Vorwort | 6 |
Inhalt | 8 |
1 Einführung | 18 |
1.1 Historische Entwicklung | 18 |
1.1.1 Drei Jahrzehnte CAD | 18 |
1.1.2 Hardware | 21 |
1.1.3 PDM | 22 |
1.1.4 Datenkommunikation | 22 |
1.1.5 CIM und PLM | 22 |
1.2 Warum Digital Prototyping? | 23 |
1.2.1 Innovationszyklen verkürzen | 23 |
1.2.2 Bessere Lösungen finden | 23 |
1.2.3 Globalisierung | 24 |
1.2.4 Erschwingliche Lösungen | 24 |
2 Die wichtigsten Anbieter | 26 |
2.1 Autodesk | 26 |
2.1.1 Maschinenbau, Anlagenbau, Fahrzeugbau | 27 |
2.1.2 Bau, Architektur, Kartografie | 27 |
2.1.3 Media und Entertainment | 28 |
2.2 Dassault Systèmes | 28 |
2.2.1 PLM | 29 |
2.2.2 Mainstream 3D | 29 |
2.3 PTC | 30 |
2.3.1 Enterprise Solutions | 31 |
2.3.2 Desktop Solutions | 31 |
2.3.3 Services Solutions | 31 |
2.4 Siemens PLM Software | 32 |
2.4.1 Digital Product Development | 32 |
2.4.2 Digital Manufacturing | 32 |
2.4.3 Digital Lifecycle Management | 32 |
2.4.4 Velocity Series | 33 |
3 Ideenfindung und Konzeption | 34 |
3.1 Digitale Skizzen | 34 |
3.1.1 Skizzieren in Mechanik-CAD-Systemen | 34 |
3.1.2 Digitales Entwerfen | 36 |
3.1.3 Digitizer statt Papier | 37 |
3.1.4 Computerunterstützter Duktus | 39 |
3.1.5 Übergang 2D-3D | 39 |
3.1.6 3D-Scanner | 41 |
3.1.7 Konvergenz der Ideen | 42 |
3.2 Industriedesign | 43 |
3.2.1 Höchste Ansprüche im Automobilbau | 45 |
3.2.2 Höhere Mathematik für perfekte Ästhetik | 46 |
3.2.3 Kurze Wege bei der Designentwicklung | 46 |
3.3 Wissensmanagement | 47 |
3.3.1 Wissenswerkzeug Wiki | 48 |
3.3.2 Motivation der Autoren | 48 |
3.3.3 Einfache Bedienung, geringe Kosten | 48 |
3.3.4 Wikis für Unternehmen | 49 |
3.3.5 Vorbehalte schwinden | 49 |
3.3.6 Beispiel Schaeffler-Gruppe | 49 |
4 3D-Modell: Basis des digitalen Prototyps | 52 |
4.1 2D-CAD | 52 |
4.2 3D-CAD | 53 |
4.2.1 Vollständigkeit | 53 |
4.2.2 Enge Bauräume | 54 |
4.2.3 Innovativere Lösungen | 54 |
4.2.4 Leicht zu erlernen | 55 |
4.2.5 Die wichtigsten Schritte inzweieinhalb Tagen | 55 |
4.2.6 Selbststudium ist teuer | 56 |
4.3 Parametrische Bauteilkonstruktion | 57 |
4.3.1 Parametrische Skizze | 57 |
4.3.2 3D-Elemente | 57 |
4.4 Parametrische Baugruppenkonstruktion | 58 |
4.4.1 Produktfamilien | 59 |
4.4.2 Strukturierte Stückliste für Produktfamilien | 60 |
4.4.3 PDM-Integration | 61 |
4.4.4 Anwenderbeispiele | 62 |
4.5 Produktkonfiguration und automatisierte Konstruktion | 64 |
4.5.1 Erweiterung der Konfigurationslogik | 64 |
4.5.2 Datenbankintegration | 65 |
4.5.3 Online-Produktkonfiguration | 66 |
4.5.4 Hohe Kostenvorteile erzielbar | 66 |
4.6 Kaufteile und Normteile | 67 |
4.6.1 Teilemanagement | 69 |
4.7 Große Baugruppen | 71 |
4.7.1 Was sind „große“ Baugruppen? | 71 |
4.7.2 Wie lässt sich die System-Performance optimieren? | 72 |
4.8 Parametrische oder direkte Modellierung | 76 |
4.8.1 Parametrik ist ideal – aber nicht fu?r alles | 76 |
4.8.2 PTC: CoCreate | 76 |
4.8.3 Synchronous-Technologie von Siemens PLM Software | 77 |
4.8.4 Autodesk Inventor Fusion | 77 |
5 Branchenlösungen | 84 |
5.1 Blechkonstruktion | 84 |
5.1.1 Räumliche Blechteile konstruieren | 84 |
5.1.2 Ablauf der 3D-Blechkonstruktion | 85 |
5.1.3 Funktionen | 86 |
5.1.4 Abwicklung und Längenkorrektur | 86 |
5.1.5 Voreinstellungen | 87 |
5.1.6 Aufbau eines Blechteils | 88 |
5.1.7 Bauteilefamilien | 99 |
5.1.8 Verbindungselemente | 100 |
5.1.9 Abwicklung | 101 |
5.1.10 Fertigungszeichnungen | 102 |
5.1.11 Daten für die Fertigung | 103 |
5.1.12 Innovativere Lösungen,Fehlversuche vermeiden | 104 |
5.2 Schweißkonstruktion | 105 |
5.2.1 Schweißbaugruppen | 105 |
5.2.2 Drei Fertigungsphasen | 106 |
5.3 Anlagenbau (kleine Anlagen) | 108 |
5.3.1 Stahlbaukonstruktion | 109 |
5.3.2 Rohrleitungen | 114 |
5.4 Anlagenbau (Großanlagen) | 117 |
5.4.1 P&ID-Fließschemata | 118 |
5.4.2 3D-Anlagenkonstruktion | 119 |
5.4.3 Alle Gewerke einbinden | 121 |
5.4.4 Vierdimensionale Baustelle | 124 |
5.4.5 Beispiele: Stahlproduktionsanlagen | 124 |
5.5 Kunststoff-Spritzguss | 126 |
5.5.1 Wachsende Anspru?che | 127 |
5.5.2 Digitale Technologien | 128 |
5.5.3 Spritzgussmaschine | 129 |
5.5.4 Detailkonstruktion | 130 |
5.5.5 Werkzeug- und Formenbau | 130 |
5.5.6 Ablauf der Werkzeugkonstruktion | 132 |
5.5.7 Konstruktion von Familienwerkzeugen | 139 |
5.5.8 Auswerfer und Stifte | 139 |
5.5.9 Schieber | 139 |
5.5.10 Simulation und Optimierung des Spritzgussvorgangs | 140 |
5.5.11 Fertigung der Form | 140 |
6 Maschinenelemente und Auslegung | 142 |
6.1 Ingenieurgrundwissen integriert | 142 |
6.2 Schraubverbindungsgenerator | 144 |
6.3 Schraubenberechnung | 146 |
6.4 Einfügen mit „Autodrop“ | 147 |
6.5 Konstruktion und Berechnung von Wellen | 147 |
6.6 Auswahl und Auslegung von Lagern | 151 |
6.7 Auslegung von Kegelrädern | 152 |
6.8 Weitere Berechnungsverfahren | 153 |
6.9 Stahlbau-Berechnungen | 154 |
6.10 Zeit sparen – Fehler vermeiden | 155 |
7 Simulation | 156 |
7.1 Dynamische Systeme | 156 |
7.1.1 Beispiele | 157 |
7.1.2 Ablauf | 158 |
7.2 Integrierte FE-Analysen | 159 |
7.2.1 FEM-Netz | 160 |
7.2.2 Ablauf | 161 |
7.2.3 Ergebnisdarstellung | 162 |
7.3 Simulation von Strömungen und Wärmeübertragung | 162 |
7.3.1 Grundbegriffe | 163 |
7.3.2 CFD-Anwendungen | 165 |
7.3.3 Anwendungsbeispiele | 166 |
7.4 Universelle CAE-Software-Pakete | 168 |
7.4.1 CAD-Integration | 169 |
7.4.2 Diskretisierung | 170 |
7.4.3 Vorbereitung | 170 |
7.4.4 Multiphysik (Multiphysics) | 171 |
7.4.5 Ergebnisdarstellung | 172 |
7.5 Spritzgusssimulation | 172 |
7.5.1 CAD-integrierte Simulation | 173 |
7.5.2 Simulation für Experten | 177 |
8 Visualisierung | 182 |
8.1 Darstellungen in der Konstruktion | 183 |
8.2 Rendering | 183 |
8.3 Rendering für Einsteiger | 184 |
8.4 Rendering für Fortgeschrittene | 186 |
8.4.1 Bildgröße | 186 |
8.4.2 Beleuchtung | 187 |
8.4.3 Szenen | 187 |
8.4.4 Rendertyp | 188 |
8.4.5 Antialiasing und illustrative Darstellung | 188 |
8.5 Visualisierung für Profis | 188 |
8.5.1 Oberflächen | 189 |
8.5.2 Beleuchtung | 189 |
8.5.3 Komponenten mit Eigenlicht | 190 |
8.5.4 Weiche Schatten | 191 |
8.5.5 Beleuchtungshinweise | 191 |
8.5.6 Kamera | 193 |
8.5.7 Animation | 194 |
8.6 Design-Kommunikation | 196 |
8.6.1 Multi-CAD-Unterstu?tzung | 197 |
8.6.2 Daten organisieren | 198 |
8.6.3 Realistische Materialien | 198 |
8.6.4 Umgebungsschatten | 198 |
8.6.5 Szenen erstellen und bearbeiten | 199 |
8.6.6 Untersuchung von Entwurfsalternativen | 199 |
8.6.7 Animation | 200 |
8.6.8 Drehtisch | 200 |
8.6.9 Storyboard | 200 |
8.6.10 Realtime Raytracing | 201 |
8.6.11 Globale Design Reviews | 202 |
8.6.12 Bessere Entscheidungen | 202 |
8.6.13 Gute Bilder lohnen sich | 203 |
9 Elektrokonstruktion | 204 |
9.1 Mechatronik | 204 |
9.2 Technologie-Anforderungen | 205 |
9.3 Beispiel: AutoCAD ecscad | 206 |
9.3.1 Alles unter Kontrolle | 207 |
9.3.2 Symbole und Makros | 209 |
9.3.3 Querverweise | 211 |
9.3.4 Konform mit Normen | 211 |
9.3.5 Vielsprachigkeit | 212 |
9.3.6 Artikeldatenbank | 212 |
9.3.7 Fehlervermeidung | 213 |
9.3.8 Automatisierung | 214 |
9.3.9 Auswertung und Prüffunktionen | 214 |
9.3.10 Schnittstellen | 215 |
9.3.11 Verwaltung & Wiederverwendung | 216 |
9.3.12 Ausgabe | 216 |
9.4 Kabelbaumkonstruktion | 216 |
9.4.1 Verdrahtung mit System | 218 |
9.4.2 Import von Kabelbaumdaten | 218 |
9.4.3 Elektrische Bauteile | 218 |
9.4.4 Kabelbaum erstellen | 219 |
9.4.5 Drähte und mehradrige Kabel erstellen | 220 |
9.4.6 Segmente | 220 |
9.4.7 Routing | 220 |
9.4.8 Spleißobjekte | 220 |
9.4.9 Flachbandkabel | 221 |
9.4.10 Dokumentation | 221 |
9.4.11 Listen und Berichte | 221 |
10 Produktdatenmanagement (PDM) | 222 |
10.1 Grundbegriffe | 222 |
10.1.1 PDM oder PLM? | 223 |
10.1.2 Artikel | 223 |
10.1.3 Dokumente | 224 |
10.1.4 Projekte | 224 |
10.1.5 Version - Revision - Variante | 225 |
10.1.6 Stücklisten | 225 |
10.1.7 Klassifizierung | 225 |
10.1.8 Benutzerverwaltung | 226 |
10.1.9 Status und Workflow | 226 |
10.1.10 Konfigurationsmanagement und Änderungswesen | 227 |
10.1.11 Datenmanagement in verteilten Organisationen | 227 |
10.1.12 Viewing-Funktionen | 228 |
10.1.13 Web-Zugriff | 228 |
10.1.14 Anpassungsfähigkeit | 228 |
10.1.15 PDM ist erschwinglich | 228 |
10.2 Wozu PDM? | 229 |
10.2.1 Jede Version exakt definieren | 230 |
10.2.2 Änderungen dokumentieren | 230 |
10.2.3 Verwendungsnachweis | 230 |
10.2.4 Wer ist verantwortlich? | 231 |
10.2.5 Wer wacht über die wertvollen Daten? | 231 |
10.2.6 Standardisierung und schnelle Suche | 233 |
10.2.7 Elektronischer Freigabeprozess | 234 |
10.2.8 Zuverlässige Stücklistenverwaltung | 235 |
10.2.9 Dokumentationspflichten erfüllen | 235 |
10.2.10 Entwicklungszyklen verkürzen | 236 |
10.3 Branchenspezifische Anforderungen an PDM | 236 |
10.3.1 Serienfertigung | 236 |
10.3.2 Auftragsfertigung | 237 |
10.4 PDM-Einführungsplanung | 239 |
10.4.1 Dreh- und Angelpunkt: Konstruktion | 240 |
10.4.2 Altdaten-Übernahme | 240 |
10.4.3 ECAD- und CAE-Daten integriert verwalten | 241 |
10.4.4 Das Pferd von der richtigen Seite aufzäumen | 241 |
10.4.5 Aufwand und Kosten sparen | 242 |
10.4.6 Praktikable Lösungen | 242 |
10.4.7 2D-Daten | 243 |
10.4.8 Zusammenarbeit u?ber mehrere Standorte | 243 |
11 Fertigung | 244 |
11.1 Rapid Prototyping | 244 |
11.2 Rapid Manufacturing | 246 |
11.3 CAM – Integration der Fertigung | 249 |
11.3.1 Blechfertigung | 249 |
11.3.2 Modellbau, Formenbau | 251 |
12 Produktpublikationen | 254 |
12.1 Dokumentarten | 254 |
12.1.1 Pre-Sales | 254 |
12.1.2 Post-Sales | 254 |
12.2 Zielgruppen | 255 |
12.3 Medien | 255 |
12.4 Formale Anforderungen | 255 |
12.5 Technische Illustration | 256 |
12.5.1 Techniken und Stilmittel | 257 |
12.6 Text | 258 |
13 Nachhaltigkeit | 260 |
13.1 Endzeit und Anfang | 260 |
13.2 Anforderungen | 260 |
13.3 Chancen | 262 |
14 Digital Prototyping macht sich bezahlt | 264 |
14.1 Kosten der Entwicklung | 264 |
14.2 Problem: Langläufer | 265 |
14.3 Informationsverluste vermeiden | 265 |
14.4 Erfolge mit virtuellen Prototypen | 266 |
14.5 Planungsaufwand deutlich reduziert | 267 |
14.6 Was Anwender sagen | 267 |
Akronyme | 274 |
Index | 276 |
Literatur | 288 |