Unsere CAD-Systeme im Überblick und was sie können

CAD steht für Computer Aided Design 
Computerunterstütztes Zeichnen und Konstruieren 

CAD kann außer dem Zeichnen und Konstruieren auch die dynamische Berechnung von Bauteilen und die räumliche graphische Simulation von Bewegungsabläufen umfassen.

 

Die Definitionen der bei uns genutzten Systeme:

 

3D-CAD-System

3D-CAD ist ein Hilfsmittel, das vom Prinzip eine vollständige geometrische Beschreibung seiner Arbeitsergebnisse erlaubt. In der dreidimensionalen Entwicklung bieten wir Ihnen die Möglichkeit, Ihr gesamtes Produkt virtuell zu beurteilen, bevor es gefertigt wird. So können Sie die Konstruktionen vom Entwurf bis hin zum Fertigungsprozess jederzeit einsehen, prüfen und optimieren. Um nicht gleich auf teure reale Prototypen zurückgreifen zu müssen, können Sie die spätere Funktionalität bei uns darstellen und simulieren lassen. Mit dieser Möglichkeit wird die Lücke, die normalerweise zwischen konzeptuellem Entwurf, Konstruktion und Herstellung besteht, geschlossen. Sie haben dadurch weniger reale Entwicklungs- und Herstellungskosten. Die Daten, insbesondere von Volumenmodellen werden im nachfolgenden Betriebsablauf weiter verwendet.

 

2D-CAD-System

Mit dem 2D-CAD-Systemen können wir die Konstruktion durch ein zweidimensionales Model im Rechner wiedergegeben. Die Vorgehensweise bei der Einstellung und das Aussehen des Modells entspricht im Wesentlichen der manuellen Konstruktionsweise am Zeichenbrett.

Das 2D-CAD hat wesentliche Fortschritte durch die Verwendung von Ebenen (Layertechnik) und die Arbeit mit vordefinierten Symbolen erreicht. Komplizierte Berechnungen von Präzisionsmaßen entfallen, da die neue Generation der CAD-Programme um ein Vielfaches genauer sind als die alten klassischen Zeichnungen am Zeichenbrett. Die Funktionen wie Mehrfachkopieren ersparen außerdem das wiederholte manuelle Zeichnen desselben Objekts. Unterstützungen wie automatische Hilfslinien, automatisches Finden von Mittelpunkten, Lotrechten, Tangenten und automatisches Zeichnen der Äquidistante vereinfachen uns die Arbeit erheblich. Innovative Zoomfunktionen, mit denen Einzelheiten während des Zeichnens vergrößert werden können, ohne dass das aktuelle Werkzeug abgelegt werden muss oder die aktuelle Zeichenfunktion beendet wird, ermöglichen die Arbeit in komplexen Plänen trotz geringer Bildschirmauflösung. Die neue weiter entwickelte Generation der CAD-Systeme unterstützen die semi- oder vollautomatische Erzeugung von Bemaßungen und Schraffuren. Ein weiteres Leistungsmerkmal moderner 2D-CAD-Systeme ist die Verwendung von Assoziativität zwischen Zeichnungselementen, zum Beispiel zwischen Linien und Bemaßungen. Leistungsfähige CAD-Systeme stellen Programmierschnittstellen zur Erweiterung der Funktionalität oder zur anwenderspezifischen Anpassung bereit. Diese Methode ist nicht zu verwechseln mit dem 2 1/2 D CAD System. Bei den 2 1/2 D CAD handelt es sich nicht um eine 'echte' 3D-Technologie. Vielmehr wird mit ebenen Objekten (Skizzen in 2D) gearbeitet, die sich auf  beliebig angeordneten Flächen im Raum befinden.

 

NX (Unigraphics)
NX ist ein Hybrid-Modelliersystem, mit dem neben der in den meisten Fällen angestrebten Volumengeometrie auch reine Flächenmodelle oder Drahtmodelle ( die Geometrie besteht nur aus Kurven) oder Kombinationen davon erstellt werden können. Die verschiedenen Geometriearten werden dabei gleichwertig behandelt, so das eine sehr große Flexibilität bei der Erstellung der Modelle gegeben ist.

 

Inventor

Autodesk Inventor wurde speziell für die mechanische Konstruktion konzipiert und findet insbesondere Verwendung in Maschinenbau, Werkzeugbau, Blechverarbeitung und Anlagenbau. Das Paket besteht aus mehreren Komponenten. Die eigentliche Autodesk-Inventor-Software ist ein 3D-Modellierpaket mit der Möglichkeit, parametrische 3D-Modelle und -Baugruppen zu erstellen. Davon können 2D-Zeichnungen abgeleitet und Animationen erstellt werden. Erweiterungen stellen für spezielle Anwendungen und Branchen leistungsfähige Extra-Funktionen zur Verfügung. Mit Inventor Studio lassen sich fotorealistische 3D-Darstellungen ableiten.

 

Solid Edge

Solid Edge verwendet als Modellierkern den Parasolid-Kernel aus dem gleichen Hause. Die erste Version von Solid Edge ist im November 1995 der Öffentlichkeit vorgestellt worden. Das Programm gehört zu jenen CAD-Systemen, die direkt für Microsoft Windows entwickelt wurden und nicht als Portierung von einer anderen Plattform übernommen worden sind.

 

HP-ME-10

HP-ME10, heute OneSpace Designer Drafting ist ein CAD-Programm ausschließlich für zweidimensionale Zeichnungen, das vor allem im Maschinenbau und in der Elektromechanik verbreitet ist.

 

Solid Works

SolidWorks ist eine weit featuregestützte CAD-Software. Dabei werden parametrische Modelle (Teile) erzeugt. Diese werden dann mittels „Einschränken von Freiheitsgraden" zu anderen Teilen positioniert. Dadurch entstehen Baugruppen. Von den Einzelteilen und Baugruppen können dann stark automatisiert Zeichnungen erzeugt werden.  

 

CATIA V4 / V5 / V6

CATIA (Computer Aided Three-Dimensional Interactive Application) ist ein CAD-Programm der französischen Firma Dassault Systèmes, das ursprünglich für den Flugzeugbau entwickelt wurde und sich heute in verschiedenen Branchen etabliert hat. Der eigentliche Konstruktionsprozess umfasst in CATIA die Erstellung von dreidimensionalen sowie die Ableitung von dazugehörigen zweidimensionalen Zeichnungen. Darüber hinaus gibt es zusätzliche Module, die Funktionalitäten wie DMU-Untersuchungen, Kinematik, FEM-Berechnungen und NC-Programmierung bieten.

Die aktuelle CATIA Version 6 besitzt eine Oberfläche, die von der Menüführung Windows-basierend ist.   

 

Mechanical Desktop

Mechanical Desktop = AutoCAD ist Teil der CAD-Produktpalette von Autodesk zum Erstellen von 2D- und 3D-Zeichnungen mit einem PC. Die aktuelle Version AutoCAD 2010 wurde im März 2009 vorgestellt. Die Autodesk-Produktpalette ist weltweit die meistbenutzte CAD-Software mit mehr als 3 Mio. Lizenzen.

Ursprünglich wurde AutoCAD als einfaches CAD-Programm zum Erstellen von technischen Zeichnungen entwickelt. Heute umfasst die Produktpalette eine ausgereifte 3D-Funktion zum Modellieren von Objekten sowie spezieller Erweiterungen insbesondere für Ingenieure, Maschinenbauingenieure, Architekten, Innenarchitekten und Designfachleute sowie Geoinformatiker und Gebäudetechniker.

AutoCAD ist grundsätzlich ein vektororientiertes Zeichenprogramm, das auf einfachen Objekten wie Linien, Polylinien, Kreise, Bögen und Texte aufgebaut ist, die wiederum die Grundlage für kompliziertere 3D-Objekte darstellen.  

 

ProSteel

ProSteel 3D ist eine 3D-CAD-Anwendung für den konstruktiven Stahlbau und alle profilbasierten Konstruktions- und Planungsaufgaben. Es erweitert das weltweite CAD-Standard-Programm AutoCAD/ADT / Inventor zu einer perfekt aufeinander abgestimmten Lösung für Ihre tägliche Arbeit. Von der Planung bis zur Montage bleibt ProSteel3D dabei Ihr zuverlässiger Partner und unterstützt Sie auf dem aktuellsten Stand des heute technisch machbaren.

 

FEM

FEM steht für Finite-Elemente-Methode. Mechanische Konstruktionen müssen je nach Einsatzzweck unterschiedlichste Eigenschaften aufweisen. So kann bei einem Getriebegehäuse eine möglichst hohe Steifigkeit gefordert sein, während eine Dehnschraube eine ganz bestimmte Elastizität haben soll. Für die Lösung solcher Aufgaben können Formeln aus der Festigkeitslehre herangezogen werden. Die Komplexität der in der Praxis auftretenden Probleme übersteigt jedoch in der Regel die Möglichkeiten solcher Rechenansätze bei weitem.

In der Praxis müssen Konstruktionen daher oft gefühlsmäßig ausgelegt werden, was nicht immer zu wirtschaftlich günstigen Lösungen führt. Ebenfalls kann ein relevantes Sicherheitsproblem entstehen, wenn unbemerkt falsch dimensionierte Teile in den Gebrauchsprozess gelangen. Die Konstruktion muss in diesem Falle mit Hilfe von Prototypen iterativ optimiert werden, was meist sehr teuer ist und lange dauert.

Wesentlich effizienter ist in vielen Fällen die Simulation mit einem numerischen Berechnungsverfahren. Das heute am weitesten verbreitete Verfahren ist die Finite-Elemente-Methode (FEM). Die Gestalt eines Bauteils wird dabei in einem ersten Schritt aus den CAD-Daten (3D-Modell)  übernommen. Als nächstes wird das zu simulierende Werkstück in viele einfach geformte Elemente, die sog. finiten Elemente, aufgeteilt. Unter Berücksichtigung der angreifenden Lasten und vorhandenen Lagerbedingungen lassen sich für alle Eckpunkte (Knoten) dieser Elemente die Deformationen bestimmen. Aus den Deformationen werden die im Bauteil auftretenden Spannungen und Dehnungen berechnet.

Weiter können mit FEM auch Teile analysiert werden, deren Deformation sich nicht linear zur angreifenden Kraft verhält. Solche Effekte treten bei Elastomerteilen oder bei der Umformung von Metallteilen auf und sind ohne numerische Simulationsverfahren nur sehr schwierig zu bestimmen. Das dynamische Verhalten einer Konstruktionen kann ebenso simuliert werden wie die Temperaturverteilung bei Wärmeeinleitung und die daraus resultierenden Wärmespannungen.