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Digitaler Produktentstehungsprozess

Integrierte Konstruktion elektrischer Systeme

Bei der Entwicklung der Solidworks Electrical-Softwarepakete von Dassault Systèmes stand das enge Zusammenspiel von Elektrokonstruktion und 3D-Engineering im Vordergrund. Mit den drei Produkten der Lösungsreihe unterstützt der Anbieter inzwischen zahlreiche Aufgaben in Projektierung, Konstruktion und Dokumentation.

Bild: Dassault Systèmes

Als Solidworks Electrical im Jahr 2013 auf den Markt kam, adressierte der Anbieter Dassault Systèmes die Anforderungen von Konstrukteuren und Elektroingenieuren gleichermaßen: Die Softwarepakete bieten eine Reihe von Funktionen für die Erstellung von Stromlaufplänen sowie ein Add-in für die Solidworks 3D-CAD-Software, mit dem sich die projektierten elektrotechnischen Komponenten im 3D-Modell verwenden lassen. So können Änderungen in sämtlichen Konstruktionsbereichen in Echtzeit übertragen und dementsprechend auch in der technischen Dokumentation angepasst werden.

Elektrische Systeme in die Konstruktion integrieren

In komplexen Produkten wie Industriegeräten, medizinischen Instrumenten oder Konsumgütern kommen vermehrt elektrische Bauteile zum Einsatz. Entsprechend wird bei der Entwicklung, bei immer höher werdender Integrationsdichte, häufig der beste Kompromiss angestrebt, damit der Aufbau der Konstruktion nicht die Verlegewege elektrischer, pneumatischer und hydraulischer Leitungen behindert. Andererseits müssen bei der Konstruktion Faktoren wie die effektive Leistungsverteilung und eine sinnvolle Anordnung der elektrischen Bauteile berücksichtigt werden. Entsprechend können Lösungen, welche die Arbeit der Elektroingenieure besser in die Projektentwicklung integrieren, helfen, Korrekturschleifen und kostspielige Fehler, die auf Konflikte zwischen den verschiedenen Arbeitsfeldern zurückzuführen sind, zu vermeiden. Hier setzt die Design- und Projektierungslösung an: Die Software wurde entwickelt, um die Konstruktion elektrischer Systeme sowie die Einbindung elektrischer Bauteile in 3D-Modelle und Baugruppen wesentlich zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Drei Lösungen für verschiedene Konstruktionsphasen

Das System basiert auf Technologien von Trace Software, einem Unternehmen mit mehr als 20 Jahren Erfahrung in der Konstruktion elektrischer Systeme. Zur Lösung unterschiedlicher Herausforderungen im Entwicklungsprozess werden drei Softwareprodukte angeboten:

  • Solidworks Electrical Schematic zur Erstellung elektrotechnischer Dokumentationen von elektrischen Systemen und Anlagen, eingeleitet vom Titelblatt, über die Stromlaufpläne bis zu den Reports wie Klemmenplänen, Kabelplänen oder Stücklisten. Die Erstellung und Planung der Stromlaufpläne in ein- und mehrpoliger Form erfolgt über eine kontextbezogene Benutzeroberfläche. Konzepte lassen sich so in detaillierte Entwürfe verwandeln und auftretende Konflikte mithilfe einer Echtzeit-Fehlererkennung identifizieren. So können kostspielige Nachbesserungen im Herstellungsprozess verhindert und Produktionsausschuss vermieden werden. Zudem ermöglicht die Software die Zusammenarbeit mehrerer Konstrukteure an einem Projekt.
  • Solidworks Electrical 3D ist vollständig in die CAD-Software des Softwareherstellers integriert. Auf Systemebene verknüpft die Lösung die Stromlaufpläne mit 3D-Modellen. Durch die gegenseitige Echtzeitaktualisierung der Disziplinen Elektrotechnik und Mechanik stehen in der gesamten Produktentwicklungsphase umfassende Daten zur Verfügung, was insbesondere durch die Vereinheitlichung von Stücklisten erreicht wird. Durch die Darstellung des elektrischen Systems und einzelner Leitungen im 3D-Modell kann der gesamte Herstellungsprozess genauer geplant werden.
  • Solidworks Electrical Professional kombiniert die Funktionen zum Entwurf von Stromlaufplänen und die 3D-Modellierfunktionen der beiden Lösungen in einem Paket. Der Anbieter richtet sich mit der kombinierten Lösung insbesondere an Anwender, die sowohl elektrische als auch mechanische 3D-Modelle in einer interaktiven Konstruktionsumgebung entwerfen möchten.

Eine enge Integration der Elektroplanung in die mechanische Konstruktion erleichtert den Überblick und ebnet den Weg zu systematischen und einheitlichen Entwicklungsprozessen. Bild: Dassault Systèmes.

Einbindung von Stromlaufplänen

Das Angebot unterschiedlicher Anwendungen für die elektrische Konstruktion ist so groß wie vielfältig. Die meisten Systeme bieten dabei eine zweidimensionale Darstellung des mechanischen Aufbaus der projektierten elektrischen Anlage, was in der Regel durchaus ausreichend ist. Allerdings werden dabei oftmals eigene Formate verwendet. Fast alle Systeme können jedoch Daten in das DWG-/DXF-Format exportieren, einschließlich nicht-grafischer Informationen. Dieses Format erlaubt so, bereits existierende Daten in das System für die elektrotechnische Dokumentation zu importieren und dort weiterzuverarbeiten. Denn innerhalb des Konstruktionsprozesses ist die Wiederverwendbarkeit bestehender Daten ein wichtiger Faktor. Ein Beispiel: Für ein Produkt soll ein Verkabelungsweg gefunden und optimiert werden. Die Verkabelung ist auch am finalen physikalischen Prototyp äußerst schwer einzurichten. Daher ist es von Vorteil, bereits im Konstruktionsprozess die bestmögliche Lösung zu finden. Die Echtzeit-Synchronisation von Metadaten der verwendeten elektrischen Bauteile sowohl im M-CAD als auch im E-CAD erleichtert dabei die Konstruktion. Darüber hinaus verfügt das Engineering-System über eine komplexe Datenbank mit standardisierten elektrischen Bauteilen bekannter Hersteller, um die Arbeitsabläufe des Anwenders im Entwicklungsprozess weiter zu unterstützen.

Auf dem Weg zur standardisierten Produktentwicklung

Die 3D-CAD-Lösungen des Systemanbieters wurden im Hinblick auf intuitive Bedienung entwickelt und unterstützen die tägliche Arbeit von Konstrukteuren aus den unterschiedlichsten Branchen. Die integrierte Erstellung elektrischer Schaltpläne soll nun auch Elektroingenieuren die Arbeit erleichtern, wenn sie an komplexen Projekten arbeiten, in denen elektrische Systeme benötigt werden. Dazu unterstützt die Echtzeitverknüpfung der Daten von Stromlaufplänen und 3D-Modellen die bereichsübergreifende Teamarbeit. Dieser Ansatz soll helfen, die Produktivität der beteiligten Fachkräfte zu steigern. Die Vorteile, die diese Methode für Unternehmen verspricht, die in ihren Projekten mechanische und elektrische Konstruktionen kombinieren, umfassen entsprechend: Einheitliche und standardisierte Konstruktion, schnellere Produktentwicklung, einheitliche Stücklisten, günstigere Preisgestaltung und kürzere Markteinführungszeiten.

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