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17.10.1997 - 

IT im Maschinenbau/Den hohen Anforderungen der Autoindustrie standhalten

3D-CAD-Programme optimieren die Sicherheit von Steckverbindungen

In Rankweil in Vorarlberg werden hauptsächlich Stecker und Kabelsätze für die Automobilindustrie - unter anderem für Mercedes-Benz und Audi - produziert. Die Steckerverbinder dienen im Auto zum Beispiel dem Anschluß von Diagnosegeräten für Motoren, von Infrarot-Türverriegelungen oder zur Kontaktierung von Sensoren. Diese sind in den Radläufen angebracht und übermitteln Impulse zur Steuerung der ABS-Anlage, so daß die Bremskräfte richtig dosiert werden können. Auch Steckersysteme für Airbags und Gurtstraffer gehören zum Programm. An solch lebensrettende Bauteile werden enorme Anforderungen hinsichtlich Qualität und Zuverlässigkeit gestellt.

Hirschmann hat eine Entwicklungsabteilung, die in der Konstruktion schon seit vielen Jahren CAD einsetzt. Außerdem verfügt das Unternehmen über einen eigenen Werkzeug- und Formenbau, der zum Beispiel die Spritzgußwerkzeuge für die Kunststoffteile-Fertigung herstellt.

Hohe Kosten und die zu lange dauernde Produktentwicklung waren die Gründe, den bisherigen, primär 2D-orientierten CAD-Einsatz neu zu überdenken und eine durchgängige Prozeßkette von der Konstruktion bis zur Fertigung und NC-Programmierung aufzubauen. Das Ergebnis: Heute sind Auto CAD und Mechanical Desktop im Einsatz, die auf PC-Basis laufen. Es gibt außerdem verschiedene Zusatzapplikationen, wie Genius Mold für den Formenbau und NC Polaris für die NC-Programmierung.

Folgende Forderungen mußten dabei erfüllt werden:

-ein sehr günstiges Preis-Leistungs-Verhältnis,

-die Verfügbarkeit einer großen Anzahl kostengünstiger Zusatzprogramme, zum Beispiel Normalienkataloge für den Werkzeugbau (Hasco, Meusburger etc.) sowie

-Programme für die Finite Element Berechnung mit dem Ziel, Kontaktberechnungen von Federkontakten vorzunehmen, Clipverbindungen zu analysieren etc.

Ferner sollte das neue System in der Industrie weit verbreitet sein, damit der Datenaustausch mit der Vielzahl an Zulieferern möglichst problemfrei funktioniert. Und nicht unwichtig war auch, auf welchen Systemen die Lehrlinge aus der Berufsschule wie auch die Abgänger der Höheren Tech- nischen Lehranstalt (HTL) lernen, um den Aufwand für die Einarbeitung erheblich zu reduzieren.

Ursprünglich war bei Hirschmann ein Unix-basierendes CAD-System in Betrieb. Aber eine geplante Systemerweiterung führte zu dem Ergebnis, daß der Preis einer Unix-Workstation zwei PC-Arbeitsplätzen entspricht. Inzwischen sind etwa 20 PC-gestützte 2D-Arbeitsplätze eingerichtet und vier davon auf das 3D-System Mechanical Desktop aufgerüstet. Es ist geplant, diese Zahl auf zirka 15 zu erhöhen.

Als Hardware sind im Einsatz: Pentium-Pro-200-Rechner mit 64 MB (beziehungsweise 128 MB für das 3D-System), 20-Zoll-Bildschirme mit SPEA V7 Mercury Grafikkarten, teilweise Tablett und als Betriebssystem Windows NT 4.0. Daneben läuft auf rund 20 Arbeitsplätzen das Programm Auto Sketch für kleinere Auf- gaben wie Vorrichtungskonstruktionen, Schaltpläne, Flußdiagramme und Elektrik-Verlegepläne.

Ziel war die vollständige Konstruktion der Steckerverbindungen in 3D. Von diesen 3D-Modellen werden dann nicht nur Zeichnungen und isometrische 3D-Bilder abgeleitet, sondern die Daten lassen sich direkt an den Werkzeugbau weiterleiten und im gleichen System bearbeiten.

Datenaustausch mit verschiedenen Systemen

Mercedes-Benz - einer der Hauptabnehmer von Hirschmann - verlangt von seinen Zulieferern, daß sowohl die üblichen 2D-Zeichnungen für die Dokumentation als auch 3D-Daten für Einbauuntersuchungen angeliefert werden. Da Mercedes mit dem in der Automobilindustrie weit verbreiteten System Catia arbeitet, sind die Modelldaten in diesem Format zu erstellen. Für die Konvertierung wird eine Direktschnittstellen-Software eingesetzt, mit der sich die Volumenmodelle aus Auto CAD oder Mechanical Desktop in Volumenmodelle im Catia-Format umsetzen lassen.

Kaum Schwierigkeiten gibt es in puncto Genauigkeit, denn der im PC-System enthaltene Acis-Kern ist einer der exaktesten Volumenmodellierer am Markt. Die Qualität der Modellübertragungen und ihre Verwendbarkeit für Einbauuntersuchungen wurden überdies von Mercedes verifiziert.

Vor allem im Mechatronik-Bereich, also für die Konstruktion von Elektronikgehäusen, setzt Hirschmann auch das System HAN CAD 400 ein. Da das neue System aber eine immer wichtigere Rolle spielte, wurden bereits 15000 Zeichnungen von HAN in DXF exportiert. Anschließend waren die DXF-Dateien so aufzubereiten, daß sich die Daten in den neuen Programmen weiterbearbeiten ließen: Layer, Farben, Textstile, Schriftfonts etc. konnten somit komplett übernommen werden.

Das Verfahren hat sich inzwischen so bewährt, daß diese Art der Datenkonvertierung von Hirschmann auch als Dienstleistung auf dem Markt ist.

Für die Zeichnungsverwaltung verwendet der Automobilzulieferer ein selbst erstelltes System, das auf Fox Pro basiert. Das System erfaßt alle im Haus verteilten Zeichnungen. Es beinhaltet Zugriffskontrolle, Änderungswesen und auch das zentrale Plotten auf einem Elektrostaten im Format A1. Zusätzlich hat jeder Konstrukteur in seinem Arbeitsbereich einen A3-Tintenstrahldrucker. Die Schulung der Mitarbeiter erfolgt im Haus selbst, genauso die Installation von Updates.

Im Werkzeugbau sind für die Fertigung der Kunststoffspritzgußwerkzeuge die Bearbeitungsverfahren Fräsen, Draht- und Senkerodieren möglich. Beim Fräsen wird überwiegend mit 21/2-Achsen gearbeitet, der 3D-Anteil beträgt hier etwa 30 Prozent. Dafür steht eine 3-Achsen-Fräsmaschine Deckel mit einer Dialog-112-Steuerung (3-Achsen) zur Verfügung. Die Erodierarbeiten übernimmt die 4-Achsen-Drahterodiermaschine "Charmilles Robofil".

Für die Konstruktion der Elektroden einschließlich der Entformungsschrägen und Verrundungen ist seit etwa einem Jahr Auto Surf (Bestandteil von Mechanical Desktop) im Einsatz. Auf komplexe Flächenmodelle wartet anschließend eine NC-Software. Die Postprozessoren wurden vom Lieferanten des NC-Systems individuell angepaßt.

Der Einsatz von 3D-CAM (Computer-Aided Manufacturing) bietet gute Chancen, die Produktivität weiterhin wesentlich zu steigern; bislang war CAM nur in 2D möglich.

Der Umstieg auf ein durchgängiges PC-basierendes 2D- und 3D-CAD-System hat sich für Hirschmann gelohnt. Es ist sowohl preisgünstiger als auch flexibler und sichert zudem Arbeitsplätze. Ein Arbeiten ohne CAD ist für die Beschäftigten inzwischen undenkbar. Durch das CAD-System sind die Konstrukteure heute in der Lage, kreativer zu arbeiten und mehr Alternativen zu testen. Damit können sie mehr und bessere Produkte entwickeln.

Der Anwender

Bei Hirschmann denken viele sofort an Satellitenantennen, doch haben die Vorarlberger ein weit größeres Produktspektrum: multimediale Kommunikationssysteme und Steckerverbinder. Die Richard Hirschmann Ges.m.b.H. ist ein Tochterunternehmen des Rheinmetall-Konzerns und beschäftigt im Werk Rankweil rund 900 Mitarbeiter, die 1996 einen Umsatz von etwa 1,4 Milliarden Schilling (200 Millionen Mark) erwirtschafteten.

Angeklickt

Die Automobilindustrie verlangt von ihren Zulieferern, daß sie als Systemanbieter auftreten und ihre Produkte im weltweiten Wettbewerb so kostengünstig wie möglich auf den Markt bringen. Zudem sind neue Produkte in kurzer Zeit zu entwickeln, und dabei ist mit dem Automobil- hersteller eng zusammenzuarbeiten. Zusätzlich müssen immer mehr 3D-Daten geliefert werden, um mit 3D-Modellen Einbau-Untersuchungen vornehmen zu können. Ein 3D-CAD-System wurde somit unumgänglich. Aber auch andere Gründe sprachen bei Hirschmann für den Umstieg auf 3D: die Möglichkeit, besser, genauer und fehlerfreier zu konstruieren, sowie die Durchgängigkeit von der Konstruktion bis zum Werkzeugbau unter Verwendung von nur einem einzigen System.*Andreas Kopf ist CAD-Leiter bei der Richard Hirschmann Ges. m.b.H. in Rankweil in Vorarlberg.