Schnelle und effektive Projektabwicklung im Werkzeug- und Formenbau

Kompromissloser Technologie-Mix

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Werkzeug- und Formenbauer müssen Produkte immer schneller und zu möglichst niedrigen Kosten entwickeln. Voraussetzung dafür ist eine CAD-Software, die auch dann noch effektiv arbeitet, wenn bei der Auftragsausführung kein durchgängiger Workflow gesichert ist oder wenn Komplikationen auftreten. Die vorgestellte Lösung vereint deshalb verschiedenste Technologien und bietet dem Anwender hohe Flexibilität beim Erstellen und Ändern komplexer Formen.

Heutige Marktmechanismen verlangen von Werkzeug- und Formenbauern, Produkte immer schneller und mit möglichst niedrigem Arbeits- und Kostenaufwand zu entwickeln. Wichtige Basis jeder erfolgreichen Auftragsabwicklung bilden dabei moderne CAD-Systeme, die diese Anforderungen meistern können. Zahlreiche Projekte in der Vergangenheit jedoch haben gezeigt: Viele der gängigen Software-Lösungen sind nur dann wirklich effektiv, wenn bei der Ausführung eines Auftrags ein durchgängiger Workflow ohne Komplikationen gesichert ist – angefangen bei der Erstellung eines neuen Konzepts bis hin zum fertigen Bauteil. Aber genau das ist in der Realität fast nie der Fall.

Schon die Wahl der Modellierungstechnik bestimmt das Endergebnis nachhaltig. In vielen Fällen muss sich der Konstrukteur je nach Software zwischen Volumen- oder Flächenmodellierung entscheiden. Nachdem lange Zeit die Flächenmodellierung die Konstruktionsphilosophien dominierte, rückte in den letzten Jahren zunehmend die Volumenmodellierung in den Mittelpunkt. Mit der Folge, dass beide Verfahren mittlerweile in sogenannten Hybridmodellierern verknüpft werden. Deren Ziel ist es, die Geschwindigkeit der Volumen- mit der Flexibilität der Flächenmodellierung zu verbinden.
Doch auch Hybridmodellierer stoßen an ihre Grenzen, wenn es um die Modellierung äußerst komplexer Formen geht, beispielsweise bei aufwändigen Verzierungen, die heute als wichtiges Differenzierungsmerkmal die Eigenständigkeit vieler Markenprodukte unterstützen.
Allerdings ist es nicht nur die Komplexität, die den Produktentwicklungs-Prozess hemmt. Am Anfang vieler Projekte steht nämlich gar kein völlig neu zu entwickelndes Konzept. Häufig existiert bereits eine ältere Konstruktion, die neu angepasst werden muss – und hier ist Flächenrückführung mit Sicherheit schneller als eine komplette Neumodellierung. Und nicht zu vergessen: Während eines Prototypen-Tests oder im Zuge vielfältiger Marketing-Analysen werden häufig noch Änderungen an der Konstruktion vorgenommen. Von einem reibungslosen Workflow kann somit fast nie die Rede sein.
Flexible Erstellung komplexer Formen
Wer Projekte im Werkzeug- und Formenbau wirklich schnell und effektiv abwickeln will, benötigt daher eine CAD-Lösung, die verschiedenste Technologien vereint und dem Anwender ein Höchstmaß an Flexibilität bei der Erstellung und Änderung komplexer Formen bietet. Mit „Total Modelling“ hat Delcam eine solche CAD-Lösung entwickelt. Zu den integrierten Technologien zählen neben Flächen- und Volumenmodellierung auch
  • Drahtgitter-Skizzierung
  • Netzflächenmodellierung
  • Verzierungstechniken
  • Flächenrückführung sowie
  • eine Morph-Funktion für Änderungen am Gesamtmodell und die Bauteilmontage.
„Um dem Werkzeug- und Formenbau eine solche CAD-Lösung zur Verfügung stellen zu können, haben wir verschiedene Elemente aus unserer Produktreihe Power Solution in einem Software-System vereint“, schildert Robert Aulbur, Geschäftsführer der Delcam GmbH, das Konzept hinter Total Modelling. „Der Anwender kann die verschiedenen Techniken in einer einzigen Modelldatei zusammen bearbeiten und muss nicht mehr auf Einzelsysteme eines oder mehrerer Anbieter zurückgreifen. Total Modelling ermöglicht es dem Konstrukteur, Drahtgitter-, Volumen-, Flächen- und Netzflächen-Modelle zu mischen und einander anzupassen, um ein Bauteil zu definieren“, erläutert er die Funktionsweise der CAD-Lösung. Das Besondere ist nun, dass Netzflächen-Modelle in ein Volumenmodell als getrimmtes Objekt eingefügt werden können. Dieses Objekt lässt sich schnell modifizieren und anschließend automatisch in das CAD-Modell einbetten, das automatisch mit dem neuen Netzflächenobjekt getrimmt wird
Als besonders leistungsstark gilt die Funktion „Morphing“, mit der komplexe 3D-Modelle flächenübergreifend verändert werden können. Beispielsweise ist es bei der Konstruktion von Press- oder Biegewerkzeugen immer wieder notwendig, dass der Blechkörper aufgrund der Auffederung des Materials überbogen werden muss. Bei vielen Systemen muss dafür das Modell Fläche für Fläche nachmodelliert werden. Mit Delcams Morph-Funktion ist es durch Angabe des gewünschten Verformungsbereiches möglich, einen gesamten Modellbereich flächenübergreifend zu „bombieren“ beziehungsweise anzupassen.
Viele Modellierungstechniken nutzen
Der genannte Technologie-Mix, so Aulbur, biete handfeste Vorteile. „Der Konstrukteur kann die verschiedenen Modellierungs-Techniken beliebig kombinieren und sich schnell ein Bild davon machen, welche Auswirkungen bestimmte Änderungen bei einem einzelnen Element auf die Gesamtkonstruktion haben.“ Darüber hinaus spiele es für den Werkzeug- und Formenbauer nun auch keine Rolle mehr, ob er am Beginn des Konstruktionsprozesses über eine neue Idee, eine 2D-Zeichnung, ein bereits vorhandenes Produkt, ein CAD-Modell oder gar über alle vier verfüge.
„Total Modelling bringt die gängigen Modelliertechniken wie Netzflächen, Flächen, Volumen und Flächenrückführung in ein System zusammen“, sagt der Geschäftsführer. So muss beispielsweise ein Produktdesigner sehr schnell auf Änderungswünsche reagieren können. Teilweise ist es nötig, dem Kunden vor Ort ein paar Alternativ-Vorschläge entwickeln zu können. Mit Total Modelling hat der Designer die Möglichkeit, komplexe, vormals digitalisierte Elemente in eine 3D-Bibliothek abzuspeichern und diese auf verschiedenste Designvorschläge zu projizieren beziehungsweise verzerrungsfrei aufzuwickeln.
Eine weitere Besonderheit ist, dass diese „nicht parametrisierten Elemente“ in den Feature-Baum von Powershape eingebettet werden und somit fester Bestandteil der Konstruktion sind. Dieses „Freiform“-Feature könne jederzeit durch ein geändertes Objekt ausgetauscht werden.
Den Marktmechanismen angepasst
Viele Unternehmen setzen bei den die Produktentwicklung begleitenden Testverfahren Prototypen ein – und nehmen dabei schwierige und zeitaufwändige Rapid-Prototyping-Verfahren in Kauf. Zum Beispiel bei der Modifizierung der Prototypen von Hand im Falle nachträglicher Änderungen oder bei der Realisierung dieser Änderungen im CAD-Modell. Dazu greifen viele Unternehmen auf eine hochwertige Flächenrückführungs-Ausrüstung zurück. Zur Umwandlung der digitalisierten Daten in CAD-Flächen sind anschließend komplizierte und zeitintensive Verfahren notwendig – die neuen Flächen müssen an die bereits vorhandenen „genäht“ und abschließend eine neue STL-Datei generiert werden. Der Kreislauf aus Prototypen-Herstellung, Test und Modifizierung beginnt nun von neuem.
RP-Potenzial ausschöpfen
„Mit Total Modelling ist Rapid-Prototyping viel effizienter, da unsere CAD-Lösung den gesamten Prozess erheblich vereinfacht“, meint Robert Aulbur. Sämtliche digitalisierten Daten, die die Änderungen am Modell abbilden, lassen sich mit nur einem Befehl in eine Netzflächen-Datei umwandeln. Diese Datei wird anschließend im Hybridmodellierer Powershape mit dem Flächen-/Volumenmodell des vollständigen Bauteils kombiniert – und zwar ohne dass es notwendig ist, die Netzflächen in mathematisch exakt definierte CAD-Flächen umzuwandeln. Aus den miteinander verknüpften Modelldaten erstellt der Anwender nun eine neue STL-Datei des modifizierten Modells. Der Vorteil: Selbst wenn nach Abschluss der Konstruktion ein Modell mit vollständig ausgearbeiteten Flächen benötigt wird, muss die Generierung der Flächen nur einmal vorgenommen und nicht nach jeder neuerlichen Änderung am Modell wiederholt werden. Auf diese Weise lassen sich beliebig viele Modifizierungen schnell und effektiv umsetzen.“
Ganz ähnlich sieht es bei der nachträglichen Herstellung verschiedener Varianten eines bereits vorhandenen Produkts aus. Medizinische Produkte, Schuhe oder maßgefertigte Sportausrüstungen verlangen oft kleinere Änderungen an der Standardkonstruktion, um den Anforderungen des einzelnen Patienten oder Kunden gerecht zu werden. Ebenso wie bei Prototypen werden viele dieser speziellen Anfertigungen in aufwändiger Handarbeit hergestellt und erfordern viele verschiedene Modifikationen, bevor die endgültige Konstruktion steht. Robert Aulbur: „Auch in diesem Fall vereinfacht und beschleunigt Total Modelling den Entwicklungsprozess und garantiert, dass der Kunde genau das Produkt erhält, das er benötigt.“
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Die Einsatzmöglichkeiten von Delcams CAD-Lösung sind breit gestreut. Beispielsweise in den Bereichen Verpackung, Schuhe, Keramik und Spielzeug, aber auch überall dort, wo komplexe Verzierungen zur Wertsteigerung eines Produkts beitragen. Logos, Texturen und andere dekorative Elemente lassen sich problemlos in Produktkonstruktionen einfügen und bilden so die Grundlage für die Etablierung eines Markenprodukts. Der Anwender kann diese Elemente in kürzester Zeit ändern, zum Beispiel wenn ein Produkt zur Verwendung als Merchandising-Artikel im Fernsehen oder Kino vorgesehen ist.
Auch im Automobil- und Haushaltswaren-Bereich spielt Total Modelling sein Potenzial aus. Produkte aus diesen Industriezweigen lassen sich nun ohne weiteres mit Design-Merkmalen versehen. „In der Automobil-Industrie kann der Anwender Verzierungen und funktionale Elemente wie Luftkanäle erstellen, die exakt auf die zugrunde liegenden Karosserieabmessungen abgestimmt sind“, führt Aulbur näher aus. Änderungen hinsichtlich Größe, Position und Konstruktion erfolgen in Sekunden – konventionelle CAD-Modellierungstechniken benötigen dafür mehrere Stunden. Bei Elektrogeräten können dekorative Elemente und funktionale Texturen wie beispielsweise Griff-Flächen ergänzt werden, die höchsten ästhetischen und praktischen Anforderungen genügen.
Aulbur abschließend: „Total Modelling kann mit allen Software-Systemen von Delcam zur Prototypen-Herstellung, Bearbeitung, Werkzeugkonstruktion und -fertigung verlinkt werden. Dies ermöglicht nach Abschluss der Konstruktionsphase den schnellen und kostengünstigen Übergang in die Produktion.“
Halle 8, Stand E39
Weitere Informationen
Total Modelling
KEM 508

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Fraunhofer-Allianz Rapid Prototyping
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