Konzeption einer 3D-CAD-Datenstruktur für eine benutzergerechte Handhabung von sehr großen, komplexen Baugruppen

In den letzten Jahren haben sich 3D-CAD-Systeme zunehmend von reinen Konstruktions­systemen hin zu integrierten Werkzeugen entwickelt, die den gesamten Konstruktionsprozeß unterstützen. Für das gemeinsame Datenmodell, bestehend aus Konstruktionsdaten und technologische Produktdaten, bedeutet dies einerseits höhere Anforderungen an Integrität und Assoziativität, andererseits die Notwendigkeit eines gezielten und kontrollierten Zugriffs auf Teileinheiten des Modells, die verschiedenen Anwendern und Applikationen zuzuordnen sind. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Entwicklung von Konzepten und Datenstrukturen, die bei der internen Datenverwaltung eines 3D‑CAD-Systems zum Tragen kommen. Dabei wird das Ziel verfolgt, durch Verfeinerung der Modellstruktur eine benutzergerechte Hand­habung großer Baugruppen zu ermöglichen, die heute wegen des hohen Datenvolumens und beschränkter Ressourcen nicht immer gewährleistet ist. Die Gegenüberstellung von Anforderungen für die Handhabung großer Baugruppen und von verfügbarer Funktionalität und Konzepten – erstere als Ergebnis theoretischer Betrachtungen zur Konstruktions­methodik und der Analyse praktischer Arbeitsweisen, letztere resultierend aus der Untersuchung marktbestimmender 3D-CAD-Systeme – deckt hauptsächlich Defizite in der derzeitigen Art der Integration von technolo­gischen Produktdaten auf. Daher wird das Konzept der Datenseparierung eingeführt. Dies beschreibt die weitere Unterteilung des Datenmodells jeder Komponente der Baugruppenstruktur in eigenständige Untereinheiten – sogenannte Subcluster – für deren strukturdefinierenden Anteil, deren geometrisches und graphisches Modell sowie jeweils eigene Untereinheiten für applikationsspezifische technologische Produktdaten. Dazu wird ein bislang verwendetes Konzept zur Gruppierung aller Informationen (Entities) einer Komponente zum Subcluster-Konzept weiterentwickelt. Die Unterteilung der Komponenten wird auf die Dateistruktur übertragen und führt dort zu einer entsprechend höheren Granularität. Mit Hilfe der Struktur-Subcluster kann ein sehr schlankes Gerüst – quasi das Rückgrat – einer Baugruppe aufgebaut werden, das bei Bedarf um beliebige Kombinationen weiterer Sub­cluster ergänzt wird. Zusammen mit der höheren Granularität der Dateistruktur ist damit der Brückenschlag zwischen einer hohen Integration der Applikations­daten und selektivem Zugriff darauf gelungen. Die Daten können in das CAD-Modell integriert werden und verfügen bei Bedarf über die volle Assoziativität. Als eigenständige Dateien, die optional geladen werden können, profitieren sie ebenso von der Möglichkeit des selektiven Zugriffs. Basierend auf dieser Technologie werden weiterführende Konzepte eingeführt, wie etwa die Darstellung von Lightweight-Modellen, der Aufbau aufgabenspezifischer Konstruktions­umgebungen oder der Vergabe von Zugriffsrechten auf Sub­cluster-Ebene zum Schutz von Kon­struk­tionsdetails. Die Realisierbarkeit und Produkttauglichkeit der Datenseparierung und des darunterliegenden Sub­cluster-Konzepts wurde mit der Implementierung wesentlicher Bestandteile in einem 3D-CAD-System unter Beweis gestellt. Gelegenheit zur weiteren Forschung bietet dagegen die Klärung der Frage, wie Assoziativität für absente Applikations­daten erhalten werden kann, die im Rahmen der Arbeit nur ansatzweise verfolgt wird

Entwerfen Entwickeln Erleben 2016 - Beiträge zur virtuellen Produktentwicklung und Konstruktionstechnik: Dresden, 30. Juni – 1. Juli 2016

Die Konferenz Entwerfen – Entwickeln – Erleben bietet ein besonderes Podium zum Austausch von Wissenschaftlern und Praxisvertretern aus den zentralen Bereichen der Produktentwicklung. Der vorliegende Band enthält Beiträge der EEE2016 unter anderem zu Industrie 4.0, Cyber-Physical Systems und Virtual Reality in vielfältigen Anwendungsbereichen des Maschinenbaus, zu Innovationsmanagement, Konstruktionsmethodik und Product Lifecycle Management sowie zu Reverse Engineering und generativen Verfahren. Die Technische Universität Dresden und technischesdesign.org ermöglichten in Kooperation mit der Gruppe Virtuelle Produktentwicklung der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP) und dem Rat für Formgebung die fachübergreifende Diskussion des Schwerpunkt- Themas inmitten der interdisziplinären Dresdner Wissenschaftslandschaft. In diesem Band sind die Beiträge zur Konstruktionstechnik und zur Virtuellen Produktentwicklung enthalten, ein weiterer Band (ISBN 978-3-95908-061-3, herausgegeben von Jens Krzywinski et al.) fasst die Beiträge zum Industrial Design zusammen.:Big Data Analytics für die Produktentwicklung Alfred Katzenbach · Holger Frielingsdorf 15 Das Industrial Internet – Engineering Prozesse und IT-Lösungen Martin Eigner 25 Nutzbarmachung des Potentials naturfaserbasierter Werkstoffe als Leichtbau- bzw. Konstruktionsmaterial Timo Kuntzsch · Frank Miletzky 39 Erarbeitung eines Beziehungssystems zur Entwicklung eigenschaftsoptimierter Karosseriekonzepte in Mischbauweise Jan Hasenpusch · Andreas Hillebrand · Thomas Vietor 51 Faserverbundleichtbau in der Großserie: Chancen und Herausforderungen für den Produktentwickler Olaf Helms 63 Gestaltung eines alltagstauglichen Hocheffizienz-Konzeptfahrzeugs Richard Eiletz · Enno Block · Christoph Warkotsch · Klaus Post 73 Entwicklung kompakter, gepulster Elektro-Dipolmagnete für die laserbasierte Protonentherapie Michael Schürer · Thomas Herrmannsdörfer · Leonhard Karsch · Florian Kroll · Umar Masood · Jörg Pawelke 91 Der Panzer des Helmwasserflohs: Erfolgreiches adaptives Design in der Natur Hans-Peter Prüfer 97 Anforderungen des Nicht-Elektrischen Explosionsschutzes im Produktentwicklungsprozess Sabrina Herbst · Frank Engelmann · Karl-Heinrich Grote 113 Begleitung des Entwicklungsprozesses durch einen Generalisten und der „Faktor Mensch“ als Erfolgspotential Michael Bader · Harald Lang 127 Agile PLM Strategy Development – Methods and Success Factors Dietmar Trippner · Karsten Theis 143 Quo vadis „Additive Manufacturing“ Heinz Simon Keil 161 ProVIL – Produktentwicklung im virtuellen Ideenlabor Albert Albers · Nikola Bursac · Benjamin Walter · Carsten Hahn · Jan Schröder 185 Organisatorische Unterstützung der Produktentwicklung mit SysMLModellen Johannes Kößler · Kristin Paetzold 199 Personal Resource Management (PRM) in der modernen Produktentwicklung Bettina Schleidt 213 SkiPo – Ein skizzen- und portbasiertes Modell für die Entwicklung von mechanischen Systemen Martin Grundel · Jutta Abulawi 223 Benutzer- und aufgabenorientiertes virtuelles Modell für die Produktentwicklung Christian Weber · Heidi Krömker · Stephan Husung · Stephan Hörold · Atif Mahboob · Andreas Liebal 239 Konzept zur internationalen Einführung vernetzter Virtual Obeya-Räume zur standortverteilten Produktentwicklung Michael Abramovici · Stefan Adwernat · Matthias Neges 253 Innovation in der Orthopädie- und Rehatechnik, 3D-Digitalisierung und CAD/CAM-Nutzung Thomas Mitzenheim · Christoph Knoch-Weber 265 Nutzerintegration bei der Produktentwicklung am Beispiel der Medizintechnik Axel Boese · Michael Friebe · Christoph Arens · Fabian Klink · Karl-H. Grote 283 NC-gestützte Fertigung von Bohrschablonen für die dentale Implantation Daniel Ellmann · Andreas Klar · Philipp Sembdner · Stefan Holtzhausen · Christine Schöne · Ralph Stelzer 293 Optimierung der Schaftkomponente von Kurzschaftendoprothesen mittels Finite-Elemente-Analyse Claudia Kleinschrodt · Hans-Georg Simank · Bettina Alber-Laukant · Frank Rieg 303 Wissensbasierter Aufbau konstruktions-begleitender Finite-Elemente-Analysen durch ein FEA-Assistenzsystem Philipp Kestel · Sandro Wartzack 315 Fertigungsrestriktionsmodell zur Unterstützung des algorithmisierten PEP fertigungsgerechter Blechprodukte Katharina Albrecht · Thiago Weber Martins · Reiner Anderl 331 Prozessgebundene Berechnungs-Baugruppen: Ein Ansatz zur Lösung komplexer Entscheidungs- und Berechnungsabläufe Denis Polyakov · Willi Gründer 345 Elektronenstrahlschmelzen – ein pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren Burghardt Klöden · Alexander Kirchner · Thomas Weißgärber · Bernd Kieback · Michael Süß · Christine Schöne · Ralph Stelzer 359 Produktarchitekturgestaltung unter Berücksichtigung additiver Fertigungsverfahren Timo Richter · Hagen Watschke · David Inkermann · Thomas Vietor 375 Additive Fertigung von Metallen – Einsatz des LaserCUSING®s im Bereich Automotive Lisa Pastuschka · Peter Appel 393 Methoden zur Absicherung simulationsgerechter Produktmodelle René Andrae · Peter Köhler 403 Ein Doppelschneckenextruder zur Materialdosierung in einem Rapid Prototyping-Prozess Tobias Flath · Jörg Neunzehn · Michael C. Hacker · Hans-Peter Wiesmann · Michaela Schulz-Siegmund · Fritz Peter Schulze 419 Kosteneffiziente Technologien zur geometrischen Datenaufnahme im digitalen Reverse Engineering Tim Katzwinkel · Bhavinbhai Patel · Alexander Schmid · Walter Schmidt · Justus Siebrecht · Manuel Löwer · Jörg Feldhusen 429 3-D-Oberflächenerfassung- und 3-D-Druck-Potentiale für gerichtsverwertbare kriminaltechnische Untersuchungen Rainer Schubert · Marcus Mittasch 451 Das FEA-Assistenzsystem – Analyseteil FEdelM Tobias C. Spruegel · Sandro Wartzack 463 Entwicklung eines Doppelkolbenmotors – Konzept, Simulation und Prüfstandversuche Pascal Diwisch · Daniel Billenstein · Frank Rieg · Bettina Alber-Laukant 475 Interaktive Initialisierung eines Echtzeit 3D-Trackings für Augmented Reality auf Smart Devices mit Tiefensensoren Matthias Neges · Jan Luca Siewert 487 Virtuelle und experimentelle Methoden bei der Produktentwicklung einer Handhabungseinheit zur automatisierten Ablage technischer Textilien Marvin Richrath · Jan Franke · Jan-Hendrik Ohlendorf · Klaus-Dieter Thoben 503 Optimierung von Druckbehältern unterschiedlicher Geometrien und Werkstoffe Thomas Guthmann · Frank Engelmann 515 Customized Fabrication – Mass Customizing mit 3D-Druck Frank Lamack 527 Virtual Reality und Augmented Reality als Werkzeug in der Aufstellplanung Jens Mögel 537 XENOKAT – Biofilter für Xenobiotika in der Ressource Wasser Anett Werner · Ralf Hauser · Thomas Bley 549 Konzept für ein VR-System zur intuitiven Modellierung durch natürliche Interaktion Marius Fechter · Sandro Wartzack 561 Ansätze zur Betriebsdauerverlängerung von Suzlon Windkraftanlagen Jan Brökel 571 Augmented Reality Assistenzsystem mit graphenbasierter Zustandsanalyse für Produkte im Internet der Dinge Matthias Neges · Mario Wolf · Michael Abramovici 581 Datenqualität in Rapid Prototyping Prozessen Carsten Haugwitz 597 Erlebbarkeit von Anlagenkomponenten im Kontext Virtuelle Inbetriebnahme in virtuellen Umgebungen Andreas Geiger · Ingolf Rehfeld · Uwe Rothenburg · Rainer Stark 609 Management von Produktinformationen aus Entwicklungs- und Betriebsphase Stephan Günter Arndt · Bernhard Saske · Ralph Stelzer 62