Eine Feder ist schnell konstruiert. Vollständig beschrieben ist sie damit noch lange nicht. Denn für Fertigung und Qualität zählt weit mehr als die sichtbare Form. Drahtdurchmesser, Windungsgeometrie, Längen, Toleranzen und weitere Vorgaben bestimmen, ob aus dem CAD-Modell am Ende das richtige Bauteil entsteht. In klassischen Prozessen sind diese Informationen jedoch oft verteilt: Ein Teil steckt im 3D-Modell, ein anderer Teil in der Zeichnung, weitere Angaben sind in Tabellen oder Folgesystemen hinterlegt. Jeder Übergang erzeugt Aufwand und jeder Übergang birgt ein Risiko. Informationen können fehlen, falsch interpretiert oder mehrfach eingegeben werden. Je stärker Konstruktion, Fertigung und Qualität digitalisiert werden, desto wichtiger wird eine eindeutige Datenbasis. Genau hier verändert sich die Rolle des 3D-Modells, das nicht mehr allein die Geometrie beschreibt, sondern zum Träger technischer Produktinformationen wird.

PMI machen Modelle intelligent

Produktfertigungsinformationen, sogenannte Product Manufacturing Information (PMI), ergänzen das 3D-Modell um produktionsrelevante Angaben. Dazu gehören Maße, Toleranzen, Oberflächeninformationen, Bezüge, Kommentare und weitere technische Vorgaben. Doch eine eingeblendete Bemaßung ist noch keine intelligente Information. Grafische PMI können für den Menschen lesbar sein, ohne dass ein nachgelagertes System ihre Bedeutung versteht. Für automatisierte Prozesse reicht das nicht. Semantische PMI gehen deshalb weiter: Sie enthalten neben dem sichtbaren Wert auch dessen technische Bedeutung und die Referenz zur zugehörigen Geometrie. Eine Software kann damit erkennen, welche Toleranz zu welchem Element gehört. Informationen müssen nicht erneut interpretiert oder manuell übertragen werden. Das ist eine wichtige Voraussetzung für modellbasierte Fertigungs- und Qualitätsprozesse. Gerade bei einer Feder ist das relevant. Ihre Funktion hängt von präzise definierten Merkmalen ab. Kleine Abweichungen können das Bauteilverhalten verändern. Umso wichtiger ist eine eindeutige digitale Produktdefinition.

Daten müssen Grenzen überwinden

Der digitale Prozess endet nicht im CAD-System des Konstrukteurs. Produktdaten gehen an Kunden, Lieferanten und interne Fachabteilungen. Konstruktion, Simulation, Arbeitsvorbereitung, Fertigung und Qualitätssicherung arbeiten häufig mit unterschiedlichen Systemen. Damit stellt sich eine zentrale Frage: Was passiert mit den technischen Informationen, wenn das Modell sein Ursprungssystem verlässt? Ein sicherer Datenaustausch bedeutet mehr als die Übertragung einer geometrisch korrekten Hülle. Auch PMI, Attribute und definierte Ansichten müssen berücksichtigt werden. Nur dann bleibt der Informationsgehalt erhalten.

Der CAD-Datenkonverter „3D_Evolution“ von Core Technologie unterstützt den Austausch zwischen gängigen nativen CAD-Systemen sowie neutralen Formaten wie „Step AP242“ und „JT“. Geometrie und produktrelevante Informationen lassen sich übertragen, konvertierte Modelle prüfen und fehlerhafte Geometrien bei Bedarf korrigieren.

„Step AP242“ kann neben Geometrie auch Produkt- und Fertigungsinformationen transportieren. Ein Federhersteller kann so ein natives Kundenmodell in ein neutrales Format überführen. Entscheidend ist dabei nicht, dass irgendein lesbares Modell entsteht, sondern ein Modell, auf das sich der nächste Prozessschritt verlassen kann.

Semantik muss erhalten bleiben

Besonders kritisch sind semantische PMI. Werden sie beim Datenaustausch nur grafisch übernommen oder geht ihre Referenz zur Geometrie verloren, kann das Ergebnis auf dem Bildschirm korrekt aussehen. Für eine automatische Weiterverarbeitung ist die Information jedoch nicht mehr gleichwertig.

Deshalb muss geprüft werden, ob die Produktfertigungsinformationen auch nach der Konvertierung semantisch vorhanden sind. „3D_Evolution“ analysiert, ob die PMI auswertbare Attribute besitzen und auf welche Flächen oder Geometrie-Elemente sie referenzieren. Zudem lassen sich PMI zwischen dem nativen Ursprungsmodell und dem erzeugten Neutralformat vergleichen.

Datenqualität darf folglich nicht nur visuell bewertet werden. Ein Modell kann richtig aussehen und dennoch relevante Informationen verloren haben. Für die Praxis heißt das: Nicht nur die Federgeometrie muss den Systemwechsel überstehen. Ebenso muss die Information darüber erhalten bleiben, wie diese Geometrie gefertigt und geprüft werden soll.

Simulation braucht gute Daten

Auch die Simulation ist Teil dieser Datenkette. Berechnungen benötigen eine eindeutige und geometrisch einwandfreie Ausgangsbasis. Modellfehler oder ungeeignete Details können die Weiterverarbeitung erschweren.

Die Vorbereitung von CAD-Daten für CAE-Anwendungen ist deshalb mehr als ein Datei-Export. Modelle müssen geprüft, bei Bedarf repariert und passend für den Folgeprozess aufbereitet werden.

Das gilt für die einzelne Feder ebenso wie für komplette Baugruppen. Je zuverlässiger die Eingangsdaten sind, desto weniger manuelle Nacharbeit entsteht. Simulation beginnt deshalb nicht erst mit dem Rechenlauf, sondern bereits mit der Qualität des digitalen Modells.

Ein Modell für Folgeprozesse

Das vollständig annotierte 3D-Modell kann zur gemeinsamen Informationsquelle werden. Konstrukteure definieren Merkmale dort, wo sie entstehen. Nachgelagerte Systeme können dieselben Informationen nutzen. Medienbrüche werden reduziert und manuelle Übertragungen können entfallen. Dieses Prinzip wird als Model-Based Definition, kurz MBD, bezeichnet. Die maßgebliche Produktdefinition liegt dabei im 3D-Modell und nicht mehr ausschließlich in einer separaten 2D-Zeichnung.

Der digitale rote Faden der Feder

Werden Konstruktion, Datenaustausch, Simulation, Fertigung und Qualität über dieselbe Produktdefinition verbunden, entsteht ein Digital Thread, also ein digitaler „roter Faden“ durch den Produktentstehungsprozess.

Der Begriff klingt abstrakt, beschreibt jedoch in der Praxis eine einfache Forderung: Informationen sollen dort weiterverwendet werden können, wo sie gebraucht werden, ohne erneute Eingabe, ohne Interpretationsspielraum und möglichst ohne Verlust beim Wechsel zwischen den Systemen. Für die Federindustrie ist das kein fernes Zukunftsszenario. Semantische PMI machen technische Angaben maschinenlesbar und „Step AP242“ ermöglicht den systemneutralen Austausch. Konvertierungs- und Validierungswerkzeuge sichern Geometrie und Informationen über Systemgrenzen hinweg.

Die Veränderung liegt im Umgang mit dem 3D-Modell. Wer es nur als geometrische Darstellung betrachtet, nutzt nur einen Teil seines Potenzials. Wer Geometrie, Toleranzen und Fertigungsinformationen gemeinsam denkt, schafft eine belastbare Datenbasis für Folgeprozesse.Aus der Feder wird dadurch kein komplizierteres Produkt. Aus ihrem CAD-Modell wird mehr als eine Zeichnung in drei Dimensionen. Die Feder wird zum Datenmodell.

Der Autor des Beitrags ist Lennart Brüning, Sales Support, Core Technologie GmbH.

CT Core Technologie GmbH

Klinger 5, 63776 Mömbris

Tel.: +49 6029 9899910

a.bruening@de.coretechnologie.com

https://coretechnologie.com/de/

Über Core Technologie

Der Software-Hersteller Core Technologie (CT) wurde 1998 gegründet und hat seinen Hauptsitz in Deutschland in der Nähe von Frankfurt am Main sowie Niederlassungen in Frankreich, Japan und den USA. Das Unternehmen ist der führende Anbieter von 3D Computer Aided Design (CAD)-Konvertierungssoftware, bekannt als „3D_Evolution“ (Konvertierung, Reparatur, Vereinfachung, Analyse), „4D Additive“ (3D-Printing Software-Suite), „3D_Analyzer“ (CAD-Viewer mit Analysewerkzeugen) sowie „3D_Kernel_IO“ (CAD Interfaces SDK). Die Mission des Unternehmens ist es, die MCAD-Interoperabilität in der Wertschöpfungskette des Designs zu optimieren und maßgeschneiderte Lösungen für die PLM-Integration und Prozessautomatisierung zu entwickeln. Das Kundenportfolio von Core Technologie umfasst weltweit über 600 international tätige Unternehmen aus der Automobil-, Aerospace-, Maschinenbau- und Konsumgüterindustrie sowie führende Hersteller von 3D Software.