3D-Cad Entwurf mit Autodesk Inventor E-Book

Dieter Kemmerer-Fleckenstein

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 160

Veröffentlichungsjahr: 2024

Beschreibung

Dieses Buch bietet einen neuen Ansatz zum Erlernen und Anwenden der 3D-CAD-Software Inventor. Die erste Grundthese des Buches ist, dass die Qualität eines 3D-CAD-Modells, d.h. sein Verhalten und seine Möglichkeiten, in der frühen Entwurfsphase festgelegt wird. Darüber hinaus wird die Frage gestellt, welche Überlegungen und Entscheidungen notwendig sind, um mit der Erstellung eines 3D-Bauteils zu beginnen. Beide Aspekte, die Bedeutung der Entwurfsphase und das Fehlen eines Schalters, der die optimale Vorgehensweise liefert, können nicht allein durch die Erläuterung einzelner Inventor-Funktionen geklärt werden. Das Lernziel des Buches ist es daher, Ansätze und Ideen zu vermitteln, die die Voraussetzungen für ein vorhersagbares Modellverhalten schaffen. Der thematische Schwerpunkt liegt daher auf Verfahren zur Verbesserung der Änderbarkeit, Bedienbarkeit und Wiederverwendbarkeit von Baugruppen sowie auf der CAD-Automatisierung, d.h. der Wiederverwendung bereits definierter Parameter und entworfener geometrischer Merkmale. Einen Schalter, der auf Knopfdruck das beste Ergebnis liefert, gibt es nicht. Die Frage ist daher, mit welcher Strategie die Entwurfsphase gestaltet werden kann. Die TOP-DOWN-ENTWURFSSTRATEGIE ist die Beschreibung eines solchen Ansatzes. Sie ist die detaillierte Beschreibung der Arbeitsschritte in der Entwurfsphase und basiert auf grundsätzlichen Überlegungen zu den gedanklichen Vorleistungen für die Entwurfsphase. Es ist ein Leitfaden, der die notwendigen Arbeitsschritte in eine logische Reihenfolge bringt. Der Autor ist der Meinung, dass ein frühzeitiges Verständnis der Zusammenhänge in der Entwurfsphase interessant und hilfreich ist, um eine gute Modellqualität bereits bei der Einarbeitung in das 3D-CAD-Programm Inventor zu erreichen. Die Lektüre setzt Grundkenntnisse in der Anwendung von Inventor voraus. Das Buch richtet sich an alle Anwender, sowohl an Anfänger als auch an erfahrene Benutzer. Es richtet sich aber auch an Lehrende, Schulungsleiter und Führungskräfte im Bereich 3D-CAD und Konstruktion, die mehr über die Möglichkeiten des Programms erfahren möchten.

Leseprobe

Über den Autor

■Ausbildung zum Technischen Zeichner.

■Maschinenbau Studium an der Technischen Universität Darmstadt.

■Fernstudium Konstruktionsmanagement.

■Mehr als 45 Jahre Konstruktionserfahrung als Technischer Zeichner, Entwicklungsingenieur, Inhaber eines Ingenieur-Büros sowie als Manager für Konstruktion und Entwicklung.

■Erfahrungen: Betriebsmittelkonstruktion, Werkzeugbau, Werkzeugmaschinenbau, Medizintechnik, Sondermaschinenbau, Automotive, Produktentwicklung.

■Autodesk Inventor Professional User seit 2000.

Inhaltsverzeichnis

1Einleitung

1.1Hinweise zum Buch

1.2Merkmale effizienten Modellierens

1.3TOP-DOWN ENTWURFSSTRATEGIE

1.3.1Entwurfsabsicht klären

1.3.2Top-down Ansatz planen

1.3.3Basisbauteil wählen

1.3.4Ursprungsebene der ersten Skizze

1.3.5Entwurfsabsicht dokumentieren

1.3.6Erste Skizze bemaßen

1.3.7Volumenelement erstellen

1.3.8CAD-Automatisierung

1.3.9Definition von Bewegungsstellungen

1.4Zusammenfassung: Schritte der Top-down Entwurfsstrategie

1.5Modellierungsphasen

1.6Konstruktionsarten

1.7Spannungsfeld Effizientes Modellieren

1.8Bottom-up

2Bezugssystem

2.1Grundlagen

2.2Beziehungen zwischen Komponenten

2.3Entwicklung eines Ursprungsystems

2.4Bemerkungen und Tipps zum Arbeiten mit dem Ursprung

2.5Benutzerkoordinatensystem

2.5.1Arbeiten mit dem BKS

2.5.2Beispiele für die Verwendung eines BKS

2.5.3Zusammenfassung

2.6Beziehungen in Baugruppen

2.7Baugruppen mit Versatz

2.7.1Vorteile des Ursprung Bezugs

2.8Körper verschieben

3Parameter

3.1Grundlagen

3.2Arbeiten mit Parameter

3.3Verknüpfung mit Parametern aus Bauteilen und Baugruppen

3.3.1Vorteile:

3.3.2Nachteile

3.4Verknüpfung mit Parametern aus Excel Dateien

4Ableitungen

4.1Ableitungsregeln

4.2Skizzen

4.3Skizze wiederverwenden

4.4Ableitung von Parametern und Arbeitselementen

4.5Ableitung von Referenzparameter

4.6Ableitung von Skizzen

4.7Ableitung von Blöcken

4.7.1Arbeiten mit Blöcken

4.7.2Verwendung mehrerer Blöcke

4.7.3Blöcke auf unterschiedliche Ebenen

4.7.4Mehrfachverwendung von Blöcken

4.7.5Bewegungssimulation mit Blöcken

4.7.6Block während der Modellierung erstellen

4.7.7Bearbeitung von Baugruppen

4.7.8Zusammenfassung

4.8Ableitung von Einzelteilen

4.9Ableitung von Baugruppen

4.10Ableitung von Mehrvolumenkörpern

4.11Komponenten beim Ableiten spiegeln

4.12Layout basierte Modellerstellung

4.12.1Manueller Ableitungs-Arbeitsablauf

4.12.2Dialogfester BAUTEIL ERSTELLEN

4.12.3Dialogfenster KOMPONENTE ERSTELLEN

4.13Ableitung von Blöcken und Volumenkörper

4.14Kopien mit Ableitungen

4.15Zusammenfassung:

4.16Vererbung von Informationen für Importierte Dateien

5iPart, iAssembly, iLogic

5.1iMate, automatisiertes Platzieren

5.2iFeature

5.3iPart und iAssembly

5.4iPart

5.5iAssembly

5.6Modellzustände

5.7iLogic

5.7.1Formulare

5.7.2Regeln

5.7.3Vererbung von Parametern mit iLogic

5.7.4Varianten mit iLogic

5.7.5Konfiguration mit iLogic

5.7.6iLogic Konstruktionskopie

5.8Zusammenfassung

6Bewegungsstellungen

6.1Abhängigkeiten für Bewegungsstellungen

6.2Bewegung mit Übersetzung

6.3Kontaktlöser

6.4Positionsdarstellungen

6.5Flexible Baugruppen

6.6Animationen mit iLogic

6.7Animationen für Dokumentation und Präsentation

6.7.1Animation mit dem INVENTOR STUDIO

6.7.2Animation von Präsentationen (Explosionsdarstellungen)

6.8Anforderung der Modularität

6.9Zusammenfassung

7Darstellung

7.1Benutzerbefehle

7.2VIEW CUBE

7.3Modellbrowser

7.3.1Benennungen

7.4Darstellungen

7.4.1Ansichten

7.4.2Position

7.4.3Detailgenauigkeit

7.5Ordner

7.6Farbgebung

7.7Zulieferermodelle

8Merkmale effizienten Modellierens

1Einleitung

1.1Hinweise zum Buch

Dieses Buch bietet einen neuen Ansatz zum Erlernen und Anwenden der 3D-CAD-Software INVENTOR. Dieser ergibt sich aus der Bedeutung der Entwurfsphase und der Frage, wie diese strukturiert und gestaltet werden kann.

Hauptthese des Buches ist, dass die Qualität eines 3D-CAD-Modells in der frühen Entwurfsphase festgelegt wird. Die Übersetzung von CAD (computer aided design: computergestütztes Konstruieren) führt zu der Frage, welche Überlegungen und Entscheidungen notwendig sind, um mit der Erstellung eines 3D-Modells zu beginnen. Beide Aspekte, die Bedeutung der Entwurfsphase und das Fehlen eines Schalters, der die optimale Vorgehensweise liefert, können nicht allein durch die Erläuterung einzelner INVENTOR-Funktionen geklärt werden. Ziel dieses Buches ist es daher, Ansätze und Ideen zu vermitteln, die Voraussetzung für ein vorhersagbares Modellverhalten sind. Thematische Schwerpunkte sind Verfahren zur Verbesserung der Änderbarkeit, Stabilität, Benutzerfreundlichkeit und Wiederverwendbarkeit von 3D-Modellen sowie Methoden zur Vererbung bereits definierter Parameter und geometrischer Merkmale in benachbarte Bauteile. Einen Schalter, der auf Knopfdruck das beste Ergebnis liefert, gibt es nicht. Die Frage ist daher, mit welcher Strategie die Entwurfsphase gestaltet werden kann. DIE TOP-DOWN-ENTWURFSSTRATEGIE ist die Beschreibung eines solchen Ansatzes. Sie ist die detaillierte Darstellung der Arbeitsschritte in der Entwurfsphase und basiert auf grundsätzlichen Überlegungen zu den gedanklichen Vorleistungen für die Entwurfsphase. Es ist ein Leitfaden, der die notwendigen Arbeitsschritte in eine logische Reihenfolge bringt.

Nach langjähriger Arbeit mit dem 3D-CAD-System INVENTOR ist es mir immer noch wichtig, meine Arbeitsweise zu verbessern. Meine Vorgehensweise ist experimentell. Ziel dieser experimentellen 3D-CAD Anwendung ist, möglichst alle Vorteile und Grenzen eines Befehls oder Arbeitsablaufes zu verstehen. Jetzt ist es für mich eine Herausforderung, diese Erfahrung in einem Buch zu dokumentieren und zu veröffentlichen. Aus dem experimentellen Ansatz ergibt sich die Art der Beispiele im Text: Aus ökonomischen Gründen sind diese einfach gestaltet. Ziel ist es, schnell und klar die Grenzen und Möglichkeiten einer Funktion zu zeigen. Die Beispiele sind daher leicht nachvollziehbar. Voraussetzung der Arbeit mit diesem Buch sind Grundkenntnisse der Anwendung des AUTODESK INVENTOR.

Der Autor ist der Meinung, dass ein frühzeitiges Verständnis der Zusammenhänge in der Entwurfsphase hilfreich ist, um eine gute Modellqualität bereits bei der Einarbeitung in das 3D-CAD Programm INVENTOR zu erreichen. Das Buch richtet sich an alle Anwender, sowohl an Einsteiger und Studierende als auch an erfahrene Benutzer. Es richtet sich aber auch an Lehrende, Schulungsleiter und Führungskräfte im Bereich 3D-CAD und Konstruktion, die mehr über die Möglichkeiten des Programms erfahren möchten.

1.2Merkmale effizienten Modellierens

In der frühen Entwurfsphase nimmt nicht nur die Konstruktion Gestalt an, es werden auch die Eigenschaften des 3D-CAD Modells festgelegt. Im Idealfall sind dann beispielsweise Modelländerungen mit vorhersagbarem Ergebnis möglich, die Platzierung von Komponenten erfolgt weitestgehend automatisiert oder einmal erzeugte Informationen werden wiederverwendet. Der Modellaufbau ist benutzerfreundlich und eine Simulation von Abläufen kann frühzeitig definiert, dokumentiert und präsentiert werden. Diese Eigenschaften eines optimalen 3D-CAD Modells lassen sich wie folgt zusammenfassen:

■Zuverlässig

■Effizient

■Wiederverwendbar

■Benutzerfreundlich

Mit der Zielsetzung, diese Merkmale im 3D-CAD Modell zu verankern, ergibt sich die Notwendigkeit einer methodischen und zielgerichteten Vorgehensweise. Im Mittelpunkt dieses Buches steht deshalb die Betrachtung und Bewertung von Arbeitsabläufen. Ausgangspunkt sind zunächst grundlegende Darstellungen der Bedeutung des Ursprungssystems von Komponenten sowie des Top-Down Ansatzes. Anschließend werden die zahlreichen Möglichkeiten der Vererbung von Informationen dargestellt. Methoden zur Verankerung der Entwurfsabsicht in mehreren Komponenten sind eine bedeutende Voraussetzung für ein sicheres, fehlerfreies und effizientes Modellieren. Hierbei geht es um das Arbeiten mit Parametern und abgeleiteten Komponenten, der Verknüpfung mit Daten aus Excel Tabellen sowie der Nutzung von ILOGIC Formularen und Regeln.

Mit der gleichen Systematik werden in den folgenden Kapiteln weitere Konzepte betrachtet, welche die Handhabung eines 3D-CAD Modelles vereinfachen: Das sind die Anforderungen, die wiederverwendbare Komponenten (Module) stellen, die unterschiedlichen Ansätze für den Abruf und der Visualisierung von Bewegungsstellungen und Gesichtspunkte der Darstellung. Die Idee dieses Buches ist, dass eine methodische Verankerung der beschriebenen Merkmale eine bewertbare hohe und reproduzierbare Qualität eines 3D-CAD Modelles erzeugt. Es wird ein praktischer Leitfaden vorgestellt, der offen für die Anwendung unterschiedlicher Arbeitsweisen ist, und der mit einer systematischen Bewertung der einzelnen Methoden eine Hilfestellung bei der Auswahl der vorteilhaftesten liefern will.

(1)Das Verhalten und die Möglichkeiten eines 3D-Modelles werden in der Entwurfsphase festgelegt.

(2)Zuverlässigkeit, Effizienz, Wiederverwendbarkeit und Benutzerfreundlichkeit sind die Merkmale eines effizient aufgebauten 3D-Modelles.

(Absätze in dieser Formatierung kennzeichnen Regeln, Tipps, Tricks und Merkmale effizienten Modellierens. In Kapitel 8 erfolgt eine Zusammenfassung.)

1.3TOP-DOWN ENTWURFSSTRATEGIE

Die Qualität und der Wert eines 3D-CAD Modells werden in der frühen Entwurfsphase festgelegt. Die ersten Festlegungen eines 3D-CAD Modelles sind entscheidend für dessen Verhalten, Möglichkeiten und Grenzen. Was bedeutet das für die Vorgehensweise beim Modellieren? Um ein zuverlässiges, effizientes, wiederverwendbares und benutzerfreundliches Modell zu erzeugen, verfügt eine 3D-CAD-Software über keinen Schalter oder Befehl. Voraussetzung für ein vorhersagbares Modellverhalten ist ein strukturiertes Vorgehen in der Entwurfsphase. Die TOP-DOWN ENTWURFSTRATEGIE ist ein Leitfaden, der die notwendigen Arbeitsschritte in eine logische Reihenfolge bringt. Die Strategie basiert auf grundsätzlichen Überlegungen zu den gedanklichen Vorleistungen für die Entwurfsphase.

(3)Die TOP-DOWN ENTWURFSSTRATEGIE ist die detaillierte Beschreibung der Arbeitsschritte in der Entwurfsphase.

Die folgenden Abbildungen zeigen die Beziehungen zwischen den Faktoren, welche die TOP-DOWN ENTWURFSSTRATEGIE beschreiben, sowie die 9 Schritte der Strategie:

Abbildung 1-1

Abbildung 1-2: Die 9 Schritte der Top-down Entwurfsstrategie

1.3.1Entwurfsabsicht klären

Welche Konzeptmerkmale sind für die Dokumentation der Entwurfsabsicht geeignet?

Letztendlich ist der Zweck des Modellierens die Erzeugung von Informationen. Hiermit sind z.B. Festlegungen bezüglich der Anordnung, der Gestalt sowie der Dimensionierung von Komponenten gemeint. Mit dem letzten Schritt des Konstruktionsprozesses, der Fertigungsdokumentation, werden die gewonnenen Informationen dann so strukturiert und präsentiert, dass Bauteile entsprechend der konstruktiven Aufgabenstellung gefertigt und montiert werden können. Wie Informationen systematisch und effizient gewonnen werden können, ist eine entscheidende Fragestellung für das Arbeiten mit 3D-CAD-Systemen. Neben Parametern und Abhängigkeiten haben die geometrischen Elemente, die in einer Skizze entwickelt werden, eine große Bedeutung. Idealerweise wird mit der Geometrie der ersten Skizze die Entwurfsabsicht (oder auch Designabsicht, design intent) erkennbar. Die Entwurfsabsicht ist zunächst die konkrete Idee für die Lösung einer konstruktiven Aufgabenstellung. Sie beinhaltet sowohl Elemente der Konstruktionsaufgabe als auch Ideen des Lösungskonzeptes.

Beispiele für eine Entwurfsabsicht

Konstruktionsaufgaben ergeben sich im Sondermaschinenbau z.B. im Zusammenhang von Kundenbauteilen oder durch funktionelle Anforderungen. Das Konzept beinhaltet wesentliche Informationen von Maschinenelementen, Zulieferkomponenten, individuelle Gestaltungsmerkmale, oder auch Normteile.

Konstruktionsaufgabe

Konzept

Handhabung Kundenbauteil

Geometrisches Konzept für Indexierung, Klemmung, Aufnahmenest, u.v.m.

Funktion: Linearführung

Geometrisches Konzept für Querschnitt Führungssystem

Funktion: Lagerung

Geometrisches Konzept für Lagerquerschnitt

Funktion: Schnittstelle

Definition der Schnittstellenform und der Abmessungen, sowie dem Bohr Bild der Verbindung

Funktion: Verlauf

Geometrische Definition des Verlaufes, der Spur sowie des Gehäuses für Kabel, Rohr, Schlauch.

1.3.2Top-down Ansatz planen

Top-down ist die Frage, ob und wie vorhandene Informationen wiederverwendet werden können.

Die direkte „Kommunikation“ zwischen Aufgabe und Konzept ist zweifellos die einfachste und effektivste Möglichkeit, die Entwurfsabsicht zu erarbeiten. In keiner späteren Phase des Entwerfens ist eine vergleichbar sichere und eindeutige Ableitung von Informationen möglich. Das ist eine zentrale Idee des Top-down Ansatzes. Mit der fortschreitenden Ausarbeitung der Komponenten rücken funktionelle Details in den Vordergrund.

Abbildung 1-3

(4)Der Top-down Ansatz bedeutet, dass die Aufgabenstellung und das Konzept als Elemente der Entwurfsabsicht auf einer Ebene verarbeitet werden. So kann Konstruktionswissen systematisch entwickelt werden.

Konsequent zu Ende gedacht wird der Top-down Ansatz, wenn die in der Basis Komponente definierte Entwurfsabsicht in dritte Komponenten vererbt wird. Methoden zur Verankerung der Entwurfsabsicht in andere Komponenten sind eine bedeutende Voraussetzung für ein sicheres, fehlerfreies und effizientes Modellieren. Wird die Wechselwirkung zwischen Bauteilen nicht beachtet, kann eigentlich nicht von Top-down gesprochen werden. INVENTOR ermöglicht für die Dokumentation und Vererbung der Entwurfsabsicht eine Reihe unterschiedlicher Arbeitsabläufe (siehe 1.3.8 CAD-Automatisierung). Die Darstellung und Bewertung dieser Möglichkeiten ist eine zentrale Absicht dieses Buches.

(5)Der Top-down Ansatz bedeutet ferner, dass einmal gewonnene Informationen wiederverwendet werden.

Abbildung 1-4

Die Planung des Top-down Ansatzes basiert auf der Analyse der Konstruktionsaufgabe:

■Wie wird die Konstruktionsaufgabe gestellt?

■Gibt es 2D- / 3D-Daten, bzw. Abmessungen, die von der Entwurfsabsicht berücksichtigt werden müssen? Beispiele sind:

■3D-Produktmodelle, die aus einem Fremdformat (*.sat, *stp, *.x_t, *.prt oder *.igs) konvertiert wurden (Volumen- / Flächenmodell).

■Einschränkungen der Abmessungen, wie z.B. max. zulässige Abmessungen (Parameter, Arbeitsebenen).

■Schnittstellen, Querschnitte und Abmessungen von Zuliefermodellen, und Normteilen.

■Basiert die Darstellung der Entwurfsabsicht nicht auf vorgegebenen Parametern oder geometrischen Merkmalen, sind folgende Fragen zu klären:

■Mit welchen Objekten kann die Entwurfsabsicht dargestellt werden?

■Welche Methode der CAD-Automatisierung eignet sich?

■Bewertung des Neuigkeitsgrades der Aufgabe: Neu-, Anpassungs- oder Variantenkonstruktion.

■Kann die Entwurfsabsicht wiederverwendet werden, d.h. ist eine CAD-Automatisierung möglich?

■Welche Methode der CAD-Automatisierung eignet sich für die Aufgabenstellung?

1.3.3Basisbauteil wählen

Wenn die Entwurfsabsicht bekannt ist, sind auch die Basisbauteile des Entwurfs bekannt.

Elemente, die eine Entwurfsabsicht dokumentieren (Parameter, Arbeitselemente, geometrische Merkmale), werden für die Gestaltung der Basisbauteile verwendet. Kann die Entwurfsabsicht für die Erstellung mehrerer Bauteile wiederverwendet werden, gibt es zwei Möglichkeiten: Sie kann in einem Basisbauteil oder in einem Masterbauteil dokumentiert werden. Die Verwendung eines Masters verhindert zyklische Abhängigkeiten und ist die Voraussetzung für den Dialog BAUTEIL ERSTELLEN und KOMPONENTE ERSTELLEN. Die Verwendung eines Masters eignet sich für den Fall, dass die Entwurfsabsicht in vielen Bauteilen wiederverwendet werden kann. Ist die Wiederverwendung nur in wenigen Bauteilen möglich, ist die Dokumentation in einem Basisbauteil zu bevorzugen.

1.3.4Ursprungsebene der ersten Skizze

Die Ursprungsebene der 1. Skizze ist orthogonal zur Projektionsrichtung der Entwurfsabsicht. Die Kenntnis der Lage und Orientierung des Bauteils im dreidimensionalen Raum wird vorausgesetzt.

Für die Darstellung der Entwurfsabsicht stehen die drei Ursprungsebenen zur Verfügung. Die Ansichtsrichtung der Entwurfsansicht bestimmt, welche Ursprungs Ebene für die erste Skizze aktiviert werden muss. Voraussetzung ist die Annahme, dass die Lage und die Orientierung einer Komponente bekannt sind. Dieser Ansatz ermöglicht das automatische Platzieren von Komponenten. Diese Vorgehensweise ist für alle weiteren Operationen gültig, d.h. eine spätere Änderung ist nicht möglich.

Abbildung 1-5

Nach der Auswahl der Ursprungsebene erfolgt die Darstellung der Entwurfsabsicht. Hierbei muss die Orientierung sowie die Position der geometrischen Merkmale relativ zum Ursprung beachtet werden. Im folgenden Beispiel wird für das rote Bauteil ein Block wiederverwendet. Dieser muss korrekt orientiert und positioniert werden, damit das Bauteil die Entwurfsabsicht spiegelt.

Abbildung 1-6

(6)Die Ursprungsebene der 1. Skizze ist orthogonal zur Projektionsrichtung der Entwurfsabsicht.

(7)Die konsequente Berücksichtigung des geplanten Ursprungbezugs sichert die Stabilität der Baugruppen Struktur.

1.3.5Entwurfsabsicht dokumentieren

Skizzieren der geometrischen Merkmale, Definition von Benutzerparameter und Arbeitsebenen.

Die Erzeugung eines 3D-Modelles startet mit der Auswertung eines Profils in der ersten Skizze. Die Darstellung in der ersten Skizze ist mit der Entwurfsabsicht begründet, sie ist aber nicht zwangsläufig mit dieser identisch: Die Designabsicht kann z.B. auch mit Parameter oder Arbeitselementen beschrieben werden. Die Entwurfsabsicht muss dokumentiert und dargestellt werden können. Das kann mit folgenden Objekten erfolgen:

Abbildung 1-7

■Anmerkung zu Darstellung der Entwurfsabsicht mit einem Block:

■Darstellung als Vorder-, Seiten- und Draufsicht, Schnittansicht, Detailansicht oder Hilfsansicht.

■Darstellung als modulares Layout: Hierbei werden unabhängige Blöcke definiert und in einer Skizze platziert. Die Blöcke können mit Abhängigkeiten verbunden werden, um z.B. eine frühe Bewegungs-Simulation zu ermöglichen.

■Darstellung als integrales Layout: Die Entwurfsabsicht einer kompletten Baugruppe ist in einem Block definiert (entsprechend einer 2D-Baugruppen Zeichnung).

(8)Die Entwurfsabsicht kann mit folgenden Objekten dokumentiert und dargestellt werden: Parameter, Arbeitsgeometrie, Skizzen, Blöcken, Volumenkörper und Flächenkörper.

(9)Die Darstellung erfasst die wesentlichen Merkmale der Entwurfsabsicht. Details wie Freistiche, Radien, Fasen, etc., werden nicht ausgearbeitet.

Vor dem ersten Arbeitsschritt ist es notwendig, die Lage und Orientierung des Bauteils im Raum zu kennen und eine Vorstellung von seiner Form zu haben. Je nach Blickrichtung sind unterschiedliche geometrische Merkmale zu erkennen. Dieser Zusammenhang ist die Definition der Projektion, die ein Schlüsselbegriff für das Entwerfen ist. Im 3D-CAD beinhaltet der Begriff Projektion die Entwurfsabsicht und den Ursprungsbezug, d.h. die inhaltliche Komponente sowie die Ansichtsrichtung. Offensichtlich sind die Fragen, die sich in der frühen Entwurfsphase in einem 3D-CAD-System stellen, vergleichbar mit denen bei der Arbeit am Zeichenbrett oder in 2D-CAD-Systemen. Die Projektionsmethode als Basis der Darstellung in Zeichnungen ist genormt1, in den meisten europäischen Ländern wird die Projektion 1 verwendet (auch Normal- oder Dreitafelprojektion). Für die Auswahl der Vorderansicht fordert das Tabellenbuch Metall2: Als Vorderansicht wird die Ansicht gewählt, die bezüglich Form und Abmessungen die meisten Informationen liefert.

Abbildung 1-8

Vergleichbar wenig geometrische Objekte ergeben die eindeutige Darstellung der Entwurfsabsicht. Das gilt insbesondere für zylindrische Aufgabenstellungen wie z.B. einer Lagereinheit: Für die Modellierung von verschachtelten rotationssymmetrischen Baugruppen eignen sich in besonderer Weise Blöcke. Mit der klassischen 2D-Darstellung ist das Basisvolumen vollständig definiert, d.h. die DREHUNG erzeugt keine neue geometrische Information.

Abbildung 1-9

Beispiele der Darstellung einer Entwurfsabsicht:

Führungsquerschnitt

Integrales Layout

Abbildung 1-10

Die Zeichnung eines Rechteckes präsentiert vermutlich nicht eine Entwurfsabsicht. Ebenso wenig wird diese sichtbar, wenn das Modell das Ergebnis einer Folge boolescher Operationen ist (Addition, bzw. Subtraktion von Volumen). Die Entwurfsabsicht ist nicht die Abbildung von Fertigungsschritten. Sie ist die konkrete Darstellung einer Idee oder von Teilen davon.

Abbildung 1-11

Um die Bedeutung der ersten Skizze für die Top-down Vorgehensweise zu erkennen und einzuordnen lohnt auch ein Blick in die jüngere Geschichte des Konstruierens. Innerhalb von 30 Jahren veränderte sich die Konstruktionspraxis von der Arbeit am Zeichenbrett, über das Konstruieren mit 2D-CAD Systemen bis zur 3D-Modellierung. Vergegenwärtigt man sich noch einmal das Konstruieren am Zeichenbrett, findet sich als überraschendes Merkmal, dass sich die Elemente der Konstruktionsaufgabe nicht vom Konzept trennen lassen: Top-down pur! Die Darstellung der Entwurfsabsicht ist grundsätzlich unabhängig vom verwendeten Zeichen-Werkzeug. Das zeigt die folgende Abbildung:

Abbildung 1-12

■Hinweis: Das Buch wird wiederholt auf die Bedeutung von 2D-Darstellungen hinweisen. Parametrische 3D-CAD Systeme betonen die Parametrisierung von Skizzen im Hinblick auf schnelle Änderungen. Die geometrischen Grundlagen geraten dabei etwas aus dem Blick. Dabei ist eine sorgfältig ausgearbeitete Skizze mit einer Zeichnung zu vergleichen. Die Fähigkeit, eine Entwurfsabsicht z.B. in einem integralen 2D-Layout darzustellen, ist ein Schlüssel für die Effizienz und Qualität eines 3D-Modelles (siehe Kapitel 4.12., Layout basierte Modellerstellung)

1.3.6Erste Skizze bemaßen

Skizzengeometrie bezogen auf den Ursprung (Projektion von zwei Ebenen) positionieren und orientieren. Parametrierung möglichst so wählen, dass das Verhalten bei Änderungen vorhersehbar ist. Schritt 4 und 6 ermöglichen ein automatisiertes Platzieren einer Komponente.

Die Bemaßung der ersten Skizze ist für das Bauteilverhalten bei Änderungen von großer Bedeutung. Mit dem Konzept für die Parametrisierung und dem Einsatz von Skizzenabhängigkeiten wird das Verhalten der Entwurfsabsicht bei Änderungen festgelegt. Die Möglichkeiten der Bestimmung sind vielfältig. Letztendlich ist sicherzustellen, dass die Entwurfsansicht nach Änderungen erhalten bleibt. Folgende Gesichtspunkte spielen eine Rolle:

■Orientierung der Geometrie

■Position der Geometrie

■Skizzenabhängigkeiten

■Symmetrien

■Hilfsgeometrie

■Verknüpfung von Parametern

Hierzu drei Beispiele:

Die Länge der Kante A kann entweder direkt als Länge oder als Abstand der Kanten B und C bestimmt werden. Nur im zweiten Fall ist eine Änderung ohne Umstände möglich. Im ersten Fall folgt dem Änderungsversuch eine Fehlermeldung (Die Kurve, die gedehnt wird, besitzt eine Bemaßung)

Abbildung 1-13

Für das folgende Beispiel wird schnell klar, dass eine Änderung der Breite unterschiedliche Konsequenzen für die Anordnung der Bohrungen haben wird.

Abbildung 1-14

In der folgenden Abbildung wird die unbestimmte Darstellung der Abbildung 1-11 durch den Ursprungsbezug zur Dokumentation einer Entwurfsabsicht:

Abbildung 1-15

(10)Das Bemaßungskonzept der ersten Skizze sichert die Änderbarkeit der Entwurfsabsicht.

1.3.7Volumenelement erstellen

Nach Fertigstellung der ersten Skizze (2D-SKIZZE BEENDEN) kann das erste Volumenelement erstellt werden. Dabei müssen Skizzenprofile für die Elemente, wie z.B. Extrusion oder Drehung ausgewählt werden:

Abbildung 1-16

1.3.8CAD-Automatisierung

Vorhandene Informationen für die Erstellung weiterer Bauteile wiederverwenden (Vererbung von Informationen).

CAD-Automatisierung bedeutet die Wiederverwendung von Parametern und geometrischen Merkmalen. Damit wird das Verhalten von Komponenten des Entwurfes beschrieben: Die Änderung der Entwurfsabsicht bewirkt die automatische Aktualisierung aller Komponenten, in denen die Entwurfsabsicht verankert ist. CAD-Automatisierung erzeugt einen adaptiven CAD Entwurf. INVENTOR