ECAD und MCAD vereinheitlichen: Die Grenzen zwischen den Bereichen verschwimmen

Nahezu alle Produkte, vom Auto über Maschinen und Anlagen bis hin zu medizinischen Geräten, enthalten heute elektronische Komponenten. Die Integration von elektronischen Komponenten in Produkte macht den Konstruktionsprozess komplizierter, da dafür zwei bislang vollkommen unterschiedliche Disziplinen vereint werden müssen: die Elektronikkonstruktion und die mechanische Konstruktion.

In der Elektronik schreiten die Entwicklung und Produktion heute schneller voran als je zuvor, um die Nachfrage von Kunden, die ständig nach immer kleineren, intelligenteren Produkten verlangen, zu befriedigen. Je komplexer die Konstruktion von elektronischen Geräten wird, umso wichtiger wird es, die Elektronikkonstruktion und die mechanische Konstruktion harmonisch ins Gleichgewicht zu bringen.

Um die Entwicklung komplexer Elektronik zu beschleunigen und zu verbessern, müssen die Konstruktionsprozesse so vereinheitlicht werden, dass die Konstruktionsdaten reibungslos und effizient die Grenze zwischen Elektronikkonstruktion und mechanischer Konstruktion passieren können. Produktentwicklungsteams müssen diese immer stärker miteinander verwobenen mechanischen und elektronischen Prozesse verwalten und nutzen und dabei den Produktzeitplan einhalten. All diese Faktoren machen eine effektive Zusammenarbeit bei den elektronischen und mechanischen Teilen einer Konstruktion immer wichtiger.

Insbesondere die immer kompakter werdenden und mit immer mehr Funktionen ausgestatteten Produkte machen eine perfekte Synchronisation der beiden Disziplinen während aller Konstruktionsphasen unverzichtbar. An Platinenbaugruppen laufen oft alle externen Hardwarekomponenten (Anschlüsse, Tastaturen, Displays) zusammen, während die Schnittstellen für den Anwender am Produktgehäuse liegen. Infolgedessen ist die Verpackung nicht mehr nur ein einfacher Behälter, sondern ein eng integrierter Bestandteil des Produkts. Das hat wiederum zur Folge, dass bei der Gestaltung des Produktgehäuses die physikalischen Aspekte der elektronischen Bauteile im Inneren berücksichtigt werden müssen, während die Elektronikbaugruppe, also das Platinendesign, entsprechend den Stil- und Funktionsvorgaben des Gehäuses entworfen werden muss.

Die Integration von mechanischer Konstruktion und Elektronikkonstruktion ist daher absolut unverzichtbar. Konstruktionstools, die den bidirektionalen Fluss von Konstruktionsdaten zwischen der ECAD– und der MCAD-Umgebung unterstützen, werden immer wichtiger für die erfolgreiche kollaborative Produktentwicklung. Für die ECAD-Umgebung heißt das, dass 3D-Komponentendaten aus dem MCAD-System importiert und nahtlos integriert werden müssen; anschließend muss eine vollständige und präzise 3D-Darstellung der Platinenbaugruppe an das MCAD-System zurück übertragen werden.

Durch die Möglichkeit, den Maschinenbauingenieuren früher im Produktentwicklungsprozess umfassende Platinendaten bereitzustellen, wird der Konstruktionsablauf verbessert und die Notwendigkeit, während der mechanischen Konstruktion einen Prototyp der Platinenbaugruppe anzufertigen, reduziert. Hersteller müssen dafür Sorge tragen, dass ihr ECAD-System die 3D-Modellierung auf Komponentenebene sowie den Export von präzisen 3D-Konstruktionsdaten unterstützt, um die notwendige Interaktion zwischen mechanischer und elektronischer Umgebung für die gemeinsame, kollaborative MCAD-ECAD-Konstruktion zu ermöglichen.

Mechatronik: Integration isolierter Konstruktionsdatenspeicher

Die Mechatronik geht auf dem Weg der Integration noch einen Schritt weiter. Definitionsgemäß ist die Mechatronik ein multidisziplinärer technischer Systementwurf, der die verschiedenen Disziplinen – mechanische und elektrische Konstruktion, Computer, Regelungstechnik und Systemdesign – miteinander verbindet. Die Integration der Konstruktion der mechanischen, elektronischen und elektrischen Komponenten eines Produkts in den frühesten Konstruktionsphasen und während des gesamten Entwicklungszyklus wird immer wichtiger, da der Druck, innovative Produkte termin- und budgetgerecht zu entwickeln und zu produzieren, immer weiter steigt.

Um die Entwicklung mithilfe der Mechatronik zu straffen, müssen Konstruktionsteams in den einzelnen Disziplinen parallel arbeiten und kontinuierlich an der Konstruktion, Prototypenerstellung und Bereitstellung zusammenarbeiten. Hersteller müssen angepasste Prozesse für parallele Konstruktion und Systementwicklung implementieren, die den Echtzeitaustausch von Konstruktionsdaten zwischen elektronischer und mechanischer Konstruktion sowie der Regelungstechnik ermöglichen.

Viele Hersteller setzen mittlerweile Simulationssoftware ein, um Integrationsprobleme aufzudecken und zu eliminieren. Auf diese Weise können sie die Performance des Gesamtsystems virtuell optimieren. Diese Tools simulieren während des Konstruktionsprozesses die Interaktion zwischen den mechanischen und elektronischen Teilsystemen.

Bild: It’s Our City

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