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Datum: 01.01.2002
Die parametrisch-assoziative Konstruktionstechnik bietet gerade im Werkzeugbau eine Reihe von Vorteilen, die den Konstruktionsprozess deutlich beschleunigen. Über die Eingabe von Parameterwerten können die Geometrien in Sekundenschnelle geändert werden. Die relationale Verknüpfung von einzelnen Bauteilen oder Konstruktionselementen stellt sicher, dass beispielsweise beim Einbau eines Auswerfers gleich eine entsprechende Bohrung erzeugt wird.
Allerdings hat die Parametrik auch ihre Schattenseiten: Sie führt erfahrungsgemäß zu größeren Datenmodellen und erweist sich bei unvorhersehbaren Konstruktionsänderungen oft als hinderlich. Und welcher Werkzeugbauer kann schon immer vorhersehen, welche Änderungen an dem zu fertigenden Bauteil den Produktentwicklern in letzter Sekunde in den Sinn kommen? Um den Anwender bei der Werkzeugkonstruktion durch die einmal definierten Zwangsbedingungen (constraints) nicht unnötig einzuschränken, hat das französische Softwarehaus MISSLER die parametrisch-assoziative Konstruktionstechnik in der Version 6.4 des CAD-Systems TopSolid wesentlich flexibler gestaltet. Neben dem assoziativen und dem nicht-assoziativen Konstruktionsmodus gibt es als wesentliche Neuerung den freien Modus, der gewissermaßen eine Mischung aus den beiden anderen darstellt. Wenn der Anwender im freien Konstruktionsmodus arbeitet, kann er zwar einzelne Bauteile unter Nutzung der parametrischen Konstruktionstechnik aufbauen, es werden aber keine Beziehungen zwischen Bauteilen mehr aufgezeichnet. Die Bauteil-Beziehungen können auch nachträglich abgetrennt werden. Der freie Modus erleichtert Konstruktionsteams ein simultanes Arbeiten an den verschiedenen Bauteilen - vorausgesetzt sie sind in separaten Dateien abgelegt.
TopSolid bietet neuerdings die Möglichkeit, in einer Datei eine Ordnerstruktur anzulegen und dadurch eine komplette Baugruppe in einer Datei zu halten, ohne den Überblick zu verlieren. Allerdings ist dann kein paralleles Arbeiten an den verschiedenen Bauteilen möglich. Im nächsten Jahr will MISSLER das Datenverwaltungs-Modul TopManager auf den Markt bringen, das die Verwaltung von Baugruppenstrukturen außerhalb der CAD-Dateien ermöglicht und damit die Teamarbeit noch besser unterstützt.
Auch der assoziative Modus bietet dem Anwender ein Maximum an Flexibilität. So lässt sich die Reihenfolge bestimmter Konstruktionsoperationen nachträglich durch Verschieben der entsprechenden Elemente in der Baumstruktur verändern. Der Konstrukteur hat beispielsweise an seinem Bauteil schon früh eine Verrundung angebracht, die sich bei weiteren Konstruktionsschritten als hinderlich erweist bzw. zu einer unerwünschten Komplexität des Bauteils führt. Durch eine einfache Drag&Drop-Operation kann er die Verrundung an eine andere Stelle im Konstruktionsbaum verschieben, so dass sie keine Auswirkungen mehr auf die vorhergehenden Konstruktionsschritte hat. Wenn eine bestimmte Operation durch eine nachfolgende wieder aufgehoben wird, löscht das System sie aus dem Konstruktionsbaum, so dass sie nicht als unnötiger "Ballast" in der Konstruktionshistorie mitgeschleppt werden.
Die Konstruktionsgeschichte des Bauteils ist also nicht starr, sondern kann zumindest bis zu einem gewissen Grade umgeschrieben werden; ganz auf den Kopf stellen lässt sie sich natürlich nicht. Wenn eine nachträgliche Veränderung nicht möglich ist, weil andere Konstruktionsschritte auf einer bestimmten Operation aufbauen, hat der Anwender immer noch die Möglichkeit, an eine bestimmte Stelle im Konstruktionsbaum zurückzuspringen und den ursprünglichen Zustand des Modells wiederherzustellen, um auf diesem Zustand weiterzuarbeiten. Die Anzeige der unterschiedlichen Elemente im Konstruktionsbaum wurde in der Version 6.4 verbessert, so dass auch andere Konstrukteure noch leichter rekonstruieren können, wie ihr Kollege das Modell aufgebaut hat. Sie können praktisch die Entstehungsgeschichte des Modells durchblättern, da beim Klick auf die einzelnen Elemente sofort der jeweilige Bearbeitungszustand bzw. den entsprechenden Bearbeitungsschritt grafisch angezeigt wird.
Für bestimmte Operationen kann die Parametrik in TopSolid ganz abgeschaltet werden, so dass die Konstruktionsgeschichte nicht aufgezeichnet wird bzw. ein bestehender Konstruktionsbaum entfernt wird. Die Verwendung des nicht-assoziativen Modus ist zum Beispiel sinnvoll beim Import von Fremddaten, die vor der weiteren Bearbeitung bereinigt werden sollen. Sämtliche Arbeitsschritte der Säuberungsaktion im Konstruktionsbaum aufzuzeichnen, würde aber das Datenvolumen unnötig aufblähen. Wenn das importierte Modell gesäubert ist, kann der Anwender den assoziativen Modus wieder einschalten, so dass alle weiteren Operationen im Historienbaum aufgezeichnet werden.
Die Funktionen für den Import und die Weiterbearbeitung von Fremddaten sind in der neuen TopSolid-Version wesentlich erweitert worden. So können Daten jetzt in den Standardformaten STEP und ACIS eingelesen und auch ausgegeben werden. Daten aus CAD-Systemen, die mit dem ParaSolid-Kern arbeiten, können praktisch eins zu eins importiert werden, da die MISSLER-Software auf demselben CAD-Kern aufbaut. Außerdem gibt es Direktschnittstellen zu Catia und anderen CAD-Systemen. Eines der Probleme beim Import von Fremddaten ist neben der Datenqualität, die häufig zu wünschen übrig lässt, das Datenvolumen der importierten Modelle. Die neue TopSolid-Version enthält deshalb intelligente Funktionen zur Analyse und Vereinfachung der importierten Modelle. So wird zum Beispiel ein Zylinder, der in manchen CAD-Systemen nicht durch einen Kreis, sondern einen B-Spline beschrieben wird, automatisch in einen runden Körper umgewandelt, der wesentlich weniger Speicherplatz benötigt als das Originalmodell und einfacher zu bearbeiten ist. Dasselbe geschieht mit den Oberflächen, die beim Datenimport automatisch geglättet werden, um das Datenvolumen zu reduzieren.
Bei der Erzeugung und Bearbeitung von Formen stehen dem Anwender in TopSolid 6.4 eine Vielzahl neuer oder verbesserter Funktionen zur Verfügung, insbesondere was die Verrundungen anbelangt. Auch der Übergangsmodus bei Schlauchformen mit unterschiedlichen Querschnitten (z. Bsp. quadratisch an einem Ende und rund am anderen) wurde verbessert und kann jetzt vom Anwender angepasst werden.
Die Analysefunktionen des Systems sind so leistungsfähig, dass Fasen oder Verrundungen auch an importierten Modellen erkannt werden, obwohl Informationen über die Konstruktionshistorie des Modells bzw. die verwendeten Konstruktionselemente (features) beim Austausch normalerweise verloren gehen. Der Werkzeugkonstrukteur kann dadurch die Verrundungen einfach entfernen, wobei die Ursprungsflächen automatisch wieder geschlossen werden, und die Geometrien seinen Anforderungen entsprechend modifizieren, beispielsweise eine Ausformschräge anbringen. Außerdem braucht er die Ursprungsflächen vor der Verschneidung nicht mehr mühsam zu rekonstruieren, wenn er sie für Anpassungen an den importierten Modellen benötigt.
Obwohl die Werkzeuge zunehmend in 3D konstruiert werden, ist die 2D-Zeichnung im Werkzeugbau nach wie vor unverzichtbar. Aus diesem Grunde benötigen die Konstrukteure ein 3D-System mit leistungsfähigen Funktionen für die Zeichnungserstellung. MISSLER hat unter anderem die Schnittfunktionen im 2D-Modul TopDraft erheblich verbessert. So besteht jetzt die Möglichkeit, lokale Schnitte zu legen, das heißt die Form bzw. das Werkzeug gewissermaßen aufzuschneiden. Außerdem kann der Anwender einen bestimmten Bereich selektieren und nur dort einen Teilschnitt legen, was insbesondere bei großen Werkzeugen von Vorteil ist.
Sehr lange Bauteile, die nur in einem bestimmten Bereich bearbeitet werden sollen, können auf der Zeichnung als unterbrochene Ansicht dargestellt werden, wobei die tatsächliche Kantenlänge beibehalten wird. Alle Bohrungen werden im Schnitt oder in der Draufsicht jetzt mit der Mittelachse dargestellt, wobei mit der Bemaßung auch gleich schon Informationen wie Gewindedurchmesser oder Winkel der Formschräge angezeigt werden.
Die TopSolid-Software lässt sich in der neuen Version noch intuitiver bedienen. Beim Skizzieren von Konturen antizipiert der "intelligente" Cursor die vom Anwender gewünschten Eigenschaften wie Parallelität oder gleiche Höhe und vervollständigt von sich aus die Kontur. Der Anwender kann diese Eigenschaften interaktiv verändern, das heißt zum Beispiel bestimmte Winkelabstände einstellen, bei denen der Cursor dann automatisch einschnappt.
Aber nicht nur die Erzeugung von einzelnen Bauteilen, sondern auch der Zusammenbau von Baugruppen ist durch neue Positionier- und Schnappfunktionen wesentlich schneller geworden. Der Anwender kann Schrauben und andere Normteile, aber auch selbstkonstruierte Bauteile mit dem Cursor an die gewünschte Position dirigieren, wobei sich das am Cursor hängende Objekt automatisch auf die nächstliegende Fläche ausrichtet, als wäre sie magnetisch aufgeladen. Die Orientierung des aktuellen Koordinatensystems wird jeweils in der rechten unteren Ecke der Ansicht angezeigt und kann abgeschaltet werden. Werden mehrere Ansichten dargestellt, kann die globale Zoomfunktion wahlweise auf alle oder nur auf eine Ansicht angewendet werden. Die grafischen Darstellungsmöglichkeiten wurden ebenfalls erweitert. So lässt sich mit Hilfe der Grafikbibliothek OpenGL ein Drahtmodell mit verdeckten Kanten darstellen. Beim Rendern kann der Anwender durch Anpassung der Lichtquellen Schatten erzeugen, um die Oberflächenqualität des schattierten Modells besser beurteilen zu können. Die schattierten Modelle können für die Kommunikation mit Auftraggebern oder Zulieferern im VRML-Format ausgegeben und über das Web bereitgestellt werden.
TopSolid ist ein CAD-System mit besonderer Eignung für die Werkzeugkonstruktion, das auf dem ParaSolid-Kern basiert und eng mit dem Formenbaupaket TopMold und dem Modul TopCAM für die Erzeugung der Fräsprogramme integriert ist. Die Software kann aber auch für die Konstruktion von Blechteilen eingesetzt werden und wird de facto von zahlreichen Kunden dafür genutzt. Aus diesem Grunde hat MISSLER das Modul für die Blechabwicklung TopFold funktional erweitert und vollständig in TopSolid integriert. Integraler Bestandteil des Systems ist jetzt außerdem das Modul TopSplit, das den Anwender bei der Trennung eines Bauteils in zwei Formhälften durch graphische Hilfen unterstützt.
Das in TopSolid enthaltene Kinematikprogramm wurde mit der Version 6.4 durch ein komplett neues Modul mit einem wesentlich größeren Funktionsumfang ersetzt. Es enthält eine Reihe von neuen Verbindungstypen und ermöglicht dadurch die Simulation von sehr komplexen Bewegungsabläufen bis hin zum Eindrehen einer Schraube. Der Bewegungssinn der Verbindung hängt nur noch von der Verbindungsgeometrie ab. Wenn die Verbindungen kompatibel sind, erlaubt das Modul auch überbestimmte Systeme. Die Anordnung der Freiheitsgrade wurde dahingehend geändert, dass Drehungen jetzt vor Verschiebungen rangiert.