Effiziente Konstruktion im Maschinenbau

Möglichkeiten von Softwaretools kennen und nutzen

Bild: Contelos GmbH

Der Maschinenbau in Deutschland steht vor großen Veränderungen, die u.a. von der Digitalisierung und dem weltpolitischen Klima getrieben werden. Einige Veränderungen sind dabei einfach und schnell zu erreichen, indem Maschinenbauer die Funktionen ihrer Softwaretools kennen und vollumfänglich nutzen. Dazu zählen unter anderem folgende Punkte:

2D-Konstruktion optimieren:

Oft wird noch 2D konstruiert, teilweise wegen der fälschlichen Annahme, dass 3D aufwändig, langsam und kompliziert sei. Für bestimmte Aufgabenbereiche stellt die Konstruktion in 2D tatsächlich eine gute Option dar, vor allem, wenn sie durch Bibliotheken optimiert wird: Layouts lassen sich so sehr schnell skizzieren. Ohne Bibliotheken kann 3D hier nicht mithalten. Und Schemata sind sogar eine reine 2D-Domäne. Unternehmen lassen in der 2D-Konstruktion allerdings branchenspezifische Applikationen unberücksichtigt: Das Tool AutoCAD bietet mit AutoCAD Mechanical, Electrical, Bau, Civil, Map oder Factory Design Utilities (FDU) z.B. zahlreiche Anwendungen, die genau auf die branchentypischen Bedürfnisse zugeschnitten sind und die Arbeit von Maschinenbauern, Architekten, Elektrikern oder Geländeplanern stark vereinfachen können. Stattdessen wird mit einem nativen CAD ohne branchenspezifische Anwendung gearbeitet, entweder, weil die Anwender die Option nicht kennen oder vor Neuerungen zurückschrecken.

3D-Konstruktion verstehen:

Es gibt noch immer Anwender, die von Falschannahmen wie „für 3D ist eine 2D-Konstruktion notwendig“ ausgehen. Dem ist nicht so. Ein Bauteil wird in der Software modelliert – aus einem Kreis entsteht durch das Hinzufügen von Höhe z.B. ein Zylinder. Alle Ansichten inklusive Schnitte und Detailansichten können abgeleitet werden; Anpassungen am Modell verändern diese Ableitungen. 3D bietet als digitaler Zwilling zudem Mehrwert für verschiedene Unternehmensprozesse, da darüber Simulationen etwa von Materialflüssen, Ermüdungserscheinungen oder Strömungsanalysen möglich werden.

 3D-Konstruktion – die Möglichkeiten voll ausschöpfen:

In der 3D-Konstruktion werden vorhandene Funktionen oft nicht vollständig ausgenutzt. Generatoren können z.B. automatisch Lösungen und Geometrien für Konstruktionsaufträge erstellen und Berechnungen erledigen. Ein Schraubverbindungsgenerator bildet damit die Verschraubung zweier Platten ab – samt Bohrungen, Schrauben, Unterlegschreiben, Sicherungsstiften und den Abhängigkeiten dieser Teile. Wird statt einer M8- eine M12-Schraube benötigt, kann die Änderung auf Knopfdruck für die gesamte Verbindung erfolgen. Viele Konstrukteure erstellen solche Schraubverbindungen und ähnliche Konstrukte aber noch händisch.

Bild: Contelos GmbH

Auch 3D Punktewolken spielen noch nicht die Rolle, die sie spielen sollten: Sie können im CAD die Planung im Bestand erheblich vereinfachen. Mit einer Punktewolke auf Basis eines Laserscans kann ein Raum genau vermessen werden – Restriktionen, Pfosten und Abstände werden deutlich und Kollisionen können sofort erkannt werden. Als digitaler Zwilling erfasst die Punktewolke alle Daten und erlaubt den Zugriff darauf. Fehlende oder neu benötigte Aufmaße können dann einfach berechnet werden, ein Mitarbeiter muss für eine erneute Vermessung nicht mehr losfahren.

Wichtig in der Konstruktion ist außerdem die frühe Vereinfachung von Baugruppen. Sonst blasen sich die Modelle zu stark auf und die Rechenleistung reicht nicht mehr. Eine Baugruppe erst am Ende vereinfachen zu wollen, ist fast unmöglich. Bereits bei der Skizze des ersten Bauteils muss man Konstruktionsregeln beachten und die Vereinfachung bedenken – dann sind auch große Baugruppen später leicht zu bearbeiten.

Auch die Inhaltscenter werden oft nicht ausreichend gepflegt. Konstrukteure können sich ihre Teile wie Schrauben, Muttern oder Bolzen aus der Normteilbibliothek herausziehen. Diese müssten mit Eigenschaften wie Material, Festigkeitsklassen oder Artikelnummern ergänzt werden, da sie in der Standardversion der Software fehlen. Nun holen sich viele Konstrukteure die benötigten Teile aus der Bibliothek, weisen ihnen lokal auf dem eigenen Rechner Eigenschaften zu – auch mehrfach für das gleiche Teil – und verbauen sie. Damit legen sie Parallelbibliotheken an. Ein Problem entsteht auch bei den Generatoren, die auf die Teile der ungepflegten Bibliothek zugreifen: Sie werden erst gar nicht genutzt und damit auf Funktionalitäten verzichtet. Besser wäre es, die Bibliothek zu pflegen und stets Teile mit Eigenschaften daraus zu verbauen. Das Autodesk Systemhaus Contelos konsolidiert die Inhaltscenter und reichert die Bibliotheken soweit möglich mit Informationen an: Der Umfang ist begrenzt, da Artikelnummer von Unternehmen zu Unternehmen variieren. Vorhandene Datenbanken können aber importiert werden.

Unbekannt scheinen auch die Vorteile von CAM-Modulen zu sein. Sie erleichtern die Fertigung bei Werkzeugmaschinen, etwa beim Drehen, Fräsen oder Stanzen. Aus dem CAD-Modell kann der NC-Satz, der Programmiercode, der die Maschine steuert, erzeugt werden statt die Bahnen händisch oder an der Maschinensteuerung zu berechnen. Neuere Maschinen haben gute Werkzeuge, um NC Sätze an der Maschinensteuerung zu erstellen und sind in der Lage ein Programm zu fahren und gleichzeitig ein anderes zu programmieren. Wird die Geometrie am Computer verändert, erhält das System einen Hinweis und die NC-Sätze werden automatisch angepasst.

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