2

Bild 82: Bauteilstruktur, weitgehend nach /8/

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Der von Brill genutzte Begriff „Rohteil“ wird nicht übernommen, weil er DIN 8580 widerspricht. Nach DIN 8580 ist Rohteil ein Werkstück vor der Bearbeitung durch ein Fertigungsverfahren, für Blechteile also Band oder Tafel.

Modellstruktur nach /8/: • Lineare Struktur ohne untergeordnete GS, wenn Unterstruktu-

ren der Zwischenergebnisse nicht wieder verwendet werden sollen.

• Hierarchische Struktur mit untergeordneten GS, wenn Unter-strukturen der Zwischenergebnisse wieder verwendet werden sollen.

• Nicht mehr als ca. 20 Elemente innerhalb eines (linearen) GS, nicht mehr als 5 Hierarchieebenen.

• Benennung des GS bzw. des Bauteils soll identisch sein mit der Ergebnisfläche bzw. dem Ergebniskörper.

Bild 83: Hierarchische Modellstruktur aus /8/, CD

Weiterführende Strukturierungsempfehlungen unter Berücksichtigung der Fertigungsschritte und für Startmodelle in /8/, Abschnitt 4, Beispiele auf zugehöriger CD-ROM.

14.4 Flächenqualität und Performance

Möglichst mit kanonischen Elementen (Regelgeometrie) modellieren. Die Berechnungszeit für Freiformflächen steigt mit der Zahl der Polygone des Kontrollnetzes. Wie schon unter 11 ausge-führt, soll die Segmentzahl deshalb nicht zu groß sein. • Verrundungen übernehmen analog den Verbindungsflächen Blend und Loft vom Typ Faktor

ohne Kopplungspunktpaare Zellgrenzen beider Flächen, nicht aber deren Segmentierung, wie in /8/ behauptet. Die Segmentdichte steigt mit zunehmender Krümmung. Beim Über-schneiden oder Ineinanderlaufen von Verrundungen kann es zu so starken lokalen Krüm-mungen kommen, dass sich der Flächenverbund nicht mehr weiterverarbeiten lässt. Unter Umständen kann das Problem behoben werden, wenn eine andere Verrundungsreihenfolge gewählt wird. In Einzelfällen hilft auch geschicktes Trennen, wie z. B. beim Getriebetunnel.

• Kurvenglättung

Brill /8/ orientiert sehr stark auf Skizzen mit Verrundungen. Das ist zweckmäßig, wenn nur ebene Führungs- und Leitkurven für das Modellieren ausreichend sind, weil dann weitgehend Regelgeometrie entsteht. 3D-Kurven aus solchen Skizzen zu erzeugen und diese dann nach-träglich zu glätten, führt mit den Glättungsregeln nach /8/ u. U. zu sehr schlechter Flächen-qualität. Allerdings muss die Grafikdarstellung am Rechner nicht mit der Form des Blech-formteils übereinstimmen. Durch das Fräsen und das Einarbeiten des Werkzeuges entstehen etwas abweichende Formen, werden kleine, kurze Unebenheiten ausgeglichen.

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Folgenden Aussagen in /8/, S. 90 kann nur bedingt zugestimmt werden. • • Leitkurven aus vorhandener 3D-Geometrie mit Tangenten- und Krümmungsunstetigkeiten

sind mittels Kurvenglättung krümmungsstetig zu glätten. • • Durch maximale Abweichungen > 0,5 mm werden zu kleine Minimalradien vermieden. • • „Zur Reduzierung der Segmentdichte wird die Toleranz so groß wie möglich gewählt. Ab

einem Toleranzwert von 0,5 mm treten keine wesentlichen Änderungen des Ergebnisses mehr auf.“

• • Führungskurven nur tangentenstetig und maximale Abweichungen > 0,05 mm glätten. Obere Toleranzgrenze wird durch maximal zulässige Formabweichung begrenzt.

• • Leitkurven krümmungsstetig und mit maximaler Toleranz glätten

Die Grenzgrößen können mit den Ergebnissen von Bild 84 nur teilweise bestätigt werden.

Ausgangskurve 0,001 mm 0,005 mm 0,1 mm

0,5 mm

Kurvenglättung

12

14

16

18

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22

24

26

28

30

32

0,000 0,001 0,003 0,005 0,01 0,02 0,05 0,11 0,23 0,50

maximale Abweichung

Segm

entz

ahl

5

7

9

11

13

15

17

19

Rm

in

SegmenteRmin

Bild 84: Einfluss der maximalen Abweichung auf Krümmungsverlauf, Segmentzahl und minima-len Radius beim krümmungsstetigen Glätten einer Skizzenkurve

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Wenn schon die 3D-Kurven aus Skizzen erzeugt werden sollen, dann trotz einer etwas größe-ren Zahl von Kurvensegmenten wie folgt vorgehen. • • In den Skizzen für die 2D-Elternkurven Verrundungsradien durch Verbindungskurven (Ge-

ometrietyp Spline) ersetzen. Eventuell die Radien vor dem Ersetzen etwas vergrößern, da-mit die Mindestradien der Verbindungskurven nicht zu klein werden. [3D-Splines wären we-gen modifizierbarer Spannungen günstiger.]

• • Skizzen zu 3D-Kurven kombinieren. Diese übernehmen als Zellgrenzen die Scheitelpunkte beider Skizzen und sind in der Regel tangentenstetig.

• • Kombinierte 3D-Kurven krümmungsstetig glätten. Vereinfachung der Topologie zum Entfer-nen der Scheitelpunkte, u. U. Schwellwerte oder Festschreibungen zum nur partiellen Ent-fernen. Erster Versuch mit maximaler Abweichung 0,001 mm. (Vorzugsvariante im Beispiel nach Bild 85)

komb. 3D-Kurve Abw. 0,001 mm Abw. 0,05 mm komb. 3D-Kurve Abw. 0,001 mm Abw. 0,05 mm 13 Zellen, 14 Segm. 25 Segm. 18 Segm. 13 Zellen, 14 Segm. 19 Segm. 12 Segm. Rmin 14,998 mm Rmin 13,88 mm Rmin 13,414 mm Rmin 10,101 mm Rmin 10,04 mm Rmin 10,505 mm 3D-Kurven aus nur tangentenstetigen Skizzen 3D-Kurven aus krümmungsstetigen Skizzen

Bild 85: Krümmungsstetige 3D-Kurven aus Skizzen mit Welligkeit bei großen Abweichungen

• Offsetflächen und MML kopieren die vollständige Datenmenge, was bei komplexen Flächen, z. B. vordere Radlaufschale selbst mit nur isolierten Flächen ca. 10 bis 15 MB, zu sehr gro-ßen Dateien und damit schlechter Performance führt. Deshalb sollte nur auf Teilflächen refe-renziert werden. Diese sind nach /8/ vorzugsweise an Ebenen zu trennen.

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14.5 Kontrolle der Robustheit

Leider steht der Konstrukteur meist so unter Termindruck, dass Flächen auch schon einmal „zu-sammengebastelt“ werden. Die Probleme treten dann bei Folgeprozessen und Modelländerun-gen auf. Zeitaufwand und Kosten werden wesentlich höher, als wenn der Konstrukteur bei be-stimmten Arbeitsständen und sofort nach Abschluss der Konstruktion das Modell auf Änderungs-robustheit kontrollieren würde. Zu diesen Zeitpunkten findet der Konstrukteur die Mängel in sei-nem Modell auch wesentlich schneller als längere Zeit nach der Modellierung.

Am schnellsten lassen sich Modelle kontrollieren, deren Maße durch Benutzerparameter definiert sind. Modifiziert werden sollten • Blechdicke, • ausgewählte Verrundungsradien, • Offsetgrößen, • Lage der Skizzierebenen durch Ändern der Positionspunktkoordinaten.

Bei der Neuberechnung des Modells treten Probleme auf, wenn auf BREP-Elemente (Flächen-ränder und Scheitelpunkte) referenziert wurde und wenn sich im Flächenverbund sehr kleine Flä-chenstücke sowie kleine lokale Krümmungsradien befinden. Das völlige Vermeiden von BREP-Referenzen muss aber mit einem Konstruktionsmehraufwand erkauft werden. Es ist abzuwägen, ob sich dieser Mehraufwand lohnt oder das Editieren einzelner BREP-Elemente bei der Modell-aktualisierung vorzuziehen ist.

Die umfassendste Kontrolle der Robustheit des Modells wird durch den Austausch externer Refe-renzflächen und –kurven bzw. des kompletten Steuerteils einer Baugruppe vorgenommen. Es ist aber darauf zu achten, dass die neuen Referenzflächen und –kurven die gleiche Orientierung haben. Zu diesem Zweck können auch generell im Modell alle Referenzflächen und –kurven mit dem Befehl Ausrichtung umkehren in einfach invertierbare Elemente gewandelt werden. Refe-renziert wird statt auf die Originalreferenzelemente stets auf deren „Umkehrung“.

14.6 Gestaltungsregeln

14.6.1 Verrundungen

Je größer die Radien sind, desto produktiver ist wegen der größeren Fräserdurchmesser die Be-arbeitung und desto besser der Werkstofffluss beim Umformen. Nachteilig bei großen Radien sind größere Rückfederung und kleinere Bauteilsteife, insbesondere in Ecken. Die größeren Ra-dien beim Tiefziehen werden in der Regel durch Nachformen verkleinert. Das geht wesentlich besser am Ziehflansch als am Boden, weil dort das Material für den kleineren Radius mehr oder weniger nur durch Verminderung der Blechdicke bereitgestellt werden kann. Daraus folgt für die Blechformteilkonstruktion • kleine Radien im Bereich des Ziehflansches, • große Radien am Boden des Ziehteils.

Richtgrößen für Mindestradien im Daimler-Karosseriebau nach /8/: R ≥ 3mm Stahl, R ≥ 8 mm Al.

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14.6.2 Flächenaufteilung, Flächenform, vereinfachte Anschlussflächen

• Komplexe Flächengeometrie besser aus einfachen Einzelflächen aufbauen. Lofts über meh-rere Profilschnittkurven möglichst nur mit Leitkurve und ggf. Führungskurve(n), damit sich keine Wellen bilden. Alternativ Teilflächen als Loft zwischen nur je zwei Profilschnittkurven, beginnend mit den weniger gekrümmten Bereichen, einzelne Lofts mit Tangentialbedingun-gen aneinander anschließen.

• Extrusions- und Sweepflächen aus 3D-Kurven können zu Zipfelbildung und sehr ungünstigem Verlauf der Isoparametrischen führen → 3D-Kurve auf Ebene senkrecht zur Extrusions-richtung projizieren (gelbe Kurve) und aus dieser 2D-Kurve zipfelfreie Extru-sionsflächen erzeugen, ggf. glätten (Bild 87).

Bild 86: Zipfelfreie Extrusionsfläche, rts

Durch das Glätten mit Vereinfachung der Topologie wird die Zahl der Zellen reduziert, die Seg-mentzahl aber bei zu kleinen maximalen Abweichungen u. U. erhöht.

Extrusionsfläche aus der geglätteten Kurve Bild 87, 3 Zellen und mit max. Abweichung

• • 0,001 mm: 29 Segmente, • • 0,05 mm: 19 Segmente

gegenüber 11 Zellen und 17 Segmenten sowie 3 Zylinderflä-chen aus der nicht geglätteten 2D-Kurve.

Bild 87: Zipfelfreie Extrusionsfläche aus der bis zu einem Krümmungsschwellwert, also nur teilweise geglätte-ten, auf eine Ebene senkrecht zur Extrusionsrichtung projizierten Kurve

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14.6.3 Flansche

Flansche – unmittelbare Kontaktflächen zu Anschlussbauteilen für das Fügen (Schweißen, Kle-ben, Falzen, Durchsetzfügen [Clinchen], Stanznieten, Schrauben, ...).

Flansche für Punktschweißen ca. 16 – 20 mm breit, wegen der Elektrode im Schweißpunktbe-reich möglichst eben bzw. Mindestradius 300 mm.

Ausschließlich Flansche sollten nach /8/ auf die exakte Geometrie zu Nachbarbauteilen referen-zieren. Um die Zahl externer Verknüpfungen zu minimieren, sollte die Lage der übrigen Geomet-rie möglichst nur über die leicht anpassbaren Positionspunkte für Konzeptskizzen bestimmt wer-den. Die Position zu Nachbarbauteilen wird während der Modellierung mittels Messen angepasst.

Nach /8/ werden Konzeptflächen für Tragwerkstrukturen (A-, B-, C-Säule, manche Quer- und Längsträger) zunächst als geschlossene Profile modelliert. Das Umformen der Bleche erfordert, außer bei HIU, die Profile als getrennte Hälften herzustellen. Danach sind sie über Flansche mit-einander zu fügen. Zum Trennen der Konzeptfläche wird eine Trennfläche definiert, aus der für beide Bauteile die Flansche zu konstruieren sind (Bild 88). Nicht auf die Flanschfläche der ande-ren Blechformteilhälfte referenzieren, sondern nur auf die Trennfläche!

B-Saeule_Flansche\BGR_B-SAEULE_2TEILIG_TRENNFLAECHE_START.CATProduct

Bild 88: Flansche aus Trennfläche

Die Trennflächenbreite auf Bild 88 ist parametrisch an die Konzeptflächenbreite angepasst, des-halb reicht sie seitlich nicht wie in anderen Fällen über die Flanschbreite hinaus.

Beim Freischneiden von Flanschen in Ecken und an sonstigen Winkeländerungen sollten wegen Erhöhung der Bauteilsteifigkeit der Radius und ein schmaler Streifen der Wand erhalten bleiben.

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• Skizzen der Frei-

schnittprofile in 2 Ebenen

• Extrusionsflächen • Trimmen der Extru-

sionsflächen

• Kantenverrundung der getrimmten Flächen

• Blechformteil an verrundeter Fläche trennen.

Bild 89: Schrittfolge beim Freischneiden von Flanschen

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14.6.4 Abstellungen

Abstellungen sind Flanschbereiche, die erst nach dem Beschneiden mit Querschiebern abgebo-gen werden.

Das Vorgehen nach /8/, S. 185 f. mit zwei Extrusionsflächen führt zu Verrundungsproblemen bei größeren Freischnittradien und Abstellungsseitenschrägen. Die Freischnittfläche für das Ausklin-ken sollte besser tangential zu den Abstellungsschrägen aufgezogen werden, also als Sweep-fläche mit zwei schräg laufenden Führungskurven und einer Normale als Leitkurve.

• Skizzen für Frei-schnitt- u. Flansch-beschnittkontur

• Extrusionsfläche Flanschbeschnitt

• Sweepfläche mit 2 geneigten Füh-rungskurven

• Trimmen beider Beschnittflächen

• Kantenverrundung mit dem Ausklin-kungsradius, da-bei die zu verrun-denden Teilflächen selektieren.

• Beschnitt der vor-handenen, verrun-deten Abstellung.

Bild 90: Schrittfolge Freischnittflächenverbund für Abstellung ähnlich /8/

In den PowerCopys für Abstellungen Bild 91 wurde eine andere Schrittfolge gewählt (Katalog Erklaerungsmodelle\Powercopy_UserFeature_GS-Dupl\POWERCOPYS_USERFEATURES_AF-AUSWAHL.catalog). • Skizzen für Ausklinken und Abstellungskontur • Extrusionsfläche für Ausklinken und Ausklinken der Referenzfläche • Abstellungs-Extrusionsfläche • Extrusionsfläche Abstellungskontur und Beschnitt der Abstellungs-Extrusionsfläche • Verrunden Abstellungsfläche mit Referenzfläche

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Bild 91: PowerCopy Abstellung

14.6.5 Flanschverprägung

Flanschverprägungen • Für das Verbinden von drei Blechen, eine bessere Auflage bei größeren Flächen, das Über-

brücken von meist verrundeten Kanten des Auflagebleches oder die Flüssigkeitsverteilung im Korrosionsschutzbad.

• Grund- und Deckflächenverrundung gehen normalerweise ineinander über, also verbleibt keine Seitenwand, weshalb keine Entformungsschrägen erforderlich sind.

• Flanschverprägungen zum Überbrücken von verrundeten Kanten der Referenzfläche sollten im Prägungsgrund möglichst eben sein, um das Fräsen und Einarbeiten der Werkzeuge zu vereinfachen.

Das Vorgehen nach /8/, S. 168 ff. ist ungeeignet. Wie die Bilder zeigen, ist dort die Verprägung vorn nach oben und hinten nach unten gerichtet. Entweder das Skizzenprofil muss über die Refe-renzfläche hinausragen oder die erste und letzte Kurve müssen verlängert und der Profilzug ge-schlossen werden, natürlich verrundet. Außerdem hat eine Verprägungsdeckfläche die Verrun-dung der Referenzflächenkante übernommen.

Für Flanschverprägungen mit ebenen, senkrecht zur Arbeitsrichtung („Stanzrichtung“) bzw. paral-lel zum dritten Anschlussblech liegenden Prägeflächen wird folgendes Vorgehen empfohlen: • Ausgangspunkt ist Blechformteil (BFT) mit Flansch, breiter als endgültige Flanschbreite. • Profilskizze, positioniert, v-Achse in Arbeitsrichtung (Bild 92, violette Kurve). Alle Flanschver-

prägungen als komplettes, mit dem Verprägungsradius verrundetes Profil, außer für 3-Blech-Verbindungen. Linien/Kurven für Prägeflächen senkrecht zur Arbeitsrichtung (Bild 92, gelbe Kurve).

• Extrusionsfläche aus Profilskizze, beidseitig länger als endgültige Flanschbreite • Verrunden der Extrusionsfläche und BFT mit Flansch, Enden Minimum ⇒ BFT mit Flansch-

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• Profilskizze, positioniert, Profil(e) für 3-Blech-Verbindungen, Linien/Kurven für Prägeflächen parallel zur Referenzfläche. Wegen Blechdickentoleranzen und Grat Prägetiefe ca. 0,2 mm größer als die Blechdicke des 3. Bleches (Bild 92, hellblaue Kurve).

• Extrusionsfläche für 3-Blech-Verbindung(en) aus Profilskizze, beidseitig länger als endgültige Flanschbreite

• Verrunden der Extrusionsfläche mit dem BFT Flanschverprägung 1, Enden Minimum ⇒ BFT mit kompletter Flanschverprägung

• Beschnitt des BFT-Flansches mit Umgrenzungs-Extrusionsfläche in Arbeitsrichtung

Bild 92: Flanschverprägungen mit ebenen Prägeflächen

Beispiel: Erklaerungsmodelle\Aussparungen_Flanschverpraegung\BGR_FLANSCHVER-PRAEGUNG.CATProduct

14.6.6 Löcher, Aussparungen, Beschnitte

Begriffe:

Der in der Praxis häufig benutzte Begriff „Stanzen“ ist nicht genormt. Deshalb werden auch nicht immer die gleichen Fertigungsverfahren darunter verstanden. In DIN 8580 ff. sind die aktuell gül-tigen Begriffe für Fertigungsverfahren standardisiert. Meist basieren die in der Praxis benutzten Begriffe auf der alten DIN 9870 von 1972 „Begriffe der Stanztechnik“.

Lochen geschlossene Schnittlinie, Ausschnitt ist Abfall (Butzen)

Ausschneiden geschlossene Schnittlinie, Ausschnitt ist Werkstück (Schnittteil)

Beschneiden zum Abtrennen von Rändern, Bearbeitungszugaben u. a., offene o. geschlos-sene Schnittlinie, Abschnitt ist Abfall

Ausklinken Veränderung der Werkstückform o. Freischneiden für nachfolgendes Umfor-men, an zwei Randstellen offene Schnittlinie, Ausschnitt ist Abfall

Schneidoperationen können in Richtung der Stößelbewegung (Arbeitsrichtung, Stanzrichtung) bis zu einer maximalen Neigung der Schnittlinie von 17° ausgeführt werden. Sonst muss mit Schie-bern gearbeitet oder das Werkstück gekippt werden – beides ist teuer.

Abbiegen gerade Biegekante

Formbiegen gebogene Biegekante

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• Löcher

Damit alle Löcher bei Bedarf schnell sichtbar/verdeckt bzw. aktiviert/deaktiviert geschaltet wer-den können, • • innerhalb eines GS, ggf. mit Unter-GS • • alle Löcher zusammenfügen und dieses Lochmuster aus der Unterstruktur trennen, vorzugs-

weise mittels Extrusions-Lochmuster-Trennfläche (nach /8/ ist die Performance bei Verwen-dung von Extrusionsflächen und Verschneidungskurven besser als bei Projektionen)

• • für Solidoperationen Extrusions-Lochmuster-Trennfläche mit dem Befehl Fläche schließen in ein Körper-Lochmuster überführen und dieses mit der Booleschen Operation Entfernen vom aktuellen Körper subtrahieren (Befehl Zusammenbauen vermeiden!)

• Aussparungen

„Aussparungen“ sind größere Löcher mit durchgezogenem Lochrand zur Versteifung. Es handelt sich fertigungstechnisch um Lochen + Kragenziehen (DIN 8584-5). Der durchgezogene Rand ist bei Aussparungen nur wenig höher ( ca. 1 mm) als die Randverrundung, weshalb keine Entfor-mungsschräge notwendig ist.

Die Aussparungen werden in der Regel einzeln in das Modell eingebracht. Wenn PowerCopys genutzt werden, sollten diese so aufgebaut sein, dass die Referenzfläche am Verrundungsaus-lauf gelocht, aber nicht getrimmt wird. Wie die Löcher sollten dann alle PowerCopy-Aussparungen zusammengefügt und mit einer Operation in die Unterstruktur eingebracht wer-den.

Beispiel: POWERCOPYS_USERFEATURES_AF-AUSWAHL.catalog

BLECHFORMTEIL_FLANSCHE_POWERCOPYS_ABSTELLG_AUSSPARUNG_AUS_-KATALOG.CATPart• Beschnitte

Die Beschneidekontur wird von der Werkzeugkonstruktion unter Berücksichtigung des Werkstoff-flusses beim Umformen festgelegt. Der Rohbaukonstrukteur liefert als Grobbeschnittkontur das Modell mit in die Beschneidebene geklappten Flanschen und Abstellungen.

Gem. Bild 82 wird das GS mit Drahtgeometrie und Flächen zum Beschneiden im Körper Mecha-nische Bearbeitung im Einzelteil erzeugt. Das beschnittene Bauteil entsteht durch die Solidopera-tion Trennen, welche in den Beispielen auf der CD-ROM zu /8/ mittels einer Regel automatisch aktiviert/deaktiviert wird, je nachdem, ob der Körper ein Volumen > 0 m³ hat oder nicht.

Zunächst wird eine Extrusionsfläche ohne Berücksichtigung abgeklappter Geometrie in Arbeits-richtung aus der die Bauteilumgrenzung abbildenden Skizze erzeugt, in /8/ Haupt- oder Basis-beschnitt genannt. Diese Konturfläche wird danach um die abgeklappten Elemente sowie ggf. auch um innere Beschnittkonturen ergänzt und für ein gemeinsames Beschneiden mit dem Be-fehl Zusammenfügen zu einem Verbund nicht zusammenhängender Extrusionsflächen zusam-mengefasst, dabei Konnektivität prüfen ausschalten.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Powercopy_UserFeature_GS-Dupl/BLECHFORMTEIL_FLANSCHE_POWERCOPYS_ABSTELLG_AUSSPARUNG_AUS_KATALOG.CATPart

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14.6.7 Versteifen der Blechformteile durch Formfelder, Sicken und Verstei-fungsrippen

Formfelder sind großflächigere flache Prägungen zur Versteifung der Blechformteile. Sicken mit wesentlich größerer Länge als Breite, meist als Rund- oder Trapezsicken, dienen dem gleichen Zweck. Versteifungsrippen sind Querprägungen in den Biegeradien, Versteifungsecken Querprä-gungen an den Enden der Biegeradien (DIN 9870-3), GSD-Befehl „Leiste“. Beide lassen sich gleichzeitig mit dem Biegen einbringen. • Formfelder

Ausgang der Formfeldkonstruktion ist deren Umrandungskurve, meist aus einer Skizze. Die Um-randungskurve kann entlang einer Richtung auf die Fläche projiziert oder besser als Fläche extrudiert werden. Damit die Datenmenge nicht zu groß wird, ist der Offset mit Formfeldtiefe auf den getrennten Formfeldausschnitt anzuwenden und nicht auf die gesamte Fläche. Im Sonderfall eines ebenen Formfeldbodens kann die Skizzenebene der Formfeldkurve mit dem Offset Form-feldtiefe erzeugt und der Formfeldboden durch Trennen der Ebene an der Formfeldkurve erstellt werden.

Die geneigte Wand des Formfeldes wird als Sweepfläche entlang der Führungskurve, Typ Linie, Subtyp Mit Referenzfläche und Winkel, Länge größer als die Formfeldtiefe modelliert. Insbeson-dere bei größeren Tiefen und kleinen Kurvenradien muss die Führungskurve auf dem Formfeld-boden liegen, weil sich die Sweepfläche von der Führungskurve aus stets aufweiten soll.

Stellt die Skizze den Ausschnitt der Fläche und nicht des Bodens dar, wird vom Offset des Aus-schnittes die Begrenzung, Fortführungstyp Punktstetigkeit oder Vollständige Begrenzung abgelei-tet. Zu dieser Randkurve wird eine Parallelkurve als Führungskurve auf dem Formfeldboden er-zeugt, Parallelenabstand = Formfeldtiefe / tan Winkel vom Formfeldboden , und als Referenz-fläche für den Winkel der Formfeldboden gewählt.

Bild 93: Formfeldkonstruktion

Für Formfelder und Sicken bieten sich PowerCopys an, wie unter 13.2 bereits beschrieben.

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• Versteifungsrippen und -ecken

Alle Versteifungsrippen mit Befehl dem Leiste komplett einfügen, danach variable Kantenverrun-dung unter Berücksichtigung der Blechdickenrichtung.

Bild 94: „Leiste“

Bild 95: Variable Verrundung

Bild 96: Versteifungsrippen in den Biegeradien

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14.6.8 Aggregate – Befestigungsflächen und Freiraum

• Aggregate werden in der Regel auf ebenen Flanschflächen befestigt. Die Auflagefläche wird am zweckmäßigsten durch Trennen einer Ebene in Auflagehöhe an der Umrandungs-kontur(skizze) erzeugt.

• Referenziert werden sollte ausschließlich auf Flanschflächen. Der Referenzflanschbereich ist im Ursprungsbauteil durch Trennen auf die erforderliche Größe zu begrenzen. Diese Teil-fläche ist zu veröffentlichen. Dadurch wird die Dateigröße des referenzierenden Bauteils u. U. viel kleiner als beim Import der gesamten Referenzfläche.

Die übrige Geometrie sollte nach /8/ weitestgehend ohne Verknüpfungen konstruiert werden. Zur Orientierung lassen sich als Hilfe Messungen zu Nachbargeometrie nutzen.

Die Konzeptgeometrie kann bei erforderlichen Anpassungen leicht versetzt werden, wenn bei allen Verprägungen konsequent mit Positionspunkten, -ebenen und positionierten Skiz-zen gearbeitet wird. Ggf. sind auch Koordinatensysteme mit Ursprung im Positionspunkt sinnvoll, für Baugruppenbedingungen sind Ebenen aber meist besser geeignet.

• Die Mindestabstände betragen 5 mm zu nicht beweglichen Aggregaten und 30 mm zur Hüll-fläche um den Verfahrbereich beweglicher Aggregate (/8/, S. 145).

• Flanschaugen dienen zum Befestigen o. Anflanschen von Teilen mittels Schrauben o. Schweißbolzen. Das Beispiel nach Bild 97 zeigt ein Flanschauge mit sehr großer Ziehtiefe, das nicht mit dem Blechformteil gezogen werden kann. Es ist getrennt zu fertigen und über einen Flansch am Basisblech zu befestigen. BGR_RADLAUFSCHALE_VORN_START.CATProduct

1. Flansch-Referenzflächenteil trennen, Strich-Punkt-Linie ist Stoßdämpfer-achse, Ebene ist Anlage.

2. Deckflächenebene trennen an Profil-kurve und Kegelmantel als Sweepflä-che, Profiltyp Linie

3. Deck- und Flanschfläche verrunden 4. Extrusionsfläche zum Flansch-

beschnitt 5. Flanschauge eingesetzt

Bild 97: Flanschaugenkonstruktion am Beispiel eines Stoßdämpferdoms

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• Liegt die Befestigungsebene sehr schräg zur Referenzfläche, wird entweder ein gekröpftes Trägerblech angeschweißt oder ein sog. Diabolo ins Blech gezogen. Statt des CATIA-Befehls Diabolo ist zweckmäßiger die Methode nach /8/, S. 156 f. zu verwenden. Damit las-sen sich die Diabolos einwandfrei verrunden sowie unterschiedliche Aufweitungswinkel und Radien wählen (Blechdickendifferenz zwischen Innen- und Außenradius beachten!).

Bild 98: Diabolo nach Brill –Schrittfolge

1. Positionspunkt, Ebenen, Achsensystem und Profilkurve der Auflagefläche

2. Etwas nach oben versetzte, blaue Bodenebene und Profilkurve des unteren Flanschauges; Bodenfläche durch Trennen der Ebene an der versetzten Profilkurve; Sweepfläche; Verrun-den von Boden- und Sweepfläche ergibt unteres Flanschauge.

3. Oberes Flanschauge mit etwas größerer Bodenfläche durch violette Parallelkurve; Sweepfläche im Beispiel mit größerem Winkel als unteres Flanschauge.

4. Verrundung von Boden- und Sweepfläche ergibt oberes Flanschauge.

5. Verrundung des unteres Flanschauges mit dem Blechformteil, hier Radlaufschale.

6. Verrundung des oberen Flanschauges mit dem Blechformteil, wobei der höher liegende Bo-den des unteren Flanschauges abgetrennt wird.

7. Diabolo mit (schematischem) Anbauteil

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• Verprägungen mit nicht ebenem Boden, z. B. zum Schaffen von Freiraum um Anbauteile

(1) Ausgangssituation (2) Ausrichtungsgeometrie (3) Skizze Verprägungsprofil

Bild 99: Flanschverprägung mit nicht ebenem Boden – Ausgangssituation bis Verprägungsprofil • • Koordinatenpunkt als Positionspunkt der Verprägung (2) • • Koordinatenpunkt, Referenz Positionspunkt, als Steuerpunkt der Verprägungsrichtung (2) • • Koordinatenpunkt, Referenz Positionspunkt, als Steuerpunkt der Ebenenausrichtung für das

Bodenprofil (2) • • Ausrichtungslinie zwischen Positionspunkt und Steuerpunkt der Verprägungsrichtung (2) • • Linie Ebenenausrichtung zwischen Positionspunkt u. Steuerpunkt Ebenenausrichtung (2) • • Ebene für Verprägungsprofil senkrecht zur Kurve Verprägungsrichtung im Positionspunkt

(2) • • Ebene für Bodenprofil durch 2 Linien, Verprägungsrichtung und Ebenenausrichtung (2) • • Skizze Verprägungsprofil, Abstände zum Anbauteil messen (3).

(4) Verprägungsmantelfläche (5) Skizze Verprägungsboden (6) Verprägungsboden als Rotationsfläche

Bild 100: Flanschverprägung mit nicht ebenem Boden – Verprägungsmantelfläche bis -boden

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• • Verprägungsmantelfläche als Sweepfläche (4), Typ Linie, Führungskurve ist Verprägungs-profil, Winkelbezugsfläche ist Ebene für Verprägungsprofil, Winkel 70° im Beispiel (Aus-zugsschrägenanalyse!)

• • Skizze Bodenprofil (5), Abstände zum Anbauteil messen. • • Bodenfläche, bevorzugt als Regelfläche (Extrusion, Rotation, Kugel, Zylinder). Im Beispiel 2

Koordinatenpunkte, Referenz Positionspunkt, für Rotationsachse und Boden als Rotationsfläche (6).

(7) Verrunden Boden mit Mantelfläche (8) Verrunden Verprägung mit Basisfläche (9) Kontrollmessung Mindestabstand

Bild 101: Flanschverprägung mit nicht ebenem Boden – Verrundungen und Kontrollmessung • • Verrunden Boden- mit Mantelfläche (7) • • Verrunden der Verprägung mit der Basisfläche (8) (Nur als Beispiel für Geometrieerzeu-

gung, ziehtechnisch Diabolo dicht neben Flanschverprägung nicht vertretbar!) • • Kontrollmessungen auf Mindestabstand 5 mm (9)

Damit für die Messung nicht einzelne Flächen selektiert werden müssen und bei rotations-symmetrischer Geometrie die Messung nicht nur zur Achse erfolgt, ist für das Beispiel folgen-des zu empfehlen.

Kopie der Verrundung mit der Basis-fläche (8) ohne Trimmen der Basis-fläche erstellen. Auf die Verprägung den Befehl Zusammenfügen [Join] , Fortführungsmodus Alle o. Tangen-tenstetigkeit anwenden und für Bau-gruppenmessungen veröffentlichen.

Bild 102: Zusammenschluss der Verprägung

Komplette Außenfläche des Anbauteils mit dem Befehl Ableiten und aktiviertem Zusammen-fügen als Messungsbezug erzeugen und für Baugruppenmessungen veröffentlichen.

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14.6.9 Falze

Falze dienen zum Verbinden von Blechformteilen, z. B. zum Fügen von Außen- und Innenblech bei Motorhaube und Kofferklappe. Die Blechformteile werden in der Regel aus der Presserei mit offenen Falzen geliefert und nach dem Einlegen des Innenbleches geschlossen.

Beide Bearbeitungszustände sind im Modell darzustellen.

Bild 103: Blechformteilausschnitt mit offenen und geschlossenen Falzen

Die Falzverrundung kann z. B. erzeugt werden • Falz offen als Formverrundung, Falz geschlossen als Verrundung mit 3 Tangentialflächen, • als Sweepfläche, Profiltyp Kreis mit 2 Führungskurven, • ab R17 als Sweepfläche, Profiltyp Kreis, Subtyp Begrenzungskurve und Tangentialfläche.

An die Verrundungsfläche wird eine Sweepfläche, Profiltyp Linie, Subtyp Mit Referenzfläche (Verrundungsfläche als Winkelreferenz) mit Falzbreite angeschlossen. Damit BREP-Zugriffe vermieden werden, ist die Anschlusskurve zu konstruieren, z. B. als Verschneidungskurve.

Die Randkurven der Verrundungen weichen allerdings im Mikrometerbereich voneinander ab. Das kann zu Problemen beim Konstruieren der Falzecke führen. Wegen der Offsetsicherheit soll-te die Ecke aus Regelgeometrie wie Kugelsegment- und Zylinderflächen bestehen. Beim Zu-sammenfügen oder Reparieren sind entsprechend große Abstände für das Zusammenfügen zu wählen.

Die Falzkonstruktion kann durch PowerCopys bzw. UserFeatures beschleunigt werden.

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15 Beispiele zu GSD

15.1 Konische Schraubendruckfeder

Konische_Schraubenfeder.pdf

15.2 B-Säulenanschluss

B-Saeulenanschluss.pdf

15.3 Abdeckklappe mit durch Regel definierter Randbreite

Analysen und assoziative 3D-Kurven auch aus Umge-bung FreeStyle. BsUe_Klappe.pdf

15.4 Getriebetunnel

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Konische_Schraubendruckfeder/Konische_Schraubenfeder.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/B-Saeulen-Anschluss/B-Saeulenanschluss.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Klappe_2006-08/BsUe_Klappe.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Getriebetunnel/Getriebetunnel.pdf

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15.5 Flaschenöffner (Kapselheber)

Flaschenoeffner.pdf

15.6 BMW-Dach ohne und mit Schiebedachausschnitt

BMW-Dach.pdf

15.7 B-Säule mit anpassungsfähiger Translation

Aus Braß, Egbert: Konstruieren mit CATIA V5 – Methodik der parametrisch-assoziativen Flächenmodellierung. Brass_B-Saeule.pdf

15.8 Bombieren einer Motorhaube

Aus Braß, Egbert: Konstruieren mit CATIA V5 – Methodik der parametrisch-assoziativen Flächenmodellierung. Brass_Motorhaube.pdf

Vorgehen fehlerhaft, da Inflexionsbereich entsteht.

15.9 Globales Verformen einer Motorhaube

Alternativen zu 15.8• Kuppenförmiges Bombieren GlobDefMotorhaube.pdf• Versuche mit Hüllflächenverformung

15.10 Kofferklappe

Konstruktion Falz (offen und geschlossen)

Konstruktion Innenblech

Beispiele\Kofferklappe\BGR_GEFUEGTE_KOFFERKLAPPE.CATProduct

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Flaschenoeffner/Flaschenoeffner.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/BMW-Dach/BMW-Dach.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Brass_B-Saeule/Brass_B-Saeule.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Globales_Deformieren_Motorhaube_Brass/Brass_Motorhaube.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Globales_Deformieren_Motorhaube_Brass/GlobDefMotorhaube.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Kofferklappe/BGR_GEFUEGTE_KOFFERKLAPPE.CATProduct

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16 Ausgewählte CATIA V5-Kurven im FreeStyle-Arbeitsbereich

Übersicht FreeStyle-Kurven erzeugen und modifizieren

CATIA-Hilfe\fssug.pdf → „Kurven erzeugen und verwalten“

16.1 Assoziative 3D-Kurven [3D curve]

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „Assoziative 3D-Kurven erzeugen“

Selbstständig außerhalb der Lehrveranstaltung durcharbeiten.

Beispiel aus fssug.pdf: 3DCurve1.CATPart

Assoziative_3D-Kurven (Trivialbeispiel)

3D-Kurven schon unter 6.5, 7.3 und im Beispiel BsUe_Klappe.pdf hinreichend geübt.

16.2 Kurven verbinden durch „Verketten“ [Concatenate]

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „Kurven verketten“

Beispiel aus fssug.pdf: Concatenate1.CATPart

Verkettete Kurve wird bei Stachelschwein-Krümmungsanalyse als eine komplette Kurve im Dia-gramm dargestellt. Die verkettete Kurve ist nicht assoziativ.

16.3 Umwandlung von Kurven in nicht assoziative NUPBS-Kurven [Converter Wizard]

CATIA-Hilfe \fssug.pdf → „Prozeduralkurven annähern“

Beispiel aus fssug.pdf: Approximate1.CATPart

Laut Online-Hilfe NUPBS (Non Uniform Polynomial B-Spline), aber im Dialog teilweise NURBS und NUPBS verwechselt.

Schon unter 7.2.2.1 eingeführt.

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/Flaechen_pdf-Hilfe/sdgug_Klemod.pdf

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/fssug-Modelle/3DCurve1.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Erklaerungsmodelle/Assoz_3D-Kurven.CATPart

http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Beispiele/Klappe_2004/BsUe_Klappe_300dpi.pdf


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/fssug-Modelle/Concatenate1.CATPart


http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Flaechen_pdf-Hilfe/fssug-Modelle/Approximate1.CATPart

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Quellennachweis /1/ Dassault Systèmes (Hrsg.): CATIA V5 R6ff. Online Dokumentation, 2001 ff.

/2/ Hoschek, J.; Laser, D.: Grundlagen der geometrischen Datenverarbeitung. 2. Aufl., Stutt-gart: B. G. Teubner, 1992

/3/ Farin, G. E.: Kurven und Flächen im Computer Aided Geometric Design. 2. Aufl., Braun-schweig: Vieweg, 1994

/4/ Braß, Egbert: Konstruieren mit CATIA V5 – Methodik der parametrisch-assoziativen Flä-chenmodellierung. 3. Aufl. München: Hanser, 2005 – ISBN 3-446-22801-2

/5/ Klepzig, W.; Weißbach, L.: 3D-Konstruktion mit CATIA V5 – Parametrisch-assoziatives Konstruieren von Teilen und Baugruppen im 3 D. 2. Aufl., Leipzig: Fachbuchverlag im Hanser Verlag, 2005 – ISBN 3-446-40397-3

/6/ Noack, H.: Freiformkurven und -flächen in CAD-Systemen, FH Hamburg, 09.05.2009 – über http://www.fh-zwi-ckau.de/online/klepzig/CATIA_Flaechen/Manuskript/Ergaenzungen_zum_Manuskript/GEO_OBJ_Prof_Noack_2009.pdf

/7/ Hertha, Maik: CATIA V5 Flächenmodellierung. 1. Aufl. München: Hanser, 2005 – ISBN 3-446-40326-4

/8/ Brill, Michael: Parametrische Konstruktion mit CATIA V5. Methoden und Strategien für den Fahrzeugbau. 1. Aufl. München: Hanser, 2006 – ISBN-13: 978-3-446-40705-3

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http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/%20CATIA_Flaechen/%20Manuskript/Ergaenzungen_zum_Manuskript/GEO_OBJ_Prof_Noack_2009.pdf




Documents

Manuskript CATIA-Aufbaukurs Flächen - CAD.de · 6.6 Spezifika der FreeStyle-3D-Kurven von CATIA V5 50 6.7 Begriffswirrwarr 52 7 Kurvenpunkte und Roh-Kurven für das BMW-Dach 53