Video Diese Konstruktionstools werden das Engineering verändern

Autor: Ute Drescher

Die Aufgaben des Konstrukteurs ändern sich. Wie das in fünf Jahren aussehen könnte, lässt sich schon heute ahnen. konstruktionspraxis hat sich auf der Hannover Messe 2018 umgehört und stellt Ihnen im Video die wichtigsten Tools und Methoden vor.

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Tools, die das Engineering verändern - ein Messerundgang auf der Hannover Messe 2018.
Tools, die das Engineering verändern - ein Messerundgang auf der Hannover Messe 2018.
(Bild: Olivier Le Moal)

Digitalisierung und Vernetzung heben nicht nur die Produktion in der smarten Fabrik auf ein neues Niveau, auch die Art und Weise, wie die Produktentwicklung heute abläuft, wird sich in den kommenden Jahren ändern. Neue Entwicklungsmethoden, Simulationstechniken, digitaler Zwilling und das generative Design werden die Arbeitsweise von Konstrukteuren und Entwicklern maßgeblich beeinflussen.

Zu den Entwicklungsmethoden, die zunehmend auch im hardware-lastigen Maschinenbau eingesetzt werden, gehört die agile Produktentwicklung, die aus der Software-Branche stammt. Während im Maschinenbau bisher nach dem „Wasserfall“-Prinzip (V-Modell) gearbeitet wird, wenden vor allem junge Start-ups agile Methoden an. Der Vorteil: Der Kunde ist von Anfang an in die Entwicklung eingebunden, Änderungen lassen sich sehr flexibel umsetzen.

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Diese Prinzipien haben auch die Entwickler des Stadtfahrzeugs E.Go Life eingesetzt, das im Sommer als Zweitwagen für Familien auf den Markt kommt. Innerhalb kürzester Zeit ist es ihnen gelungen, das Elektroauto zur Serienreife zu bringen. „Das ganze Fahrzeug ist nach einem agilen Entwicklungsprozess entwickelt worden, wie er aus der Software-Industrie schon bekannt ist. Das heißt, dass wir in kurzen Sprints entwickeln, die Ergebnisse validieren und Feedback von Kunden mit einbringen. Das ganze passiert Plattform-basiert“, erklärt Dr. Michael Riesener, CEO von E.Go Digital.

Aus Mechanikingenieuren werden Systemingenieure

PTC hat die neuen agilen und vor allen Dingen system- und disziplinübergreifenden Prozesse bei der Entwicklung des E.Go unterstützt, so dass Entwickler heute in der Lage sind, mit kleinen, einfachen Software-Lösungen rollenbasierend, über die klassischen Systemgrenzen hinweg zu arbeiten. „Der Arbeitsplatz der Zukunft ist davon geprägt, dass ich nicht mehr in Silos arbeite, sondern über die klassischen Grenzen hinweg", bestätigt Markus Hannen, Technical Sales Vice President bei PTC. „Es gibt nicht mehr den klassischen Mechanik-, Elektrik- oder Softwareingenieur, sondern die Mitarbeiter der Zukunft entwickeln sich klar in Richtung Systementwickler“.

Wichtig sei in diesem Zusammenhang auch, die digitalen mit den physikalischen Informationen zu verschmelzen, also etwa in der frühen Entwicklungsphase die noch nicht vorhandene Karosserie auf das Rolling Chassis zu legen, um herauszufinden, ob alles passt. In der Vergangenheit hätte das einen Prototypen erfordert.

Auch bei der Entwicklung des charmanten Roboy, eines non-profit Projektes, setzt ein Entwicklerteam aus München auf agile Methoden, die Autodesk mit Fusion 360 unterstützt. Das Team will einen Roboter entwickeln, der dem Menschen im gesamten Auftreten so nahe wie möglich kommen soll. Roboy 2.0 ist ein interdisziplinäres Grundlagenforschungsprojekt mit ambitioniertem Entwicklungsplan, an dem nicht nur die Münchner, sondern Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten.

Zusammenarbeit in Teams weltweit

„Fusion 360 ist komplett cloud-basiert“, erklärt André Pechmann, Pressesprecher bei Autodesk. „Das ermöglicht Teams weltweit zusammen zu arbeiten, Iterationen zu erstellen, sich Versionen eines Produkts anzuschauen und die gemeinsam zu diskutieren und zu verwerfen“.

Tipp: Anwendertreff MaschinenkonstruktionVerfügbarkeit und Produktivität, Flexibilität, Adaptivität – diese Ziele erreichen Konstrukteure und Entwickler bis heute mithilfe klassischer Technologien und Methoden. Doch angesichts zunehmender Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen und Anlagen stellt sich die Frage: Welche Methoden und Tools helfen, die Time-to-market zu verkürzen und den Entwicklungskprozess effizienter zu gestalten? Der Anwendertreff Maschinenkonstruktion zeigt konkrete Lösungsansätze auf.
Zum Programm: Anwendertreff Maschinenkonstruktion

Jede Entwicklung fängt mit einer guten Idee an. Doch wie entscheidet man, ob die Idee wirklich gut ist? Hier können Entwickler in Zukunft auf ein neues Simulationstool von Ansys zurückgreifen, für das sie nicht unbedingt Simulationsexperte sein müssen.

„Mit Discovery Life bin ich nun in der Lage, ist jeder in der Lage, seine Idee zu skizzieren und sofort die Funktion zu überprüfen“, betont Marc Vidal, Produktmanager von Cadfem. Das Unternehmen vertreibt Discovery Life in Deutschland.

Digitaler Zwilling öffnet die virtuelle Welt

Die Simulation – nicht nur in der Produktvorentwicklung – wird darüber hinaus im Zusammenhang mit dem digitalen Zwilling an Bedeutung gewinnen. Am Beispiel der Fertigung von Plastikflaschen zeigt Siemens, wie das reale Produkt komplett mit Mechanik, Elektrik, Elektronik und Software in der virtuellen Welt dargestellt wird. Das betrifft aber „nicht nur das gesamte Produkt in der digitalen Welt, wie Peter Scheller, Produkt Marketing Manager NX, Siemens PLM, erklärt. „Wir können es sogar noch mit den Automatisierungsprodukten, die man ja in der Maschine benötigt, verheiraten.“ So lassen sich die Daten aus der realen Welt in die virtuelle Welt zurückführen und dafür nutzen, das Produkt zu verbessern.

Siemens spricht sogar von drei digitalen Zwillingen: dem des Produkts, dem der Produktion sowie dem der Performance. „Ich kann die Maschine virtuell in Betrieb nehmen“, führt Scheller aus, „vom ersten Strich der Konstruktion bis runter in die komplette Automatisierung“.

So lassen sich alle Verhaltensweisen der Maschine vorab überprüfen und optimieren. Konstrukteure haben schon sehr viel früher Kontakt zu den Kollegen aus der Elektrotechnik sowie den Softwareentwicklern. Einzelne Prozessschritte in der Konstruktion können parallel ablaufen, die Entwicklungszeit sinkt deutlich.

Fertigung in der virtuellen Welt

Ein weiterer Vorteil ist, dass der Maschinenbauer dem Kunden das virtuelle Modell der geplanten Maschine präsentieren und dort auch mögliche Kundenwünsche einfließen lassen kann. Bosch Rexroth als Hersteller von Pumpen, Linearantrieben und -führungen ist ein hardware-lastiges Unternehmen, das mittlerweile ebenfalls in digitalen Zwillingen denkt. Dr. Heiner Lang, Chairman oft he Board bei Bosch Rexroth erklärt: „Der Vorteil ist, dass wir in der virtuellen Welt das Produkt fertigen können und erst dann in die Bestelltung gehen, wenn wir in der Simulation geprüft haben, ob alles den Kundenwünschen entspricht“.

Für die Welt der virtuellen Produkte sucht Rexroth nach starken Partnern. Einer davon ist Dassault. Während bei Dassault die Fertigung eines Sensors am Stand lief, konnte man bei Rexroth auf Bildschirmen den virtuellen Zwilling dieser Anlage beobachten. Änderungen, die entweder am Zwilling oder an der Anlage vorgenommen wurden, erfolgen in Echtzeit am jeweiligen Gegenstück.

Additive Fertigung braucht generatives Design

Auch die Möglichkeit, Komponenten mit einem additiven Fertigungsverfahren herzustellen, eröffnet völlig neue Möglichkeiten und Freiheitsgrade für die Konstruktion. Eine Herausforderung dabei ist, sich von alten Denkmustern zu lösen, die bisher durch die traditionellen Fertigungsverfahren vorgegeben waren. Auch beim generativen Design kann die Software den Entwickler unterstützen. Viele Beispiele für die erfolgreiche Umsetzung stammen aus der Automobilindustrie.

Altair zum Beispiel war beteiligt an einem Projekt, in dem die Vorderwagenstruktur eines VW Caddy Youngtimers neu ausgelegt und additiv gefertigt wurde. Neben der Einsparung beim Gewicht ohne Einbußen bei der Stabilität konnten die Ingenieure auch viele Funktionen integrieren.

Neue Freiheiten in der Konstruktion, disziplinübergreifendes Arbeiten, Zeitersparnis, viel trial and error, ohne das Kosten entstehen, gehören also zu den wichtigsten Vorteilen, die die neuen Software-Tools verheißen. Ob damit eine schöne neue Welt für Konstrukteure beginnnt, bleibt abzuwarten.

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Über den Autor

 Ute Drescher

Ute Drescher

Chefredakteurin, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht