Verkürzung von Entwicklungsprozessen mit Digital Mockup

Das virtuelle Auto

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Seit der Einführung von CAD stehen die Automobilhersteller weltweit vor einer der größten Veränderungen im Entwicklungsprozeß: dem Bau des virtuellen Autos. Nur mit Digital Mockup (DMU) ist eine drastische Reduzierung der Entwick-lungszeiten und Entwicklungskosten bei steigender Qualität möglich.

Die Autorin Dipl.-Ing. Katharina Gerthner ist Customer Consultant der Tecoplan Informatik GmbH, Ottobrunn

Bereits in den 80er Jahren begannen die Firmen der Maschinenbauindustrie, die Zeichenbretter durch CAD-Systeme abzulösen. Schon damals kam die Vision auf, nicht nur die Einzelteile im CAD-System zu konstruieren, sondern auch ein komplettes Auto oder ein Flugzeug virtuell zu bauen.
Zeit- und Kostener-sparnis durch Virtual Prototyping
Diese Vision ist mit der Virtuellen Werkstatt von Tecoplan nun Realität geworden. Tecoplan entwickelt und vertreibt Softwarelösungen, die bereits während der Konstruktion die CAD-Bauteile auf Konstruktionsfehler untersuchen. So werden z.B. ungewollte Durchdringungen von Bauteilen, zu geringe Mindestabstände und Probleme von Erstmontage und Reparaturausbau vorzeitig erkannt.
Im klassischen Prototypenbau werden Teile aus Holz, Kunststoff, Metall etc. gefertigt. Diese dienen in der frühen Designphase als Anschauungsobjekte und Kommunikationsmodelle. Später dienen sie zur Überprüfung des Zusammenbaus und der Mechanik.
Der große Nachteil dabei ist: jede Änderung am Modell erfordert den Bau eines neuen Prototypen. Der physikalische Prototypenbau wird daher zunehmend durch virtuelles Prototyping ersetzt, das ebenso die Visualisierung und Prüfung der Geometrie ermöglicht, jedoch in viel kürzerer Zeit und durch erheblich geringeren Aufwand, da keine realen Prototypen gebaut werden. Es gibt somit keine Zeitverzögerungen oder Wartezeiten durch den Fertigungsprozeß.
Wird das CAD-Modell verändert, so kann dieses Modell auf Knopfdruck gegen das gesamte Projekt untersucht werden.
Durch virtuelles Prototyping wird der Musterbau noch nicht komplett abgelöst, da für letzte Kontrollen immer noch das fertige Produkt verwendet werden muß. Die Verlagerung der Fertigungs- und Qualitätsprüfung in das virtuelle Prototyping reduziert die Anzahl der Re-Design-Zyklen erheblich. Damit werden die Kosten drastisch reduziert reduziert!
Qualitätsteigerung durch Digital Mockup
Mit der Einführung von Virtual Prototyping wird der einzelne Konstrukteur in die Qualitätsprüfung einbezogen. Der Konstrukteur untersucht in jeder Phase der Entwicklung sein Bauteil gegen das Gesamtprojekt. Voraussetzung dafür ist das Wissen über Nachbarschaftsbeziehungen der einzelnen Bauteile. Das von Tecoplan entwickelte Space Management übernimmt diese Aufgabe vollautomatisch, schnell und zuverlässig. Ein Bauteil steht nie für sich allein, sondern ist immer in einer Umgebung verbaut. Jedes neue und auch jedes veränderte Bauteil muß gegen seinen Bauraum geprüft werden. Tecoplan stellt dem Konstrukteur alle benachbarten Teile zur Verfügung und das CAD-Modell wird gegen alle relevanten Nachbarn geprüft. Konstruiert er z.B. einen Motor, so kann er prüfen, ob dieser in den Motorraum paßt (Kollisionsanalyse), ob der Abstand zu temperaturempfindlichen Teilen stimmt (Distance Range Analyse) und ob der Motor bei der Erstmontage eingebaut werden kann, bzw. ob er sich zu Reparaturarbeiten ausbauen läßt. Das Tecoplan Space Management stellt sicher, daß gegen alle Teile geprüft wird und keines übersehen wird.
Integration in CAD- Systeme und Ergebnisverwaltung
Damit jeder Konstrukteur seine Komponenten prüfen kann, bietet Tecoplan die Integration in verschiedene CAD Systeme an, wie Unigraphics, Catia, Cadds, Ideas und ProEngineer. Der Konstrukteur kann damit aus seinem gewohnten CAD-System heraus die DMU-Prüfung veranlassen und auch gegen CAD Teile checken, die ineinem anderen CAD System erzeugt wurden.
Dies geht sogar so weit, daß durch Implementieren moderner Webtechnologien weltweit und zu jeder Tageszeit ein Konstrukteur oder auch ein Zulieferer sein Bauteil in ein zentrales virtuelles Auto einchecken kann.
Mit der Kollisions- oder Abstandsuntersuchung findet der Konstrukteur alle Problemteile. Dies geschieht nicht nur in Form der Visualisierung auf dem Bildschirm, sondern durch ein leistungsfähiges und zielgerichtetes Ergebnismanagement. Dieses stellt jedem Konstrukteur in seinem CAD-System die Ergebnisse zur Verfügung. Zielgerichtet werden dem Konstrukteur die Problemstellen präsentiert, so daß er nicht wie auf einem Suchbild nach ihnen fahnden muß. Wenn z.B. beim Öffnen einer Tür diese den Kotflügel durchdringt, so erhält er diese beiden Teile und die Durchdringungslinien. Diese Durchdringung kann dann im CAD-System, z.B. in Catia, direkt zum CAD-Modell Kotflügel geladen werden.
Bei Tecoplan geht man sogar noch einen Schritt weiter. In einer Result-Datenbank wird jede Berechnung verwaltet und bewertet. Bei einem Re-Design muß der Konstrukteur nur neu entstandene Probleme beurteilen, alle bereits untersuchten Ergebnisse können gefiltert werden.
Prüfung in der Packaging-Abteilung
Neben dem dezentralen Check in den Fachabteilungen prüfen die zentralen DMU- oder Packaging-Abteilungen alle einzelnen Teile im Gesamtzusammenbau. Sie übernehmen die Verantwortung, daß die aus den Fachabteilungen gelieferten Teile zusammenpassen.
Hier wird aus allen Teilen der verschiedenen Abteilungen und Zulieferer der virtuelle Prototyp erstellt. Durch leistungsfähige Algorithmen und das hervorragende Ergebnismanagement ermöglicht Tecoplan die schnelle und effektive Bewertung. Das Tecoplan Space Management gibt den Packaging-Abteilungen die Sicherheit, daß keine Problemstellen „übersehen“ werden.
Die virtuelle Zukunft
Für die nächsten Jahre zeichnen sich bereits heute zwei gegenläufige Entwicklungen ab. Einerseits sind im Rahmen der Globalisierung der Unternehmen Entwicklungszentren und Zulieferer auf der ganzen Welt verteilt. Dem trägt Tecoplan durch anwenderfreundliche Webtechnologien und Unterstützung der dezentralen Untersuchungen Rechnung. Andererseits entsteht beim Hersteller der Bedarf, alle Daten so früh und so aktuell wie möglich zentral zusammenzuführen. In den Packaging-Abteilungen werden sogenannte Showrooms oder Caves eingeführt, in denen mit Virtual Reality die „fertigen“ Autos und Flugzeuge als virtuelle Objekte entstehen. Auch hier hat sich die von Tecoplan eingesetzte Technik zum Standard DMU Format entwickelt. Tecoplan bietet seinen Kunden ein technologisch voll ausgereiftes Produkt, das bei den großen Automobilherstellern seit Jahren im Einsatz ist und das für die Herausforderungen der nächsten Jahre gerüstet ist.
Neben der enormen Zeitersparnis erreicht man mit virtuellem Prototyping eine erhebliche Einsparung an Material und Aufwand. Bis zur Serienreife eines Produktes wird ein Teil mehrere Male gefertigt. Ganze Autos inklusive Scheiben, Innenausstattung, Bereifung etc. werden als Einzelstücke hergestellt. Meist sind noch keine Werkzeuge für die Fertigung vorhanden, so daß die Teile von Hand bearbeitet werden müssen. Neben den hohen Kosten für die Musterbauabteilungen entstehen dabei immense Material- und Arbeitskosten.
Ausführliche Informationen
Tecoplan Virtuelle Wirtschaft
KEM 531
Internet
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