CATIA V5 R7:

CAD-SYSTEME
Sonderdruck aus Nr. 10/2001
DRESSLER VERLAG GmbH
Gaisbergstraße 55-57 . D-69115 Heidelberg
Mit Hilfe von Simulationen der Lichtreflexionen
(Highlights) kann eine erste
Beurteilung der Qualität von
Class-A-Flächenmodellen erfolgen.
CATIA V5 R7:
Der Aufstieg in die A-Klasse
Das neue CATIA-V5-Modul ACA (Automotive Class A), das
mit dem Release 7 seit einigen Wochen verfügbar ist, stellt
einen neuen Meilenstein bezüglich der Flächenmodellierung dar.
Die High-End-Lösung, die die bisherigen Module wie FreeStyle-
Shaper (FSS) sowie Generative-Shape-Design (GSD) ergänzt,
soll unter anderem die hohen Ansprüche der Automobildesigner
an die sichtbaren Flächen eines PKW’s erfüllen, damit auch
dieser Anwendungsbereich mit CATIA als einheitlicher
Gesamtlösung abgedeckt werden kann.

tenrepräsentation im Strak. Die Anschlussmöglichkeiten
reichen von
einer allgemeinen Lagestetigkeit
(G0), über die Tangenten- (G1) und
Krümmungsstetigkeit (G2) bis zu einem
stetigen Krümmungsverlauf
(G3), das heißt, dass die Krümmungsanalyse
an den Patch-Grenzen
einen glatten Verlauf aufweist.
Die jeweils zu akzeptierenden Toleranzen
sind entweder in Millimetern,
Winkelgraden oder bei G2- und G3-
Stetigkeiten in Prozentzahlen einstellbar.
Die Einhaltung dieser Toleranzen
wird kontinuierlich überprüft
und direkt angezeigt.
Ein Blick auf die betreffende
Software-Schmiede
von Dassault Systemes,
setzt die Erwartungen
sehr hoch, obwohl
dieses zunächst nur
»der erste Wurf« bezüglich
der Modellierung
von Class-A-Flächen ist.
Denn Dassault hat vor
einigen Jahren nicht nur
eine hochqualifizierte
Entwicklungsmannschaft
für die Flächenmodellierung
von Matra
Datavision im französischen
Aix-en-Provence
übernommen, sondern
auch ein Teil der ehemaligen
ICEM-Surf-Entwickler
firmiert seit
über zwei Jahren als
deutsche Dassault Systemes
AG und ist für die
Realisierung des ACA-
Moduls verantwortlich.
Als wichtiges Alleinstellungsmerkmal
des ACA-
Moduls wird neben der
vollständigen Integration
in CATIA V5 die Assoziativität
hervorgehoben.
Diese bezieht sich unter
anderem auf die Anschlussbedingungen
zwischen den einzelnen
Flächenelementen. Weitere Besonderheiten
sind zum einen die
parallele Nutzung von mehreren
Modellierfunktionen und zum anderen
die Möglichkeit, die gesamte
aktuelle Umgebung einer Flächengenerierung
und Modellierung in
einer so genannten Szene abzuspeichern,
um darauf immer wieder
direkt zugreifen zu können.
Mit Hilfe dieser gespeicherten
Szenen lassen sich die jeweiligen
Konstruktionsabsichten während eines
bestimmten Arbeitszustandes
festhalten, beispielsweise die aktuellen
Selektionen, die definierten Bedingungen,
die gewählten Befehle
und aktivierten Funktionen. In Bild 1
ist eine entsprechende Szene mit
den verschiedenen Definitionen für
die Flächenanschlüsse dargestellt.
Der Strukturbaum, der auch in anderen
CATIA-V5-Anwendungen verwendet
wird, bietet eine übersichtliche
Darstellung des hierarchischen
Modellaufbaus sowie einen schnellen
Zugriff auf die einzelnen Elemente.
Auch die gesamte Bedienung des
ACA-Moduls ist so einfach, wie von
CATIA V5 allgemein bekannt. Die
Anschlussbedingungen der einzelnen
Flächenelemente (Patches) werden
über die Matching-Funktionen
festgelegt. An dieser Stelle ist zu erwähnen,
dass das ACA-Modul von
CATIA V5 ausschließlich mit Bezier-
Flächen arbeitet – der Standard-Dafügung
stehen. Wird die assoziative
Modellierung aktiviert, bleiben die
einmal definierten Anschlussbedingungen
erhalten, so dass diese nicht
nach jeder Modifikation immer wieder
neu hergestellt werden müssen
(Bild 1). Dabei stehen dem Anwender
zwei unterschiedliche Modi zur Verfügung.
Im Tick-Modus erfolgt die
Aktualisierung sofort und dynamisch.
Der Tock-Modus sollte gewählt werden,
wenn viele Abhängigkeiten vorhanden
sind, denn die Aktualisierung
Bild 1: In einer Szene können
die verschiedenen Definitionen für
die Flächenanschlüsse gespeichert
werden. Das linke Modell
zeigt einen harmonischen
Krümmungsverlauf.
Die Modifikation der Flächen beziehungsweise
Flächenverbände erfolgt
über die Kontrollpunkte, wobei
auch hier vielfache Optionen zur Verwird
erst gestartet, wenn die neue Position
beispielsweise eines Kontrollpunktes
festgelegt wurde. Um jederzeit
eine detaillierte Kontrolle über
die Flächenverläufe zu erhalten, lassen
sich innerhalb des ACA-Moduls
verschiedene Analysewerkzeuge aktivieren.
Diese reichen von der allgemeinen
Krümmungsdarstellung über
den Verlauf von Reflektionslinien und
Sichtkanten, auch Highlights oder
Isophoten genannt, bis zur Visualisierung
der Wendelinien.
In den Bildern auf den Seiten 34
und 36 werden die Sichtkanten auf
einem Class-A-Flächenmodell gezeigt.
Krümmungsdarstellungen sowie
Wendelinien sind dagegen in
Bild 1 zu sehen. Ästhetisch geformte
Flächenmodelle zeichnen sich

SOFTWARE UNTER DER LUPE
dadurch aus, dass Wendelinien nur
dort auftreten, wo sie gestalterisch
gewünscht sind, und der Verlauf
der Sichtkanten und Reflektionslinien
möglichst harmonisch ist.
Umfangreiche Unterstützung erhält
der Anwender bei der Erstel-
Bild 3: Der Flansch lässt sich entlang
der Verrundung bewegen
(rechts) oder entlang einer Röhre
(unten), die dem Verrundungsradius
entspricht.
lung von Flanschen und Verrundungen
mit Hilfe der assoziativen Konstruktion.
Dieses soll am Beispiel
der Geometrie in Bild 2 verdeutlicht
werden. Dabei wird an einen bestehenden
Flächenverband ein Flansch
konstruiert, indem der Verrundungsradius
(20 mm) und die Stetigkeit
(G2) für den Übergang sowie
der Winkel (180 Grad) und die Länge
(100 mm) des Flansches festgelegt
wird. Anschließend lässt sich
der Flansch problemlos entlang der
erzeugten Verrundung bewegen.
Als weitere Option kann auch eine
Bild 2: Die Erstellung und
Modifikation von Flanschen
sowie Verrundungen wird
aufgrund der assoziativen
Konstruktion erheblich
vereinfacht.
Flanschbewegung entlang einer gedachten
Röhre erfolgen, die dem Verrundungsradius
entspricht (Bild 3).
rungen an den Kontrollpunkten des
Flansches, das Konstruktions-Feature
erhalten, das heißt der Flansch
behält seine parametrische Ände-
Bild 4: Beim Variantenvergleich des
Offset (rechts) wird der Ausgangszustand
durch die blauen Schnitte und
der modifizierte Zustand durch die
roten Schnitte dargestellt.
Aufgrund der assoziativen Feature-Modellierung
bleibt auch bei
nachträglichen ästhetischen Änderungen,
zum Beispiel bei Modellierungsmöglichkeit
bei. Bei einer
nachfolgenden Änderung von
Flanschwinkel und/oder -länge
bleibt dann die interaktive »Aufwertung«
des Flansches als Feature erhalten.
Damit können die interaktiven
und die Feature-basierenden
Modellierwerkzeuge erstmalig gemeinsam
genutzt werden, und dies
unter gegenseitiger Berücksichtigung
und Beibehaltung aller vorgenommenen
Geometrieerzeugungen
und -änderungen.
In diesem Zusammenhang ist auch
der übergeordnete Prozess zwischen
den Class-A-Flächen und den
Gerippeteilen zu sehen. Aufgrund
des neuartigen Zusammenwirkens
beider Prozesse auf Basis einer gemeinsamen
Feature-Technologie
und der zusätzlichen Möglichkeit,
Class-A-Modellierungen und Feature-Änderungen
auf derselben Geometrie
gemeinsam zuzulassen und
zu unterstützen, vereinfachen und
beschleunigen sich alle Design-Iterationen,
da viele zeitintensive Fleißarbeiten
im Änderungsprozess jetzt
von dem Feature-Prozessor übernommen
werden können.
Die umfassenden Modifikationsmöglichkeiten,
die das ACA-Modul zur
Flächenmodellierung bietet,
führen gemeinsam mit
den assoziativen Verknüpfungen
sehr schnell zu
den gewünschten Ergeb-

SOFTWARE UNTER DER LUPE
nissen, wobei der parallele Zugriff
auf beliebige Befehle die Modellierung
erheblich vereinfacht. Dadurch
lässt sich in einer vorgegeben
Zeit nicht nur ein Modellentwurf
erzeugen, sondern mehrere
Designalternativen sind realisierbar,
um anschließend die beste Lösung
auszuwählen.
Was im Großen für komplette Designvarianten
zutrifft ist mit dem
neuen CATIA-Modul aber auch im
Kleinen realisierbar. Da die einzelnen
Modifikationsschritte gespeichert
werden, kann der jeweils aktuelle
Entwicklungsstand mit jedem
beliebigen vorhergehenden Zustand
verglichen werden, so dass
auch auf dieser Ebene ein direkter
Variantenvergleich möglich ist.
Beispielsweise wurde bei der
Dachpartie in Bild 4 ein Offset mit
G2-stetigen Flächenanschlüssen
erzeugt, während für den Übergang
zur Fläche des Seitenfensters
eine G1-Stetigkeit besteht. Beim
Variantenvergleich wird der Ausgangszustand
durch die blauen
Schnitte und der modifizierte Zustand
durch die roten Schnitte dargestellt.
Gleiches gilt für die Darstellung
in Bild 5, bei dem die
Dachform über die Kontrollpunkte
modifiziert wurde. An der Symmetrieebene
wurde ein assoziativer
Flächenanschluss mit G3-Stetigkeit
definiert, um in diesem Bereich einen
möglichst perfekten Übergang
zur an der Symmetrieebene gespiegelten
Fläche zu erhalten.
Eine weitere Möglichkeit der Modellierung
ist das so genannte Reality-Modeling.
Dabei lassen sich die
Flächen mit Hilfe von Schnitten modifizieren.
In der Beispielgeometrie
in Bild 6 ist links oben der Ausgangszustand
zu sehen, rechts oben
wurde eine Schnittmodifikation am
rechten Geometrierand durchgeführt.
In der unteren Darstellung erfolgte
die Modifikation in der Mitte
der Fläche. Bei den Flächen wird als
Variantenvergleich jeweils der Ausgangszustand
(hellblau) und die
Modifikationen (magenta) gezeigt.
Damit steht eine Vielzahl von
Funktionen und Werkzeugen zur Flächenerzeugung,
-modifikation und -
analyse innerhalb von CATIA V5 zur
Verfügung, die insbesondere mit
Blick auf die Ansprüche der Class-A-
Anwender entwickelt wurden. Die
Bild 6: Beim Reality-Modeling lassen
sich die Flächen mit Hilfe von diversen
Schnitten modifizieren.
Bild 5: Hier
wurde die Dachform
über die
Kontrollpunkte
modifiziert.
Die roten Schnitte
kennzeichnen den
modifizierten
Zustand.
schnelle Folge von neuen CATIA-
V5-Releases schürt die Erwartung,
dass schon in wenigen Monaten mit
den nächsten Releases zusätzliche
Funktionen des ACA-Moduls präsentiert
werden, die den gesamten
Produktentwicklungsprozess noch
umfassender unterstützten.
Aber schon mit der ersten ACA-
Version erhält der Anwender ein
Werkzeug, das gegenüber den
meisten anderen Software-Lösungen
eine erhebliche Effizienzsteigerung
ermöglicht. Während das herkömmliche
Vorgehen bei der Flächenmodellierung
aus immer
wiederkehrenden »Iterationsschleifen«
besteht, in denen Bedingungen
immer wieder neu festgelegt werden,
Geometrie selektiert, modifiziert,
analysiert und beurteilt wird,
schafft die Assoziativität innerhalb
des ACA-Moduls eine neue, vereinfachte
Arbeitsgrundlage. Denn aufgrund
der Assoziativität bleiben die
einmal festgelegten Bedingungen
solange erhalten, bis der Anwender
sie selbst revidiert. Da außerdem
die unterschiedlichsten Funktionen
gleichzeitig aktiviert sein können, ist
ein direktes dynamisches Modellieren
und Analysieren möglich, ohne
die herkömmlichen Schleifen
durchlaufen zu müssen. Eine weitere
Hilfestellung, um einmal erreichte
Arbeitszustände festzuhalten, bieten
die Szenen, in denen die aktuellen
Befehle, Features, Bedingungen, Selektionen
und aktivierten Funktionen
abgespeichert werden können.
Somit kann sich der Anwender
auf seine Hauptaufgabe konzentrieren,
nämlich die Modellierung von
qualitativ hochwertigen Freiformgeometrien,
die als integraler Bestandteil
der gesamten Produktentwicklung
einen immer höheren
Stellenwert bei der Kaufentscheidung
des Kunden erlangen. -fr-