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Simulation Konstruktionsbegleitende 3D-Simulation leichtgemacht

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

CAD-Konstruktion, Elektroplanung/-konstruktion sowie 3D-Simulation und SPS-Programmierung sind Prozessschritte im Engineering, die sich interdisziplinär miteinander verknüpfen lassen. Die Simulation hat sich von einer Vorstufe der Projektplanung zu einem katalysierenden Baustein für effizientes Engineering entwickelt – und das ohne hohen Aufwand in der Datenumwandlung.

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Konstruktionsbegleitende Simulationen ermöglichen es, das physikalische wie auch funktionelle Verhalten einer Komponente, einer Funktionsgruppe oder auch einer ganzen Anlage während des Entwicklungsprozesses zu überprüfen.
Konstruktionsbegleitende Simulationen ermöglichen es, das physikalische wie auch funktionelle Verhalten einer Komponente, einer Funktionsgruppe oder auch einer ganzen Anlage während des Entwicklungsprozesses zu überprüfen.
(Bild: Machineering)

Die Zeiten des klassischen Produktentstehungsprozesse, bei dem eine Anlage kontinuierlich durch Erfahrungswerte des Konstrukteurs beispielsweise mit eingesetzten Prototypen entwickelt wurde, sind vorbei. Heutzutage sind häufig andere Vorgehensweisen im Einsatz, in denen schon im virtuellen Maschinenzustand konstruktive Maßnahmen definiert werden. Mit konstruktionsbegleitenden Simulationen haben Anwender ein Planungswerkzeug, um das physikalische wie auch funktionelle Verhalten einer Komponente, einer Funktionsgruppe oder auch einer ganzen Anlage während des Entwicklungsprozesses zu überprüfen.

Prozessübergreifender Workflow

Damit wird das kollaborative Engineering möglich, da vom CAD-Modell bis zur getesteten Anlage mit der Simulation als Bindeglied ganzheitliche Analysen vom Steuerungsentwurf bis zur HIL-Einbindung und Programmierung von realen Steuerungen realisierbar sind. Mit Industrial Physics von Machineering lassen sich die CAD-Datenwelten einfach, schnell und ohne Schnittstellenprobleme in eine 3D-Simulation überführen. Die Mechatronik erhält im Zusammenspiel von Steuerung, Maschine und Prozess von der Konzeptphase bis hin zur Auslieferung einer Maschine eine bessere Effizienz. Die Folge: Kürzere Auslieferungszyklen und Sicherstellung der geforderten Qualität.

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Vorteile der 3D-Simulationsmodelle

Aus der Perspektive der Live-Zusammenarbeit von Entwicklern an einem integrierten Datenmodell ergeben sich neue Chancen und Verantwortlichkeiten. Neben der deutlichen Vereinfachung im Umgang mit dem alltäglichen Datenhandling lösen sich interdisziplinären Fragestellungen gemeinsam im War-Room.

Die Erzeugung dreidimensionaler Simulationsmodelle direkt aus den CAD-Daten birgt noch weitere Vorteile. Zunächst bleiben Konstruktion und Simulation direkt und ohne Zusatzaufwand miteinander verknüpft, damit man stets den aktuellen Entwicklungsstand der Anlagen simuliert. Interaktive Motion-Programmierung direkt aus den CAD-Daten offeriert den direkten Sprung in die reale Anlage.

Simulation auf der Steuerung zur Kollisionsüberwachung

Durch die Integration von Industrial Physics in die reale Steuerung wird die Simulation vom Hilfsmittel zur Steuerungskomponente. So lässt sich auf der realen Steuerung mittels der Simulation eine Online-Kollisionsüberwachung realisieren, mit der man eine vorrausschauend agierend eine Kollisionsbetrachtung vornehmen kann. Jede Bewegung ist steuerungstechnisch so kontrolliert, dass die Maschine stoppt bevor eine Kollision entstehen kann – ein weiterer Schritt zu Industrie 4.0.

Passend dazu das Feature von Industrial Physics, eine Gestensteuerung simulativ zu unterstützen. Virtualität und Realität lassen sich im Engineering schon miteinander verschmelzen, indem Gestenerkennung in die Planung integriert wird zur Qualitätskontrolle und Ablaufoptimierung in der Produktion. Mit der Gestensteuerung lassen sich manuelle Arbeitsschritte im Produktionsablauf simulieren, beispielsweise der Griff in die Kiste, das Einlegen in eine Vorrichtung oder die Bearbeitung des Werkstücks.

3D-Simulation birgt Effizienzreserven

Die 3D-Simulation komplexer Materialflüsse und mechatronischer Produktionsanlagen zählt zu den größten Effizienzreserven im Machinen- und Anlagenbau. So lassen sich über die 3D-Simulationssoftware und das virtuelle Prototyping von Anlagen deren Entwicklung und Konstruktion beschleunigen und absichern. In der Projektakquise lassen sich geplante Anlagen im Dialog mit dem Kunden vertriebswirksam visualisieren. Das größte Potenzial aber liegt in der virtuellen Inbetriebnahme von Anlagen und Produktionsstraßen – inklusive einer Materialflusssimulation, Robotersimulation sowie einer SPS-Simulation und einer Echtzeitsimulation.

Präsentation auf der SPS IPC Drives 2014

Anhand des Beispiels „TopLoader“ aus der Verpackungsindustrie stellte Machineering die Durchgängigkeit der Modellerstellung vom CAD-System SolidWorks in die Simulation Industrial Physics dar. Auf der diesjährigen SPS IPC Drives konnten sich Besucher auf dem Stand von Daussault Systèmes Deutschland (Solidworks) über die bidirektionale Kopplung zwischen CAD und Simulation sowie die Echtzeitverbindung zwischen Simulation und Steuerung informieren, wie nah man im Engineering Mechanik und Steuerungstechnik zusammenbringen kann. Komplexe Aufgabenstellungen in der Verpackungsbranche lassen sich wesentlich unterstützen. (mz)

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