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3D-CAD-Sofware Die Wahl der richtigen 3D-CAD-Lösung

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Ullrich Höltkemeier / Ute Drescher

War CAD in den 1960er Jahren ursprünglich lediglich ein Hilfsmittel zum technischen Zeichnen, sind 3D-CAD-Lösungen heute für Konstrukteure aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken.

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Rendering eines Frontlader-Traktors
Rendering eines Frontlader-Traktors
(Bild: Engineering Center LTD, Russia)

Unter CAD (von engl. computer aided design, zu Deutsch rechnerunterstütztes Konstruieren) versteht man, laut Wikipedia, das Konstruieren eines Produkts mittels EDV. Ursprünglich wurde mit CAD die Verwendung eines Computers als Hilfsmittel beim technischen Zeichnen bezeichnet. Heute sind professionelle CAD-Anwendungen komplexe Expertensysteme für den Entwurf und die Konstruktion technischer Lösungen. Inzwischen ist in fast allen CAD-Anwendungen die dritte Dimension (3D) hinzugekommen.

Vom Zeichenbrett zum Bildschirm

Vor etwa 50 Jahren bestand das Handwerkszeug eines Konstrukteurs üblicherweise aus Lineal, Bleistift, Tuschefüller, Rasierklinge, Lineal und Zeichenbrett. Gegen Ende der 80er Jahre erfolgte der Einzug der Computersysteme in die Konstruktionsabteilungen. Die Zeichenbretter verschwanden und wurden durch ihre elektronischen Pendants in Form von 2D-CAD-Systemen ersetzt.

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Mit der Einführung der 3D-Systeme änderte sich auch die Arbeitsweise, mit welcher der Konstrukteur das Ziel seiner Tätigkeit erreichte. Mit der Entwicklung und vor allem mit der Ausbreitung immer leistungsstärkerer und günstigerer PCs wurden auch die 3D-Systeme besser handhabbar und deren Nutzung auch wirtschaftlich vertretbar. Vor allem im Formen- und Werkzeugbau setzten sich die 3D-Mainstream Systeme schnell durch.

Modellieren, Visualisieren, und Simulieren

Ich sprach dazu mit Chris Douglass, Country Representative bei Autodesk: „Wir konzentrieren uns bei Autodesk auf unser Motto ›Die nächste Stufe der 3D-Konstruktion‹, indem wir unsere Software-Lösungen, stärker miteinander vernetzen. Dabei legen wir Schwerpunkte auf die Themen Modellieren, Visualisieren, und Simulieren. Unser Ziel ist es, den Digital-Prototyping-Prozess optimal zu unterstützen. Dazu sprechen wir viel mit unseren Kunden. Wir wollen deren Prozesse verstehen und analysieren, wie wir diese mit unseren Applikationen unterstützen können. Was nutzt der Kunde heute? Wo entwickelt er sich hin? Was ist der zukünftige Bedarf? Hieraus generieren wir Strategien und legen fest, wo wir Funktionalitäten oder neue Produkte entwickeln müssen.

Was wird zum Beispiel im Bereich Visualisierung passieren? Vor allem Echtzeit-Rendering. Wir haben es ermöglicht, in Inventor in einer gerenderten Ansicht zu arbeiten, bei der die Lichtquellen und der Hintergrund frei definiert werden können. So können der Konstrukteur und vor allem der Designer zu jedem Zeitpunkt beurteilen, wie das fertige Produkt aussieht. Und was ganz wichtig ist: Die Einstellungen, die man in Inventor definiert, werden jetzt in andere Applikationen übernommen, beispielsweise in Showcase, wenn es darum geht, druckfähige Renderings zu erstellen.

Im Bereich Simulation ist unser Simulationsleitfaden hervorzuheben, der den Anwender durch die Definition der Simulation führt. Im Spritzgussbereich beispielsweise haben wir dynamische Simulationen entwickelt, die es unter anderem ermöglichen, das Öffnen der Form zu simulieren und auf Kollisionen hin zu analysieren.“

Die Konstruktion geht in die Cloud

Vor kurzem hatte ich auch die Gelegenheit zu einem Gespräch mit Andrew Anagnost, Senior Vice President, Industry Strategy & Marketing bei Autodesk: „Der Konstrukteursarbeitsplatz der Zukunft wird sich verändern. Dass Wettbewerb und Unternehmensstrukturen immer internationaler werden, bedeutet auch, dass Konstrukteure schon heute mit Partnern und Kollegen an anderen Standorten weltweit zusammenarbeiten müssen. Dies wird, meiner Meinung nach, vermehrt in der Cloud geschehen, z.B. bei Simulation, Konstruktion oder Prozessinteraktion.

Die Cloud-Technologie ist ein Schlüsselfaktor: Jeder kann auf die zentral gespeicherten Daten zugreifen, egal wann und wo – und die Daten sind immer auf dem aktuellen Stand, in Echtzeit!

Ein Beispiel für eine ganz neue Art der Produktentwicklung und Fertigung ist der in Arizona beheimatete Autohersteller Local Motors, der seine Fahrzeuge in einer internet-basierten Konstruktions-Community entwirft und an einzelne Kundenwünsche anpassen kann. Durch dynamische Collaboration-Prozesse in der Cloud und die Verwendung von Fertigbauteilen kann die Firma Autos viel schneller als bisher üblich entwickeln und produzieren.“

Auswahl des richtigen CAD-Systems

Das große Angebot an Software macht es dem Anwender oft nicht einfach, eine Entscheidung bei der Auswahl der richtigen CAD-Software zu treffen. Analyse und Dokumentation sind deshalb Voraussetzungen bei der Auswahl. Parallel dazu ist es erforderlich, Informationen zu den betreffenden Themen zu sammeln. Ideal eignen sich dazu z.B. Fachzeitschriften. Dann sollten die in die engere Wahl einbezogenen CAD-Systeme mit firmentypischen Anwendungsfällen getestet werden. Ein weiteres wichtiges Kriterium bei der Auswahl ist auch der Support den der Software-Anbieter bei der Einführung und in der Folgezeit leistet. Hierzu gehören regelmäßige Wartungsintervalle und Softwareupdates. Zur gezielten Weiterleitung und Beantwortung von Benutzerproblemen bietet sich ein Hotline-Service an.

Die Auswahl eines CAD-Systems wird durch eine Reihe von Bedingungen bestimmt. Wesentlich ist dabei die Definition der Zielvorstellung: Was will ich erreichen? Wie will ich es erreichen? Mit wem will ich es erreichen?

Zu Beginn ist der Istzustand zu analysieren und die Gründe für eine Veränderung (Einsatz eines CAD-Systems) festzustellen. Dann sind Fragen zu beantworten, wie: Besteht schon eine Software- und Hardwareumgebung und ist darauf Rücksicht zu nehmen? Wird diese Umgebung auch in Zukunft genutzt?

Zum anderen sind organisatorische und betriebswirtschaftliche Fragen zu klären. Dazu gehören: Lassen sich Softwarelösungen von der Stange einsetzen oder muss der Anbieter sehr flexibel auf die Benutzerwünsche eingehen? Wie soll sich die Einführung gestalten? Wie sind die Arbeitsplätze einzurichten? Welcher Zeitraum (Start- und Endtermin und Dauer) ist sinnvoll? Wie kann man die Finanzierung von Systemanschaffung, -betreuung und -schulung gestalten?

Die Frage „Mit wem will ich es erreichen?“ bezieht sich hauptsächlich auf die menschliche Komponente, hat aber auch mit dem Lieferanten (Lieferfähigkeit, Vertrauenspotential und Zukunftssicherheit) zu tun.

Einige Dinge, die man wissen sollte

Die ideale Software zeichnet sich durch vertraute Befehlskonventionen für neue Benutzer und schlanke Menüstrukturen für erfahrene Anwender aus, die möglichst schnell arbeiten möchten. Die Lösung sollte also heißen: einfach und leistungsfähig.

3D-CAD-Konstruktionen müssen robust und portierbar sein. Mithilfe der heutigen intelligenten CAD-Software sollte die Wiederverwendung von Konstruktionen leichter sein, nicht schwerer. Die Lösung hier: Suchen Sie nach CAD-Software, die Ihnen das Erfassen von Informationen über Halterungen, Verbindungselemente oder andere Komponentenschnittstellen in Ihrer Baugruppenkonstruktion erlaubt.

Bei 3D-CAD-Software sollte Wartung ein wichtiges Kriterium darstellen. Sie sollte die Installation neuer Anwendungen, die Aktualisierung auf neue Versionen, die Migration zu PLM-Systemen und sogar die Integration mit Geschäftsplanungs- und Finanzprozessen umfassen. Die Lösung sollte unbedingt heißen: umfassender Wartungs-Service.

Die Zukunft: Digital Prototyping?

Chris Douglass von Autodesk erklärt es: „Unter einem digitalen oder virtuellen Prototyp versteht man die digitale Simulation einer Konstruktion zur Prüfung von Form und Funktion. Der digitale Prototyp wächst mit dem Projekt, bis der Zusammenbau alle erforderlichen konzeptuellen, mechanischen oder elektrischen Daten enthält.

Ein kompletter digitaler Prototyp ist eine exakte Simulation des vollständigen Endprodukts und kann zur Optimierung und Validierung der Konstruktion eingesetzt werden, sodass weniger physische Prototypen gebaut werden müssen. Das Ziel ist die Reduzierung oder gänzliche Vermeidung des Kostenaufwands für physische Prototypen-Entwicklungszeiten bzw., die schnellere Markteinführung neuer Produkte. Digitale Prototypen unterstützen Unternehmen von den ersten Entwürfen bis hin zur Produktion bei der Erstellung, Prüfung, Optimierung und Verwaltung ihrer Konstruktionen.

Der Begriff Digital Prototyping bezeichnet das Konzept eines durchgängig digitalen Entwicklungsprozesses auf der Basis von 3D-Modellen, der im Wesentlichen durch die Einrichtung eines digitalen Informationsflusses rund um das digitale Produktmodell, den digitalen Prototyp, erreicht wird.“

Die nächste Generation von Konstruktionssoftware

Autodesk präsentierte im Juni 2013 die weltweit erste, Cloud-basierte Software speziell für die Bedürfnisse all derjenigen, die Design mit hochwertiger Produktentwicklung verbinden wollen. Fusion 360 bietet ein völlig intuitives Nutzererlebnis, sicheren Zugang zu Design- und Konstruktionsinformationen sowie integrierte Funktionen für die Zusammenarbeit. Kunden können so schneller gestalten, überall arbeiten und ihre Arbeit mit jedem teilen.

Autodesk Fusion 360 umfasst alle notwendigen Werkzeuge für die 3D-Konstruktion im Bereich Maschinenbau und Industrial Design, kombiniert mit den Vorteilen der Cloud, wie die uneingeschränkten Zugriffsmöglichkeiten und die reibungslose Zusammenarbeit. (ud)

Autodesk CAD-Software

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* Dipl.-Ing. Ullrich Höltkemeier ist freier Mitarbeitert der konstruktionspraxis.

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