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Lösungen Detailansichten der Antriebseinheit, real und virtuell Abbildungen: DG Flugzeugbau GmbH Unter dem Projektnamen DG 1001M sollte ein auf der Baureihe DG 1000 basierendes Flugzeug entwickelt werden, das mit einem Triebwerk unabhängig von üblichen Starthilfen wie Schleppflugzeugen oder Motorwinden starten kann. Bei diesem Konzept wird das Triebwerk nach dem Start für eine bessere Aerodynamik eingeklappt, der Segelflug beginnt. Bei schlechter Thermik oder wenn es schneller zurück an den Startort gehen soll, klappt der Pilot es dann einfach wieder aus. Eine wichtige Voraussetzung für die Umsetzung war die Ankündigung des Motorenherstellers SOLO aus Sindelfingen, einen geeigneten leistungsstarken Zweitaktmotor mit elektronischer Einspritzung zu entwickeln. Auf Basis dieses Motors wurden zuerst einige Konfigurationen erprobt, um eine schwingungsarme Aufhängung des ein- und ausklappbaren Motors und damit einen ruhigen Betrieb des Flugzeuges zu gewährleisten. Danach erfolgten die Erprobung der Konfiguration und die Entwicklung des serienreifen Triebwerks. Im Juni 2009 fand bereits der Erstflug statt. Die ersten Flugzeuge werden 2010 ausgeliefert, der Zulassungsprozess durch die EASA, die europäische Agentur für Flugsicherheit, ist in der Endphase. Komplettes 3D-Modell Bei diesem Projekt sollte das komplette Flugzeug erstmals als 3D-Modell entwickelt werden. Die Projektleitung übertrug man dem Österreicher Michael Harms. Er verfügt trotz seines jugendlichen Alters von 24 Jahren über eine mehrjährige Erfahrung bei der Projektierung, Entwicklung und Fertigung von Flugzeugkomponenten und Systemen und als Pilot, vor allem aus seiner Tätigkeit bei dem österreichischkanadischen Unternehmen Diamond Aircraft und dem Bau diverser Ultraleichtflugzeuge. Heute betreibt er in Stuttgart sein eigenes Ingenieurbüro und studiert außerdem an der Universität Stuttgart Luft- und Raumfahrt. Michael Harms entschied sich, für dieses Projekt das 3D-CAD-System Solid Edge zu nutzen. Dafür gab es mehrere Gründe. Zum einen kannte er es aus seiner Tätigkeit bei Diamond Aircraft Industries, wo es sehr erfolgreich für die komplette Entwicklung kleinerer Motor- und Düsenflugzeuge eingesetzt wird. Zum anderen ist Solid Edge laut Harms „… im Vergleich zu anderen CAD-Systemen, die ich kenne, extrem einfach und intuitiv anzuwenden.“ Das zeigt sich auch bei den häufig im Unternehmen arbeitenden Praktikanten, die meist keine tiefergehende CAD-Erfahrung haben. Nach einer kurzen Einführung über den Aufbau von 3D-Modellen und -Baugruppen und der eigenen Arbeit an den vorhandenen Lernbeispielen sind sie fit und können das Programm produktiv einsetzen. „Auch die Hilfe-Funktion unterstützt den Anwender optimal, so dass wir nur selten auf die Hotline der Firma Unitec zurückgreifen müssen“, ergänzt Harms seine positiven Erfahrungen mit dem System. Die Unitec Informationssysteme GmbH mit Sitz in Hanau ist ein langjähriger Vertriebsund Service-Partner von Siemens PLM Software für Solid Edge. Neu- und Nachkonstruktion mit Solid Edge Das Projekt wurde entwick lungs technisch durch ein kleines Team umgesetzt. Es besteht aus dem Chefkonstrukteur Wilhelm Dirks, der die Rahmenbedingungen festlegte, Michael Harms als Konstrukteur und einem Team von erfahrenen Prototypenmechanikern, die für die Umsetzung in der Werkstatt sorgten. Zum Projekt zählte die Neuentwicklung der kompletten Triebwerkseinheit, die Modifikation des existierenden Fahrwerks und anderer mechanischer Komponenten sowie die Erstellung des Rumpfstraks basierend auf einer 3D-Vermessung der Rumpfform. Dabei wurde das komplette Flugzeug einschließlich aller Zukaufteile bis ins kleinste Detail als 3D-Volumenmodell aufgebaut. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass sich exakte Baugruppenund Einzelteilzeichnungen ohne aufwendige manuelle Nacharbeiten automatisch aus den 3D-Modellen ableiten lassen, wodurch sich besonders bei Änderungen im Entwicklungsprozess signifikante Zeitvorteile ergeben. Qualitätsverbesserungen in Konstruktion und Fertigung Es hat sich in diesem Projekt gezeigt, dass der 3D-CAD-Einsatz sowohl die Entwicklungs- und Änderungsprozesse einschließlich Zeichnungsableitung verbessert als auch die Fertigungs- und Montageprozesse sowie die Qualität der Produkte. Einige Beispiele: + Zeichnungen Vom kompletten 3D-Modell des Flugzeuges, das bis ins letzte Detail inklusive aller Einzelteile erstellt wird, lassen sich sehr einfach DIN-gerechte Zeichnungen ableiten und bei Änderungen schnell aktualisieren. Die so stets aktuellen Zusammenstellungs- und Einzel- 34 interface | 2-2010
teilzeichnungen erleichtern sowohl die branchenspezifischen Zulassungsprozesse als auch die Einzelteilfertigung. Spezielle Montagezeichnungen für Baugruppen, aus praktischen Gründen generell auf die Größe DIN A3 beschränkt, erleichtern den Fertigungsmitarbeitern die Montage. + Rumpf-, Flügel- und Leitwerk-Konstruktion Der Segelflugzeugbau erfordert sehr viel Handarbeit, speziell bei der Fertigung von Rumpf, Flügel und Leitwerken in der Faserverbundbauweise. Dazu werden die gewebten Fasern und Epoxid-Harze von Hand in die Formen eingebracht. Bei diesen Stückzahlen – DG Flugzeugbau produziert circa vier Flugzeuge pro Monat – wäre es nicht wirtschaftlich, dafür Maschinen zu entwickeln oder Roboter zu nutzen. Die Formen selbst werden aber heute auf Basis der 3D-CAD-Daten bei einem externen Dienstleister auf CNC-Maschinen gefräst. Dadurch wird eine gleichbleibende Maßgenauigkeit und Qualität erreicht, Änderungen können sehr viel schneller und genauer umgesetzt werden. Früher wurden einzelne Schnitte durch die Bauteile manuell berechnet und gezeichnet, einzelne Segmente gefertigt und per Hand eingeschliffen. Das war extrem zeitaufwendig. + Mechanik-Konstruktion Die Flugzeuge bestehen aber nicht nur aus Rumpf, Flügeln und Seitenleitwerk, sondern auch aus einer Reihe von Mechanik- und Elektronikkomponenten. Beim Modell DG 1001M sind besonders der ein- und ausklappbare Motor einschließlich Aufhängung, Riementrieb und Propeller hervorzuheben. Bei diesen Neukonstruktionen ermöglicht die transparentere 3D-Modellierung eine kompakte und dennoch sichere Konstruktion, mit der unvorhergesehene Probleme bei der Montage vermieden werden. Als besonders hilfreich erwies sich dabei das in Solid Edge integrierte Kinematik-Modul, mit dem die Ein- und Ausklappvorgänge im Vorfeld exakt simuliert werden konnten. Fazit Die konsequente 3D-Modellierung ist am Anfang zwar etwas aufwendiger, lohnt sich aber dadurch, dass Folgeprozesse, wie 2D- Zeichnungserstellung, Formenbau oder Montage messbar verbessert werden können. Die Projektlaufzeit bei der Entwicklung von Varianten oder neuen Modellen wird deutlich reduziert. Nicht zuletzt profitiert auch der Service von einer konsequenten 3D-Modellierung. Wie schon bei der Montage bleiben auch beim Service oder beim Austausch von Ersatzteilen Überraschungen aus, manuelle Nacharbeiten werden vermieden. Insgesamt ist das Projekt DG 1001M mit Solid Edge überaus erfolgreich verlaufen, auch wenn es sich dabei nicht um die komplette Neukonstruktion eines Segelflugzeugs mit 3D-CAD handelte. Wenn das einmal der Fall sein sollte „… wäre der Ent wicklungsaufwand für ein komplettes Flugzeug natürlich deutlich höher. Für die Zusammenarbeit in einem dann größeren Team wäre der zusätzliche Einsatz eines integrierten Software-Systems für das Produktdatenmanagement, kurz PDM, sehr zu empfehlen“, so Harms. + KONTAKT: + www.dg-flugzeugbau.de + www.unitec.de AUTOR: + Niels Göttsch SOFTWARE NX CAM Express Mastercam Teamcenter SERVICE Beratung Realisierung Betrieb LÖSUNGEN Konzept Integration Automatisierung WIR STELLEN AUS! 28.09. bis 02.10.2010 in Stuttgart Halle 4/Stand B54 01.12. bis 04.12.2010 in Frankfurt/ Main Halle 8/Stand L128 interface | 2-2010 35 www.vsg.de
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