CAD-Software ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Umwandlung von Entwürfen und Skizzen in digitale Modelle, die im Konstruktionsprozess verwendet werden können. Mit moderner CAD-Technologie haben Konstrukteure Zugang zu hoch entwickelten 3D-Modellierungssystemen und -funktionen, mit denen belastbare und detaillierte Konstruktionen erstellt werden können. In diesem Artikel erfahren Sie, welche Vorteile der Einsatz von CAD-Software für Konstruktionsprojekte mit sich bringt und in welche Modellierungssysteme unterschieden werden.
CAD-Software in der Konstruktion und im Maschinenbau
Konstrukteure und Entwickler können auf Computer Aided Design (CAD)-Software nicht mehr verzichten. Mit ihr lassen sich nicht nur Entwürfe oder Skizzen sehr detailliert und präzise darstellen, sondern sie hilft auch dabei, Entwürfe zu patentieren und sicherzustellen, dass sie alle gesetzlichen und technischen Anforderungen erfüllen.
Mit der Weiterentwicklung der CAD-Technologie hat sich diese zu einer umfassenderen Lösung entwickelt, die auch komplexe Aufgaben bewältigen kann. Sie ist nicht mehr nur eine Sammlung einfacher Konstruktions- und Entwurfswerkzeuge, sondern ermöglicht es außerdem, komplexe Projekte mit Leichtigkeit durchzuführen. Für die genaue Analyse von thermischen Eigenschaften, Spannungen und anderen Faktoren müssen Maschinenbauingenieure und -techniker auf professionelle Softwarepakete zurückgreifen, die Module für aufwendige Berechnungen enthalten. Solche CAD-Software kann wertvolle Daten wie Toleranzen und Informationen zur Materialauswahl generieren, die im technischen Entwicklungsprozess verwendet werden können.
Welche Vorteile bietet CAD-Software für Konstrukteure?
- Zeitersparnis: Mithilfe von CAD-Programmen können dreidimensionale Modelle von Bauteilen und Maschinen sehr schnell erstellt werden. Dadurch können physische Zeichnungen schneller erstellt werden oder werden auch zum Teil gar nicht mehr benötigt. Auch Prototypen können schneller durch den 3D Druck erstellt werden, ohne dass die Genauigkeit beeinträchtigt wird.
- Präzision: Die CAD-gestützte Konstruktion bietet Genauigkeit und Präzision, sodass Teile und Strukturen mit millimetergenauer Detailgenauigkeit erstellt werden können. Diese akribische Detailtreue führt zu einer höheren Qualität der Produktionsprozesse.
- Kollaboration: CAD hat die Projektabwicklung revolutioniert, indem es mehreren Ingenieuren und Technikern die Zusammenarbeit in einem digitalen Raum ermöglicht, wodurch es für alle Beteiligten einfacher wird, ihre Entwürfe und Visionen auszutauschen, was letztlich die Gefahr von Fehlern aufgrund von Fehlkommunikation oder mangelndem Verständnis verringert.
- Effizienz: Mithilfe von CAD-Programmen können Ingenieure und Techniker schnell verschiedene Modelle entwerfen und überprüfen, wobei die Wahrscheinlichkeit von Fehlern sinkt – so wird garantiert, dass die perfekte Version gefunden wird.
- Ressourcenersparnis: CAD-Programme unterstützen Maschinenbau-Projekte und ermöglichen massive Kosteneinsparungen. Außerdem können Konstruktionsfehler und Probleme früher im Prozess erkannt werden, was zu minimalen Korrekturen führt.
- Visualisierung: Selbst, wenn das Produkt noch in der Entwicklung ist, können Kunden und Zielgruppen durch realistische 3D-Visualisierungen, Animationen oder Virtual-Reality-Vorschau über das aktuelle Design eines Produkts auf dem Laufenden gehalten werden.
Welche Modellierungssysteme unterscheidet man bei CAD-Software?
Freiformmodellierung
Freiformmodellierung ermöglicht die Modellierung von geometrischen Formen in einem Gittermodell ohne Rücksichtnahme auf numerische Randbedingungen, wie es bspw. bei vorgefertigten Modellen oder Formen der Fall wäre. Diese Technik erlaubt es, komplexe und organische Formen zu erzeugen.
Parametrische Modellierung
Bei der parametrischen Modellierung werden die Elemente und Eigenschaften des Modells als dynamische Beziehungen definiert, die in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Parametern wie Größe, Form, Farbe oder Material angepasst werden können. Um die Verwaltung dieser Parameter zu erleichtern, werden einzelne Bearbeitungsschritte des Modells als Chronologiebaum festgehalten. So muss bei einzelnen Änderungen nicht das gesamte Modell komplett neu erstellt werden, so lassen sich Maß Änderungen sehr schnell und gezielt durchführen
Solid Modeling
Solid Modeling (auch Volumenmodellierung genannt) dient zur produktionsgerechten Erstellung komplexer Formen mit präzisen Abmessungen und Eigenschaften. Dabei werden Objekte als gesamte Volumen dargestellt, die aus Festkörpern mit ebenen Oberflächen bestehen. Dieses Verfahren ist in der Produktentwicklung und im Ingenieurwesen weit verbreitet, um genaue Prototypen oder Modelle zu erstellen, entweder durch parametrische oder direkte Modellierungsmethoden.
Flächenmodellierung
Im Gegensatz zum Solid Modeling, werden bei der Flächenmodellierung nur die äußeren Oberflächen des Objekts modelliert.
Die Flächenmodellierung kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, je nach den Anforderungen des Projekts. Eine häufige Methode ist die Verwendung von NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines), die es ermöglichen, komplexe Kurven und Oberflächen zu modellieren, indem sie mathematische Gleichungen verwenden, die B-Splines genannt werden. NURBS sind besonders nützlich für die Erstellung von organischen Formen, da sie es ermöglichen, glatte und natürliche Kurven zu erzeugen.
Generative Gestaltung
Mithilfe künstlicher Intelligenz werden bei diesem System computergestützt Modelle generiert. Die Definition des Designs erfolgt dabei manuell, indem der Konstrukteur bestimmte Werte eingibt, auf deren Grundlage das Modell dann automatisch angepasst wird. Dabei wird der Prozess der 3D-Modellierung entweder vollständig oder in Teilen durch Algorithmen und durch die Software gesteuert.
Spezielle Funktionen einer CAD-Software am Beispiel von Solid Edge
Die 3D-CAD-Software Solid Edge von Siemens bietet eine Reihe von Funktionen, die bei der Produktinnovation und -fertigung helfen, wie z. B.:
- Wenn komplexe 3D-Modelle und Baugruppen erstellt oder geändert werden müssen. Solid Edge ist einfach zu bedienen und kann selbst die anspruchsvollsten Entwürfe mit Leichtigkeit verarbeiten.
- Simulationsfunktionen, mit denen der Nutzer Komponenten und Baugruppen auf Stabilität, Festigkeit, Steifigkeit und andere Merkmale prüfen kann.
- Zahlreiche Funktionen zur Erstellung von Zeichnungen, Stücklisten und technischen Dokumenten, die den Industriestandards entsprechen, sind ebenfalls enthalten.
- Ein leistungsfähiges Datenmanagementsystem, mit dem Baugruppen- und Teileversionen nachverfolgt werden können und das mehrere Freigabeoptionen für Produktentwicklungsdokumente bietet.
- Die sichere Übertragung von Dateien innerhalb einer Kollaboration. Benutzer können 3D-Modelle und Dokumente sicher mit Kollegen, Kunden und Lieferanten teilen, unabhängig von deren Arbeitsort.
- Die mühelose Erstellung von NC-Programmierungen für Werkzeugmaschinen mit der Integration Solid Edge CAM Pro.
- Die Optimierung des Prozesses des Produkt-Lebenszyklus-Managements, indem eine nahtlose Verbindung zwischen allen Phasen der Konstruktion und der Produktion hergestellt wird.
Welche Hardware wird für die Nutzung von CAD-Software empfohlen?
In den meisten Fällen wird für die optimale Nutzung einer CAD-Software ein leistungsfähiger Computer mit einer zertifizierten Grafikkarte für die CAD-Software empfohlen. Ebenso sind schnelle Prozessorgeschwindigkeiten, großzügige Arbeitsspeicher und schnelle Festplatten wesentliche Komponenten, die die Leistung des Programms erheblich verbessern können. Je nach Anwendungsbereich und eingesetzten Programmen können die Hardware-Anforderungen jedoch variieren.
Wenn die Software es erfordert, kann ein großer Monitor mit hoher Auflösung außerdem sehr vorteilhaft sein, um komplizierte Designs und 3D-Modelle anzuzeigen.
Die Wichtigkeit des Supports bei der Nutzung von CAD-Software
Nicht nur wenn es sich um eine komplexe und leistungsstarke CAD-Software handelt, ist der Support des Herstellers wichtig.
- Problemlösung: Wenn ein Benutzer auf ein Problem bei der Verwendung der Software stößt, kann der Support des Herstellers helfen, das Problem schnell und effektiv zu lösen. Der Support kann dem Benutzer auch bei der Diagnose von Problemen helfen und Lösungen anbieten, die den Benutzer in die Lage versetzen, die Software optimal zu nutzen.
- Schulungen: Der Support des Herstellers kann Schulungen und Schulungsmaterialien anbieten, um den Benutzer bei der Verwendung der Software zu unterstützen. Dies ist besonders nützlich, wenn die Software sehr komplex ist oder wenn der Benutzer noch nicht vertraut mit der Software ist.
- Updates und Upgrades: Die Hersteller von CAD-Software bieten regelmäßig Updates und Upgrades an, um die Software zu verbessern und Fehler zu beheben. Der Support kann dem Benutzer helfen, diese Updates und Upgrades zu installieren und sicherzustellen, dass die Software immer auf dem neuesten Stand ist.
- Gewährleistung: Der Support kann auch bei der Einhaltung der Gewährleistung helfen und sicherstellen, dass die Software ordnungsgemäß funktioniert. Wenn es Probleme gibt, kann der Support dem Benutzer helfen, eine Lösung zu finden, die den Benutzer nicht nur zufriedenstellt, sondern auch die Gewährleistungsbedingungen erfüllt.
Fazit
CAD-Software bietet ein höchstes Maß an Kontrolle bei Konstruktion, Planung und Produktion. Die Möglichkeit, ein Modell oder ein Bauteil digital designen zu können, bevor irgendwelche Ressourcen dafür aufgewendet werden, gibt Konstrukteuren die Freiheit, Bauteile produktionsfertig bis ins Detail zu planen. Darüber hinaus bietet CAD-Software präzise Maßangaben, die es ermöglichen, dass Materialien ressourcenschonend und effizient produziert werden können.
Die 2D/3D-CAD-Software Solid Edge bietet eine Reihe von Funktionen, die bei der Produktfertigung helfen. Sie bietet einfach zu bedienende Werkzeuge für 3D-Modellierung, Simulation und Analyse, Zeichnungen und Dokumentation, Datenmanagement, Zusammenarbeit, CAM-Integration und PLM-Integration. Vorkenntnisse in 2D- oder 3D-Grafik oder -Modellierung können hilfreich sein, sind aber nicht unbedingt erforderlich, und es gibt zahlreiche Ressourcen, die beim Erlernen der Grundlagen helfen. Probieren Sie Solid Edge unverbindlich mit unserer Testlizenz aus!
Quellen
https://de.wikipedia.org/wiki/CAD