Digital Prototyping - Dr. Philipp Grieb IT-Redaktion

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Digital Prototyping Digitale Produktentwicklung Wolfgang Lynen ist Industry Marketing Manager im BereichManufactuting Solutions bei Autodesk. (Bild: Autodesk) Digital Prototyping – was bringt das? Seit mehr als zwei Jahren hat Autodesk seine Produktstrategie nach der Idee des „Digital Prototyping“ ausgerichtet. Seither hat sich einiges getan: Es gab neue Produkte und neue Releases mit den Autodesk-Produktfamilien 2008 und 2009. Wir wollten es etwas genauer wissen und fragten Wolfgang Lynen, Industry Marketing Manager bei Autodesk und zuständig für den Bereich Lösungen für die Fertigungsindustrie. Seit zwölf Jahren ist er bei Autodesk tätig; die Entwicklung der CAD/CAM-Industrie hat er seit Beginn der 80er Jahre hautnah miterlebt. Inventor Magazin: Herr Lynen, wenn heute Autodesk von Digital Prototyping spricht, dann erinnert das an den alten Begriff CIM (Computer Integrated Manufacturing). Ist das nicht alter Wein in neuen Schläuchen? Wolfgang Lynen: Ja, Sie haben teilweise Recht. Das CIM-Konzept aus den 80er Jahren hatte eine ähnliche Intention und wollte die Integration aller Computertechnologien rund um das digitale Produktmodell schaff en. Aber es gibt auch gewaltige Unterschiede. CIM in den 80er Jahren war eine Vision, die sich nur an wenigen Stellen praktisch umsetzen ließ. Schon die 3D- Konstruktion galt eher als theoretische Diskussion, es haperte an der Rechnerleistung und den Softwarefunktionen. Damals war der Ersatz der Zeichenbretter durch 2D-CAD-Systeme das, was real umsetzbar war. Deshalb verschwand der Begriff bald wieder in der Versenkung. Heute dagegen setzt die Mehrzahl der Maschinenbauer auf die 3D-Konstruktion. Auf den Nutzen von PDM schwören sogar kleine Inge- 16 Inventor Magazin Sonderheft nieurbüros. Der breite Einsatz dieser Technologien in kleinen und mittelständischen Unternehmen und nicht nur in den Großunternehmen als Pionieren ist der große und erstaunliche Fortschritt, den wir heute überall sehen. Mit leistungsfähigen 3D-CAD- und PDM-Systemen haben wir inzwischen eine ganz andere Basis für die integrierte digitale Produktentwicklung – erschwinglich auch für kleinere Unternehmen. Wer die CAD-Welt der 80er Jahre erlebt hat, kann diesen Fortschritt ermessen. Die CIM-Vision konnte auch viele Entwicklungen nicht vorhersehen, die wir inzwischen kennen. Beispielsweise die ins CAD-System integrierte FEM- Berechnung auf einem PC-Arbeitsplatz zu einem Preis, der nur einen Bruchteil dessen beträgt, was vor 20 oder 25 Jahren für ein 2D-System ausgegeben wurde. Die Stereolithografi e war zwar schon bekannt, aber Rapid-Manufacturing-Systeme, die Metallbauteile der Losgröße eins spanlos in einem kompakten Gehäuse von der Größe eines Kleiderschranks fertigen, waren noch nicht denkbar. Inventor Magazin: Was sehen Sie als wesentliche neue und praktisch anwendbare TTechnologien oder Bausteine ddes Digital Prototyping? WWolfgang Lynen: Die digitale Produktentwicklung beginnt jja schon bei den ersten Skiz- zzen und Konzepten, die in vielen Branchen von Produktde- ssignern ausgearbeitet werden. Mit Autodesk AliasStudio können die Designer digital skizzieren. Schon die ersten Ideen sind damit Teil der digitalen Prozesse und Kommunikation, die ja oft über entfernte oder gar globale Standorte hinweg durchgeführt werden. Die Fachleute sitzen nicht immer am gleichen Ort, außerdem müssen lokale Marktanforderungen berücksichtigt und über das Netz diskutiert werden, wenn ein Produkt für internationale Märkte konzipiert wird. Die mechanische Entwicklung und Konstruktion fi ndet natürlich im 3D- System, in unserem Fall in Autodesk Inventor, statt. Inventor modelliert nicht einfach 3D-Geometrien, sondern ermöglicht dem Konstrukteur die fachlich korrekte Auslegung und Modellierung von Funktions- und Maschinenelementen. Ein großer Teil des Grundwissens des Ingenieurs wurde dafür direkt im 3D-Konstruktionssystem implementiert. Was der Konstrukteur vorher auf dem Skizzenblock rechnete, erledigt jetzt das CAD-System – und baut die Elemente gleich passend und ausreichend dimensioniert ein. Die meisten Maschinen unterliegen dynamischen Beanspruchungen durch die Bewegung von Bauteilen und Baugruppen. Für die Untersuchung von Bewegungen und dynamischen Belastungen können unsere Kunden die Pakete Autodesk Inventor Professional oder Autodesk Inventor Simulation Suite einsetzen und die Kinematik simulieren und optimieren. Bauteilbelastungen kann der Konstrukteur an seinem Arbeitsplatz mit der FEM-Methode, die in diesen Paketen integriert ist, berechnen.
Inventor Magazin: Welchen Nutzen bringt das für den Konstrukteur? Wolfgang Lynen: Der Konstruktionsablauf ist immer ein iterativer Optimierungsprozess. Wenn ich ein Bauteil ändere, welche Konsequenzen hat das an anderen Stellen? Wenn ich das Gewicht reduziere, verringern sich dann meine dynamischen Belastungen? Wo kann ich Material einsparen, und halten die Bauteile trotzdem den Beanspruchungen stand? Muss ich mit einer Anregung meiner Konstruktion in der Nähe der Eigenfrequenz rechnen? Diese immer wiederkehrenden Fragen und Berechnungen beantwortet Inventor mehr oder weniger auf Knopfdruck. Die immer wieder gleiche Festigkeitsberechnung einer Schraube kann doch viel besser und zuverlässiger die Software erledigen. Damit will ich mich als kreativer Konstrukteur nicht belasten, der unter Zeitdruck eine funktionierende Maschine entwerfen muss. Inventor Magazin: Berücksichtigt die Strategie von Autodesk auch die Integration der Fertigung? Wolfgang Lynen: Wenn die Konstruktion freigegeben ist, geht es natürlich auch um die Übergabe der Daten an die Fertigung. Das ist ein Aspekt, der bei der früheren CIM-Vision schon besonders betont wurde. Für viele Fertigungsaufgaben, beispielsweise für Gussteile oder den Formenbau, sind 3D-Daten zwingend erforderlich. Im modernen Maschinenbau spielt auch die Blechfertigung eine große Rolle. In zahlreichen Firmen sind 60 bis 80 Prozent des Teilespektrums Blechteile. Das präzise Blechschneiden mit Laserschneidemaschinen und effi ziente Abkanten mit modernen Geräten hat den Trend forciert. Das erfordert eine leistungsfähige Software für die 3D- Blechkonstruktion und Blechabwicklung, wie sie in Inventor vorhanden ist sowie die anschließende Übergabe von längenkorrigierten 2D-Daten. Inventor Magazin: Reicht Ihre Idee des Digital Prototyping über die mechanische Konstruktion hinaus in andere Abteilungen? Wolfgang Lynen: Selbstverständlich. Mehrere Abteilungen im Unternehmen brauchen die Daten des digitalen Prototyps: Die Elektrik und Elektronik muss angepasst werden – möglicherweise auch ein iterativer Prozess. Die Marketingabteilung oder auch der Vertrieb will fotorealistische Bilder oder gar Animationen der geplanten Anlage haben – am liebsten vor der Fertigstellung, denn der Kunde möchte sein Produkt verstehen und genau betrachten können. Die perfekte Visualisierung ist häufi g entscheidend für den Verkaufserfolg. Inventor Magazin: Was bringt heute Digital Prototyping, wie es Autodesk versteht, konkret dem Maschinenbauer und Konstrukteur? Wolfgang Lynen: Das ist die entscheidende Frage. Ohne wirtschaftliche Gründe oder Kostenvorteile könnten wir Digital Prototyping gleich wieder einpacken. Es gibt Marktuntersuchungen von verschiedenen Seiten, die Zeit- oder Kosteneinsparungen zwischen10 und 40 Prozent in bestimmten Szenarien feststellen. Professor Hans- Jörg Bullinger vom Fraunhofer-Institut berichtete von 40 Prozent Einsparung beim Planungsaufwand durch den Einsatz digitaler Werkzeuge und einer Senkung der Investitionskosten um 20 bis 30 Prozent. Unsere Anwender sagen beispielsweise: „Wir führen heute doppelt so viele Projekte durch wie früher – bei gleichem Personalstand“, oder: „Wir können die Produktivitätsverbesserung durch die 3D-Konstruktion nicht beziff ern, aber wir machen keine Fehler mehr und haben einen erhöhten Zeitaufwand in der Montage, bei den Anlaufkosten und Kosten für Nachbesserungen eliminiert“. Andere Kostenvorteile und Prozessverbesserungen ergeben sich durch die Einsparung von physischen Prototypen, mehr Standardisierung, häufi gere Wiederverwendung von Teilen und die Reduzierung des Teilestamms sowie eine verbesserte Kommunikation Digitale Produktentwicklung Digital Prototyping und Kooperation in Form von „Concurrent Engineering“ zwischen unterschiedlichen Standorten. Inventor Magazin: Wie sehen Sie die weitere Entwicklung des Digital Prototyping? Wolfgang Lynen: Wir bauen unsere Strategie in viele Richtungen durch eigene Entwicklungen und Übernahmen aus. Im letzten Jahr übernahmen wir PlassoTech, einen Anbieter von FEM-Analyse-Software. Das lässt erwarten, dass der Bereich Berechnungen innerhalb der Inventor-Produktfamilie bald signifi kante Erweiterungen erfahren wird. Die PlassoTech-Software bietet weit mehr Möglichkeiten der Berechnung von Bauteilen und Baugruppen, als heute in Inventor vorhanden sind. Eine weitere Transaktion wurde in diesem Jahr abgeschlossen: Moldfl ow, der bekannte Entwickler von Softwarelösungen für Aufgaben im Bereich Spritzgusstechnik, gehört jetzt zu Autodesk. Die Moldfl ow- Software ist in der Lage, den Prozess des Spritzgießens von Kunststoff teilen zu berechnen, zu visualisieren und zu optimieren. Mit dieser Ergänzung wird Autodesk zu einem wichtigen Lieferanten der Hersteller von Kunststoff produkten. Beide Akquisitionen sehen wir als wichtige Bausteine unserer Digital-Prototyping- Strategie. Neue, nahtlos in Inventor integrierte Produkte sind schon in kurzer Zeit zu erwarten. Interessierte Anwender können sich in einem so genannten „Advanced Technology Preview“ erste Ergebnisse der PlassoTech-Integration im Internet anschauen: http://labs.autodesk.com/ technologies/advanced_simulation. Das Gespräch mit Wolfgang Lynen führte Guido Gartner, freier Fachjournalist in München. Inventor Magazin Sonderheft 17 Die perfekte Visualisierung einer Produktionsanlage für Ros eros nummodo Luftpolsterfolien. lortie magna (Bild: ali- Alpha Marathon Technologies Inc.) quisim velessit veros augait enim essi tate feugiat, quis nulla feum quipit laor si.
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