Ein zweiter Blick auf 3D-CAD

Die Verwendung von 3D-Konstruktionstools nimmt weltweit zu, da Produkthersteller sich davon einen Wettbewerbsvorteil versprechen. Mithilfe von 3D-CAD-Tools können sie in kürzerer Zeit bessere Produkte entwerfen. Trotz der offensichtlichen Vorteile für den Produktentwicklungsprozess gibt es immer noch einen relativ großen Anteil von Organisationen, die bei der Produktkonstruktion vorwiegend 2D-Tools verwenden.

In der von PTC durchgeführten Umfrage zu den CAD-Trends in der Produktkonstruktion wurden mehr als 7.000 Produktentwicklungsingenieure, Manager und Führungskräfte weltweit gebeten, den aktuellen Status von 2D- und 3D-CAD in der Produktentwicklung zu bewerten. 10,2 Prozent der Befragten verwenden nach wie vor vorwiegend 2D-Konstruktionstools für die Produktentwicklung.

Das bedeutet allerdings nicht, dass diese 2D-Nutzer nicht über den Einsatz von 3D-Konstruktionstools nachgedacht haben. Laut der Umfrage mit Teilnehmern aus 51 Ländern wie den Vereinigten Staaten, Deutschland, Japan, Frankreich, Italien, Indien, Korea, China und Großbritannien hat die Mehrzahl dieser 2D-Anwender (78,4 %) 3D-CAD-Tools evaluiert. Davon kamen 15,4 Prozent zu dem Schluss, dass 3D für sie nicht geeignet ist, 34,7 Prozent haben noch keine Entscheidung über die Implementierung von 3D-Tools getroffen, und fast ein Drittel (28,3 %) plant, in Zukunft 3D-Konstruktionstools einzuführen.

Zu den am häufigsten genannten Gründen für die Beibehaltung von 2D-Konstruktionstools gehören, dass wichtige Teammitglieder die Technologie beherrschen (52 %), dass sie das Arbeiten mit Altdaten erleichtern (46,9 %) und dass sie kostengünstiger sind als 3D-CAD (44,6 %).

 

Neue Optionen in 3D: direkte Modellierung

Als die erste parametrische, KE-basierte CAD-Software auf den Markt kam, wurden die Vorteile schneller parametrischer Änderungen und der Assoziativität zwischen Modell und Zeichnung gegenüber 2D-Zeichnungen in den Himmel gelobt und immer wieder betont, wie viel Zeit sich durch diese Vorteile sparen ließe. Wie die Umfrageergebnisse zeigen, erachten viele die Lernkurve für die Einarbeitung in 3D-CAD als zu steil. KE-basierte CAD-Systeme gelten als einschüchternd und komplex, was bei der Geschäftsleitung Befürchtungen bezüglich Produktivitätseinbußen während des Übergangs weckt.

Eine weitere Option für Organisationen, die eine Umstellung auf 3D in Erwägung ziehen, sind direkte Modellierungsanwendungen, mit denen die Anwender die Geometrie besonders schnell definieren, erfassen und manipulieren können. Direkte 3D-Werkzeuge sind nicht auf komplexe Netze oder voneinander abhängige KEs angewiesen, und es gibt auch nicht so viele Randbedingungen, bei denen die ursprünglichen KE-Definitionen vorschreiben, wie die Geometrie eines Modells manipuliert werden kann. Die Benutzer können sich ganz darauf konzentrieren, die gewünschte Geometrie zu erzeugen, statt sich mit der Einbindung von Konstruktionselementen, Randbedingungen und Konstruktionsabsicht in ihre Modelle zu beschäftigen.

Bei der direkten Modellierung werden Modelle durch einfaches Schieben und Ziehen an Geometrie-Ziehgriffen geändert. Die Änderungen werden an explizit ausgewählten und/oder abgeleiteten Geometriesätzen vorgenommen. Das unterscheidet die Vorgehensweise von parametrischen, KE-basierten CAD-Tools, bei denen Änderungen über die vorhandenen KE-Definitionen erfolgen.

Bei parametrischen 3D-Systemen werden die Änderungen anschließend auf weitere zugehörige oder abhängige Konstruktionselemente übertragen. Hierzu muss der Anwender KE-Randbedingungen, Beziehungen und Abhängigkeiten vorhersehen und definieren, um sicherzustellen, dass die Änderungen die gesamte zugehörige nachgeordnete Geometrie nach einem vorgegebenen Ablauf aktualisieren.

Mit direkten 3D-Modellierungstools können 2D-Anwender genauso weiterarbeiten wie mit ihren bisherigen 2D-Tools und ihre Entwürfe ohne aufwändige Vorabplanung frei entwickeln. Der Schulungsaufwand wird stark reduziert, da die Interaktion mit dem Modell ähnlich abläuft wie bei den vertrauten 2D-Konstruktionswerkzeugen. Es ist nicht notwendig, den Modellverlauf oder die Konstruktionsabsicht zu verstehen, um mit direkten Modellierungstools produktiv arbeiten zu können.

Die Produktentwicklung wird zur Teamaufgabe: Immer öfter nehmen zahlreiche Abteilungen außerhalb der technischen Entwicklung (Marketing und Vertrieb, Logistik, Fertigung, Finanzen, Service und Qualitätsmanagement) Einfluss auf Entwürfe. Alle Mitglieder des kollaborativen Entwicklungsteams können die Verwendung von direkten Modellierungstools ganz leicht erlernen, selbst wenn sie keine Ingenieure sind und keine Erfahrung mit CAD-Tools haben. Mit einfachen automatisierten Funktionen wie Ziehen-und-Ablegen, einer ausgereiften Formelemente-Erkennung und Geometrieinteraktion in Echtzeit können Laien mit direkten 3D-CAD-Tools neue Produkte entwickeln oder vorhandene anpassen.

Diese Tools sind ideal, wenn Geschwindigkeit und Flexibilität wichtiger sind als die strenge Einhaltung der Vorgaben bezüglich Ästhetik, Leistungsmessgrößen und Fertigungskriterien. Konstrukteure, die mehrere Konzeptmodelle entwerfen, profitieren von der Geschwindigkeit, Flexibilität und dem intuitiven Wesen von direkten Modellierungstools. Digitale Prototypen sind eine weitere Konstruktionsphase, die sich durch die Verwendung von direkten 3D-Tools vereinfachen lässt, da die Ingenieure damit Konstruktionsgeometrie besonders schnell erstellen und erkunden können, indem sie ganz einfach frühere Modelle oder Altdaten anpassen.

Neue Entwürfe sind häufig lediglich abgeänderte Versionen früherer Konstruktionen. Bei den meisten Herstellern schlummert, unabhängig davon, ob sie 3D-Tools eingeführt haben oder nicht, ein Schatz von Zeichnungen oder Altdaten in ihren 2D-Systemen. Wenn Änderungen an diesen Entwürfen erforderlich sind, werden diese häufig im 2D-System durchgeführt, anstatt die Entwürfe zu exportieren und im 3D-CAD-System zu ändern.

Wenn allerdings 2D-Entwürfe zur Bearbeitung nach 3D exportiert werden müssen, wird dieser Prozess durch direkte Modellierungstools deutlich einfacher. Altdaten können mit direkten Modellierungstools leichter wiederverwendet werden, während traditionelle KE-basierte CAD-Tools oft keine Möglichkeit bieten, Änderungen an nicht-nativen CAD-Daten vorzunehmen.

 

Bild: Fox Photography_VE

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