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Effiziente Konstruktion

Geometrische Ähnlichkeitssuche als Vorstufe

Ingenieure erfinden das Rad häufig mehrmals neu. Denn Mehrfachkonstruktionen und -entwicklungen gehören in zahlreichen Unternehmen des Maschinenbaus zum Alltag. Doch in Branchen wie der Zulieferindustrie, wo häufig jeder Cent bei Einkauf, Entwicklung und Fertigung zählt, sind zuverlässige Kostenkalkulationen und vor allem zeitnahe Berechnungen der Fertigungskosten wichtig, um den Entscheidern eine Hilfe an die Hand zu geben.

Bild: Simuform

Bei engem Wettbewerb entscheiden oft geringe Beträge über die Vergabe eines Zuliefervertrages. Im produzierenden Gewerbe, vor allem dem Maschinenbau, sind Mehrfachkonstruktionen zu ähnlichen Anforderungen ein bekanntes und gefürchtetes Problem. Zwar gehören Systeme für Produktdatenmanagement (PDM) oder Enterprise Resource Planning (ERP) oftmals zum Standard in modernen Unternehmen.

Dennoch ist die Identifizierung von ähnlichen CAX-Daten häufig mit sehr zeitaufwändigen Suchvorgängen verbunden. Eine geregelte Nutzung der bereits vorhandenen Entwicklungen ist dann nur schwer möglich und meist vom Erinnerungsvermögen der Mitarbeitern an Altprojekte abhängig. „Dabei können die Erfahrungen aus den bereits geleisteten Konstruktionen und aus abgeschlossenen Projekten den Weg zu einem neuen Bauteil erheblich verkürzen“, erklärt Dr. Christian Klimmek, Geschäftsführer des Software-Anbieters Simuform.

Das Unternehmen hat ein digitales Matching von Bauteilen entwickelt, das über eine geometrische Ähnlichkeitssuche den ‚digitalen Fingerabdruck‘ von Einzelteilen oder Baugruppen nutzt: Die Software Simuform Similia ermöglicht so den Aufbau einer ‚Knowledge Base‘, mit welcher die Identifizierung und Wiederverwendung ähnlicher Geometrien aus bereits abgeschlossenen Projekten beschleunigt werden kann.

Datenbasis für gezielte Wiederverwendung

Damit stehen Unternehmen aus allen Sektoren – ob es sich um Gussteile wie Motorenblöcke, Gehäuse oder Blechbearbeitung im Karosserie- oder Anlagenbau handelt – sämtliche CAD-Daten aus den Konstruktionssystemen über die geometrische Suchfunktion zur Wiederverwendung zur Verfügung. Das Knowledge Base-System indiziert die CAD-Daten dabei automatisch. Eine Änderung der Datenstruktur ist nicht notwendig. Durch Mehrfachkonstruktionen steigt zudem der Pflegeaufwand für Bestandsdaten im Enterprise Resource Planning-System (ERP). Auch After-Sales-Service und Qualitätskontrolle werden mit erhöhtem Aufwand konfrontiert.

Um dieser Problematik entgegenzuwirken, können Dokumente und Dateien aus Kostenrechnung, Produktionsplanung, Qualitätssicherung und anderen benachbarten Bereichen mit Konstruktionsdaten automatisch verknüpft werden. Für die Ingenieure und Teams in den Unternehmen stellt das eine Möglichkeit dar, alle ähnlichen Entwicklungen samt verbundener Daten einer heterogenen IT-Struktur in nahezu Echtzeit einzusehen. Nach einer einmaligen Einrichtung indiziert die Geosearch-Suite des Systems den Datenbestand. Mit einer Bauteilanforderung können dann Suchanfragen gestartet werden – sowohl aus Sicht der Konstruktion als auch des Einkaufs. Die Modelldaten werden in Form einer 3D-Suche angezeigt.

Über 40.000 Suchoperationen je Sekunde können auf einer herkömmlichen Hardware vollzogen werden. Dabei ist die Suche nicht auf Bauteile beschränkt – im Rahmen der 3D-Indizierung werden auch einzelne Abschnitte als Suchergebnis ausgegeben. Mit dem Modul ‚Segmentsearch‘ wird dieser Schritt möglich. Jede neue Konstruktion erweitert dabei automatisch das elektronische Konstruktionsgedächtnis.

Konstruktionswissen im Unternehmen halten

Diese Knowledge Base hilft zudem, Konstruktionswissen im Unternehmen zu halten und auch nachwachsenden Fachkräften zu öffnen. Im Automotive-Sektor sind die Einsparpotenziale nach Angaben des Software-Anbieters mit am größten: Jüngst startete ein bayerischer Automobilhersteller ein Projekt zur nachhaltigen Nutzung bereits entwickelter Konstruktionen. Dabei bestand die Grundanforderung in einer standortunabhängigen Lösung, die firmenweit auf Servern Datensätze indiziert und nutzbar macht.

Auch die Heinrichs GmbH aus dem Sauerland setzt die Software-Suite ein, um die Kostenkalkulation von Blechteilen zu präzisieren. Mit einem umfangreichen Repertoire von Press-, Zieh- und Stanzteilen sowie Baugruppen aus allen gängigen Stahl- und Edelstahlsorten, NE-Metallen und Sondermaterialien ist das Unternehmen auf effiziente und präzise Berechnungen der Fertigungs- und Konstruktionsprozesse angewiesen. Für fast 500 Kunden wurden in der Historie mehr als 5.000 Bauteile gefertigt und fertigungstechnisch ausgelegt.

Rund 20.000 Konstruktionsdatensätze, entwickelt mit den CAD-Systemen Catia V4 und V5, wurden mit der Software-Suite indiziert. Die nötige Gesamtstruktur war in zwei Stunden implementiert. Nach einer eintägigen Schulung war das System bereits in produktiver Nutzung, die Kosten amortisierten sich in weniger als einem halben Jahr.

Digitaler Baukasten für Ingenieure

Das Beispiel zeigt: Ein effizienter Baukasten kann den Aufwand im Produktentwicklungsprozess mindern, Fehler reduzieren und letztlich die Wirtschaftlichkeit erhöhen. Im globalen Wettbewerb sind das entscheidende Merkmale. Die Konstruktionslandschaft ist dabei nur ein Teilbereich, solange sich auch in angrenzenden Abteilungen doppelte Arbeit erfolgreich vermeiden lässt. Dem Investment in die Software stehen als angestrebter Return-in-Investment (ROI) hohe Einsparungen und klare Nutzenpotenziale gegenüber, und damit eine höhere Wirtschaftlichkeit. Richtig umgesetzt können so präzises Forecasting, Cost Management und Produktionsplanung die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens stützen.

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