Direkt und parametrisch in Einem: die perfekte CAD-Strategie?

Ingenieure und Konstrukteure lösen Probleme. Wir bauen Handys, die nicht zerbrechen, wenn sie auf den Boden fallen, energieeffizientere Kühlschränke, Kindersitze, die einfacher einzubauen sind und Kinder zuverlässig schützen – das ist unsere Aufgabe. Doch allzu oft werden uns unsere Aufgaben durch die Werkzeuge, die wir dafür verwenden, unnötig erschwert. Ich möchte damit nicht andeuten, dass wir ans Zeichenbrett zurückkehren sollten, aber CAD, insbesondere parametrisches CAD, behindert leider allzu oft unsere Kreativität und Produktivität, weil sie uns zwingt, darüber nachzudenken, was das CAD-Programm benötigt, statt uns darauf zu konzentrieren, wie wir unser zerbrochenes Handy reparieren.

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Direkt oder parametrisch
Was ist besser?
Direkte Modellierung
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Flexible Modeling

Wenn wir uns einer neuen Konstruktionsaufgabe widmen, haben wir in der Regel einen Ausgangspunkt – ein altes CAD-Modell, ein kaputtes Produkt –, anhand dessen wir herausfinden können, was nicht funktioniert hat. Anschließend setzen wir uns mit den Lösungsmöglichkeiten auseinander. Ein CAD-Modell ist dafür ideal, da wir damit über eine digitale Grundlage verfügen. Handelt es sich allerdings um ein parametrisches CAD-Modell, müssen wir zuerst herausfinden, wie es erstellt wurde, und dann im Rahmen der Konstruktionsexploration ermitteln, wie wir es ändern können.

Parametrisches CAD ist unendlich nützlich. Wir können ein einzelnes Modell erstellen und es problemlos ändern, um zahlreiche Varianten zu erstellen. Die intern hinterlegte Intelligenz verhindert, dass Features zu nah aneinander platziert werden, und verfolgt sämtliche Beziehungen und Abhängigkeiten. Ein wesentlicher Nachteil ist allerdings, dass dieselben Regeln es auch schwierig machen, mit Konstruktionskonzepten zu experimentieren, die vom Ersteller des ursprünglichen Modells nicht vorgesehen waren. Manchmal müssen Regeln geändert werden. Mit parametrischen CAD-Systemen ist das schwierig.

Hier kommt die direkte Modellierung ins Spiel. Dabei werden geometrische Formen definiert und direkt bearbeitet, geschoben und gezogen, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist. Für Konstrukteure und Ingenieure ist diese Art der Problemlösung natürlicher und intuitiver, da alle Regeln außer Kraft gesetzt werden. Wir können die Geometrie manipulieren, ohne uns Gedanken über Randbedingungen zu machen. Das Endergebnis ist oft ein kreativerer Entwurf mit komplexeren Flächen und Formen.

Detergent_ImageEin Beispiel ist eine Waschmittelflasche. Kaufen Sie, wenn Sie die Wahl haben, lieber eine elegant geschwungene Flasche oder einen einfachen Zylinder? Mithilfe der direkten Modellierung ist es einfacher, eine optisch ansprechende Flasche zu entwerfen. Mit der parametrischen Modellierung ist dieselbe Oberfläche erheblich schwieriger zu definieren.

Jeder Ansatz, ob parametrisch oder direkt, hat seine Einsatzgebiete. Die perfekte CAD-Strategie umfasst daher wahrscheinlich beide. So bietet sich die direkte Modellierung vor allem während der Konzeptphase an, wenn der Entwurf schnell manipuliert werden muss und der Entwickler nicht durch die Arbeit innerhalb der Grenzen vorgegebener Regeln behindert werden möchte. Während der Detailkonstruktion, wenn der Großteil des freien Denkens und Explorierens abgeschlossen ist, ist es sinnvoll, die parametrische Konstruktion zu verwenden, um sicherzustellen, dass zukünftige Iterationen nicht gegen das ursprüngliche Konzept verstoßen. An einem anderen Punkt im Workflow wechseln Sie vielleicht hin und her, je nach Erfahrung der Konstrukteure und den vorhandenen Informationen darüber, wie das ursprüngliche CAD-Modell erstellt wurde.

Die Möglichkeit, direkte und parametrische Modellierung beliebig zu kombinieren, verleiht Ihnen ein Höchstmaß an Flexibilität. Sie können auf breiterer Front zusammenarbeiten, da die Logik hinter dem parametrischen Modell in den Hintergrund tritt. Unerfahrene CAD-Anwender können trotzdem in den Entwicklungsprozess eingebunden werden, weil die Lernkurve bei der direkten Modellierung weniger steil ist als bei der parametrischen. Und schließlich lassen sich auch Änderungsanträge mit der direkten Modellierung einfacher umsetzen, sodass Sie auch noch spät im Entwicklungszyklus weitere Optionen erkunden können.

Es ist schon komisch, dass die direkte Modellierung das war, mit dem die CAD-Technik in den 1980er-Jahren ihren Anfang nahm. Die Älteren unter Ihnen erinnern sich vielleicht noch an die Syntax: „Insert box L 8 W 10 H 5“. Anschließend konnte man die Längenbemaßung in 10 ändern, eine andere Kante nach außen ziehen und erhielt schließlich eine trapezförmige Box. Diese konnte mit einer Kugel geschnitten werden und so weiter, und so fort.

Heute ist die direkte Modellierung viel eleganter, doch das Prinzip ist dasselbe: Wir leben in einer Welt voller Formen, die möglichst einfach zu bearbeiten sein sollten, damit wir die Produkte schaffen können, die unsere Kunden letztendlich kaufen. Das Konstruktionstool sollte uns nicht daran hindern, die gewünschten Formen zu gestalten oder mit den Partnern zusammenzuarbeiten, die für unseren Erfolg am besten geeignet sind.

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