Leseprobe laden - Digital Engineering Magazin

Transcrição

8/13 Oktober/November
Eine Publikation der WIN-Verlag GmbH & Co. KG
www.digital-engineering-magazin.de
D: Euro 14,40 CH: SFr 24,50 A: Euro 14,90
ISSN 1618-002X
Innovative Lösungen für Konstrukteure, Entwickler und Ingenieure
Hintergrundfoto: fotolia.com
PROMOTION
AMD FirePro W7000 und Fujitsu Celsius M730
Supercomputer für
den Schreibtisch
Kostenmanagement
Verbindungstechnik
Laufende Kostenvorhersage
auf Basis des CAD-Modells
Klemmverbinder: Preisgünstige
Alternative zur Schweißkonstruktion
15Jahre
transtec: Ihr Partner für IBM
NeXtScale HPC-Lösungen
schnell und einfach …
Technical Computing ohne Komplexität
33 JAHRE PROFESSIONELLE IT-SYSTEME UND LÖSUNGEN „MADE IN GERMANY“
designed, gefertigt, getestet
und implementiert
 mit Standardkomponenten
 höhere Packungsdichte
 mehr Flexibilität
 geringere Kosten
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Telefon: 07071/703-0 E-Mail: [email protected] www.transtec.de
bit.ly/nextscale
| Editorial
Rainer Trummer
Chefredakteur
Liebe Leser,
mit dieser Ausgabe feiert das DIGITAL
ENGINEERING Magazin sein 15-jähriges Bestehen. Mit der im Oktober 1998 erstmals
erschienenen Fachzeitschrift CAD WORLD
haben wir es uns von Anfang an zur Aufgabe gemacht, die Globalisierung des CADMarktes transparent zu machen.
Mitte 2001 wurde CAD WORLD dann zum
heutigen DIGITAL ENGINEERING Magazin.
Bereits damals hatten wir erkannt, dass sich
der CAD-Markt stark verändern würde. Bei
der digitalen Produktentwicklung geht es
nämlich um viel mehr als nur um den Bereich Konstruktion. Hier steht der gesamte
Produktlebenszyklus mit seiner durchgängigen Prozesskette im Mittelpunkt. Deshalb fokussiert das DIGITAL ENGINEERING
Magazin stets den gesamten Produktentstehungsprozess.
Bernd Heilmeier
Verlagsleiter
Jan Bihn
Redakteur
Armin Krämer
Textchef
Die digitale Produktentwicklung und die
Automatisierung verzahnen sich immer
mehr. Im DIGITAL ENGINEERING Magazin
finden Konstrukteure und Entwickler deshalb alle wichtigen Informationen, die sie
für die Entwicklung, Konstruktion und den
Betrieb komplexer, technischer Produkte
und Systeme benötigen – von CAD über
PLM bis hin zur Automatisierung und Antriebstechnik.
Das DIGITAL ENGINEERING Magazin hat
sich im Markt der Fachzeitschriften für Konstrukteure und Entwickler fest etabliert. Darauf sind wir stolz und bemühen uns, ständig
besser zu werden. Dies ist aber nur gemeinsam möglich. Deshalb möchte ich mich an
dieser Stelle herzlich bedanken. Bei Ihnen,
liebe Leserinnen und Leser, für Ihre Treue
und Ihre Anregungen, bei unseren Anzeigenkunden, bei unseren Autoren und beim
gesamten Team des DIGITAL ENGINEERING
Magazins. Einen Teil der Kollegen sehen Sie
auf dieser Seite.
Und nun viel Spaß mit unserer Jubiläumsausgabe – wie Sie sehen bereits im neuen
Heftlayout!
LASER-SENSOREN
FÜR WEG, ABSTAND
& POSITION
 Größtes Sensorprogramm weltweit
 Messbereiche von 2 bis 1000 mm
 Modelle mit integriertem Controller
 Von Low-Cost Einstiegsmodellen bis zur
hochpräzisen Spitzenklasse
 Echtzeit-Anpassung an wechselnde
Oberflächen (RTSC)
NEU High-End Serie optoNCDT 2300
 Hochdynamischer Lasersensor der
50 kHz Klasse
NEU optoNCDT 1700BL
 Blau-violette Laserdiode (405 nm)
für höhere Genauigkeit auf glühende
Metalle und organische Stoffe
Rainer Trummer, Chefredakteur
SPS/IPC/DRIVES / Nürnberg
26.11.2013 - 28.11.2013
Halle 7A / Stand 7A-138
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Mediaberatung
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004 | Inhalt |
TITELSTORY – Grafikkarten übernehmen
neue Aufgaben in der Engineering-Workstation.
Die GPU rechnen effizient und schnell parallele
Operationen, wie von der Simulation gefordert,
und erlauben so einen parallelen Workflow. 12
AKTUELL
Wirtschaftsticker
Macher und Märkte
06
Trends und Technologie
Neue Produkte und Verfahren
07
Veranstaltungskalender
Was, wann, wo?
08
Management heißt unter anderem, fortlaufend
sinnvolle neue Technologien ins Unternehmen
zu holen. Wie Virtual Reality [Seite 80] beispielsweise oder Kostenmanagement [74]. Auch über
Industrie 4.0 sollten die Köpfe des Unternehmens rauchen und überlegen, welche Teile der
vierten industriellen Revolution wirklich sinnvoll
für die eigene Firma sind [76].
Bild: Bosch-Rexroth
Zu unserem 15-jährigen Jubiläum haben wir
uns in der Computer-Branche rund um die Produktentwicklung umgehört. Wir fragten CADund CAM-Experten, PLM- und Hardware-Anbieter nach den Entwicklungen in der Branche, den
Auswirkungen auf die Arbeitsweise in der Produktentwicklung und wagen mit den Branchengrößen einen Blick in die Zukunft [Seite 29].
Digital Engineering Magazin 08-2013
CPU und GPU im Duett
Hardware für parallele Produktentwicklung von Fujitsu und AMD
12
Interview: HPC für alle
Jörg Dehnen von IBM über die
NeXtScale-Archtektur
15
Workstations von Dell und HP
Die neuen Modelle für den
Schreibtisch und unterwegs
16
CAD & Design
<
>
Bild: aPriori
Bild: WZMU
Bild: RTT
Hardware und Peripherie
Automation und Antriebstechnik sind oft untrennbar miteinander verwoben. Aus der Verzahnung resultiert Effizienz, der Artikel ab Seite
56 veranschaulicht dies mit einem Beispiel aus
der mechanischen Fertigung. Um Effizienz beim
Messen und Prüfen geht es in dem Beitrag
ab Seite 64. Fertigungsunternehmen können
durch Mehrstellenmessplätze auch hier Aufwand und Taktzeit sparen.
Wissen und Simulation inklusive
Automatism und integrierte Simulation
im CAD helfen dem Produktentwickler
17
Mit eepos-Tool zur Kran-Auslegung
Handlingsysteme und Kranalagen effizient
planen und Stücklisten generieren
20
Simulation & Visualisierung
Know-how – Dampfblasen vermeiden
Workflow der Hochschule Aalen verhindert
Kavitationsschäden im Fluid-System
22
Product Lifecycle Management
Risikobeurteilung verzahnen
Automatisierer integriert mit Docufy
Safety-Prozesse ins Engineering 24
Prozesssicherheit durch PDM
CIM Database sichert Prozesse beim
Spezialisten für Flugzeugmontage
26
On Demand zum PLM
Dassault-Partner Schwindt setzt auf
ENOVIA und dessen offenen Web-Ansatz 28
Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft
14 Experten in Sachen Engineering-Softund -Hardware blicken mit uns zurück 29
| Inhalt | 005
Special Automotive
Konstruktionselemente
Vom Tüftler zum Unternehmer
eDesign setzt bei LED-Beleuchtungen made
in Germany auf Distrelec-Komponenten
48
Abrieb, Staub und Schmutz verboten
Korrosionsbeständige Dünnringlager
für Reinräume von Rodriguez
68
Antriebe in der Achsproduktion
SEW liefert mechatronische Antriebe für
Intralogistik im Mercedes-Werk
Fit für extreme Temperaturen
Findling erweitert seine Wälzlager-Serie für
raue Bedingungen um neue Modelle
70
Verbinden ohne Schweißen
Hersteller von Fitness-Geräten setzt auf
Rose+Krieger-Klemmverbinder 72
54
Antriebstechnik
Ansynchronmotoren optimieren
Groschopp zeigt, dass effiziente Motoren
nicht zwangsläufig teuer sei müssen
Feuer, Luft und Erz
Siemens-Antriebe beatmen Hochofen
Nummer 1 bei chinesischem Stahlerzeuger
Tack-tack – Späne im Takt
Rexroth-Technik hilft, in Rundtaktmaschine Taktzeiten zu verringern
Auf den Punkt geschweißt
Nabtesco-Getriebe positioniert
schwere Bauteile in der Fertigung
52
Management
54
Kosten im Griff
Mit Kostenmanagement Produkte schnell
und optimiert auf den Markt bringen
74
56
Industrie 4.0
Experten vom DFKI klären, was
Unternehmen davon haben
76
58
Komplexes im Web präsentieren
Die Web-Visualisierung der InnovationsAllianz Green Carbody Technologies
78
Virtual Reality: Inszenierung in Echtzeit
Zwei Experten von RTT stellen sich unseren
Fragen zu VR in der Produktentwicklung 80
Elektrotechnik & Automation
Aus der Klinik in die Industrie
Wittenstein – Drahtlos-Energieübertragung
aus Medizin auch für Industrie geeignet
Winkelsensoren für raue Bedingungen
Schleifringübertrager nutzt NovotechnikWinkelsenoren zur Positionserfassung
Redaktionell erwähnte
Firmen und Institionen
60
62
Effizient zur Qualität mit Heidenhain
Technik für Mehrstellenmessplätze
verringert Prüfaufwand in der Fertigung
64
Hightech für den gelben Sack
Gefran hat Leistungssteller für die Prozesse
in der Folienproduktion im Programm
66
EDITORIAL
03
MARKTPLATZ
79
IMPRESSUM
83
VORSCHAU
83
Titelthemen
3Dconnexion [Seite 11], AMD [12|16], Ansys
[29], aPriori [74], Ascon [10], AuE [50], Autodesk
[29], Bosch Rexroth [56], Broetje-Automation
[26], Bucher Industries [06], CD-adapco [30],
Contact Software [26|30], Danfoss [10], Dassault
Systèmes [06|28|30], Delcam [06], Dell [16],
DFKI [76], Distrelec [48], Docufy [24], eDesign
[48], eepos [20], FH Düsseldorf [52], Findling
[70], Fujitsu [12|31], Gefran [66], Groschopp
[52], Heidenhain [64], Hochschule Aalen [22],
HP [16], IBM [15], ISD Software und Systeme
[11], Jetter [06], Kunming Iron & Steel Holding
[54], Mercedes-Benz [50], Morgan Rekofa [62],
MSC Software [31], Nabtesco [58], Novotechnik [62], Nvidia [16], Open Mind [31], Ostfalia
Hochschule [17], Panasonic [58], Pilz [10], PNY
[32], ProCAD [32], PTC [12|32], Rittal [07], robomotion [24], Rodriguez [68], Rose+Krieger [72],
RTT [80], Safe Technology [07], Schott Systeme
[33], Schwindt [28], Seal Systems [33], Seppelfricke [56], SEW [50], Siemens Drive Technologies [54], Siemens PLM Software [33], SolidWorks [07|12], Transtec [15], TU Chemnitz [78],
Wittenstein [60].
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CIM DATABASE 10 — das neue Release von CONTACTs Produktdatenund Kollaborationsplattform stellt Systems Engineering und das virtuelle
Produkt in den Mittelpunkt. Das Arbeiten mit umfassenden Daten
und Prozessen wird noch einfacher und intuitiver. Offene Standards
sichern im Verbund der IT-Systeme durchgängige Geschäftsprozesse.
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006 | Aktuell | Macher & Märkte
TITELBILD:
AMD und Fujitsu
AMD-FirePro-Grafikkarten in
Kombination mit Fujitsu-Celsius-Workstations liefern eine
Hardwarebasis für das moderne Engineering. In enger Zusammenarbeit mit Softwareherstellern werden Treiber der AMD-FirePro-Grafikkarten auf Applikationen wie SolidWorks, PTC Creo und NX von
Siemens PLM optimiert und zertifiziert. Dadurch
profitieren Anwender von optimaler Leistung und
innovativen Features wie Ambient Occlusion und
OIT (Order Independent Transparency), die zur präzisen Darstellung komplexer Modelle beitragen.
Die AMD-FirePro-Grafikkarten der W-Serie basieren
auf der neuen Graphics Core Next (GCN) GPU-Architektur, die nicht nur für komplexe Grafikaufgaben, sondern auch für rechenintensive Simulationen optimiert wurde. Die Karten nutzen dafür die
erweiterten Funktionen branchenüblicher Standards wie DirectX und OpenGL sowie OpenCL.
AMD GmbH
Einsteinring 24, D-85609 Dornach bei München
Telefon: 0 89 / 4 50 53-0
E-Mail: [email protected]
Internet: www.fireprographics.com
Fujitsu Technology Solutions GmbH
Bürgermeister-Ulrich-Str. 100, D-86199 Augsburg
Telefon: 0 821 / 8 04-0
Internet: www.fujitsu.com/de/
Unser web-auftritt
Übersichtliche Gestaltung
Auf der Startseite finden Sie die Top-News sowie die
Themen-Rubriken, in denen die Meldungen und Beiträge – zur besseren Übersichtlichkeit – einsortiert
werden. Dies sind CAD/CAM/Design, PDM & PLM,
Simulation, Visualisierung & VR, Digitale Fabrik, Rapid
Prototyping, Hardware, Dienstleistungen, Antriebstechnik, Automatisierung, Elektrotechnik, Fluidtechnik, Konstruktionselemente, Verbindungstechnik und
Werkstoffe.
Wöchentlicher Newsletter
In unserem neuen, wöchentlichen Newsletter präsentiert Ihnen die Redaktion des DIGITAL ENGINEERING
Magazins die interessantesten News aus den Bereichen CAD, CAM, PLM, Hardware, Veranstaltungen, Forschung, Konstruktionskomponenten und Werkstoffe.
Unter der Rubrik „Newsletter“ können Sie den News
letter schnell und unkompliziert abonnieren.
J e t t e r - Ü be r n a h me
Bucher plant Kauf
Die schweizerische Bucher Industries AG
hat angekündigt, die Jetter AG durch Kauf
aller Aktien zu übernehmen. Bucher Industries beabsichtigt, den Aktionären der Jetter AG über eine Tochtergesellschaft ein
freiwilliges Übernahmeangebot zu einem
Preis pro Aktie von 7 Euro zu unterbreiten.
Bereits seit 2005 hält Bucher eine Beteiligung an der Jetter AG, zuletzt von knapp
30 Prozent.
Jetter ist seit 2002 Partner von Bucher Industries. Jetter entwickelt und liefert
nicht nur Steuerungen für Emhart Glass,
sondern auch die Elektronik für Kommunalfahrzeuge von Bucher Municipal. Das
Unternehmen erwirtschaftete im Durchschnitt der letzten beiden Geschäftsjahre
Jetter-Vorstand v.l.n.r.: Günter Eckert, Christian
Benz, Martin Jetter. Vorsitzender Jetter will zum
31. Dezember in den Aufsichtsrat wechseln. Seine
Bild: Jetter
Rolle übernimmt Benz.
rund 50 Prozent seines Umsatzes mit dem
Bucher-Konzern.
Aufsichtsrat und Vorstand der Jetter AG
seien einstimmig zu dem Ergebnis gelangt, dass das Übernahmeangebot im
besten Interesse von Jetter sowie der Aktionäre, Mitarbeitenden und Kunden liege.
In der zwischen der Jetter AG und Bucher
Industries abgeschlossenen Transaktionsvereinbarung haben sie entsprechend erklärt, das Übernahmeangebot nach besten
Kräften zu unterstützen.
D elcam
Rekordumsatz im ersten Halbjahr
CAD/CAM-Anbieter Delcam plc verweist
für das erste Halbjahr 2013 auf ein Umsatzplus von 9 Prozent gegenüber dem
Vorjahreszeitraum. Das sind 25 Millionen
Pfund Sterling beziehungsweise 29,2 Millionen Euro. Der Gewinn vor Steuern erhöhte sich auf 3,3 Millionen Euro. Das ist
das beste Halbjahresergebnis in den vergangenen sieben Jahren der in Birmingham sitzenden Firma Delcam plc. Hierzu
trugen, wie bereits in den Vorjahren, vor
allem die Erfolge von Delcam in den USA,
Großbritannien, Deutschland, Italien und
China bei.
„Wir sind optimistisch, dass sich das
starke Geschäft in der zweiten Jahreshälfte fortsetzen wird“, prognostiziert
Chairman Peter Miles. „Wie die Vorjahre
zeigen, ist das letzte Quartal besonders
umsatzstark.“
S afe Tec h n o l o gy L i m i t ed
Dassault kauft Lebensdaueranalysten
Dassault Systèmes (3DS), Lösungsanbieter
für 3D-CAD, Digital Mock-Up und Product
Lifecycle Management (PLM), übernimmt
die Firma Safe Technology mit Sitz in Sheffield, Großbritannien. Das Unternehmens
entwickelt Software für Ermüdungs- und
Lebensdaueranalysen.
Mit der Akquisition ergänzt 3DS die
3DExperience-Plattform. Safe Technology,
Entwickler der Softwaresuite fe-safe, zählt
mehr als 500 Unternehmen zu seinen
Kunden, darunter General Motors, Harley
Davidson Motor Company, Caterpillar Inc.,
Cummins Inc., Emerson Climate Technologies, Honda Jets und Hyundai Motors.
„Haltbarkeit wirkt sich auf die Gefühle aus,
Dassault übernimmt Safe Technology Limited.
Bild: Dassault Systèmes
die der Kunde mit einer Marke verbindet“,
sagt Bernard Charlès, Präsident und CEO von
Dassault Systèmes. „Software zur Analyse der
Materialermüdung und Lebensdauer ist daher ein entscheidender Teil des Produktentwicklungsprozesses. Mit dem Zukauf erweitern wir das Simulia-Portfolio.“
Trends & Technologien | Aktuell | 007
R i t t al
Kühler Kopf für Hamburger
Teilchenbeschleuniger
Das Deutsche Elektronen-Synchrotron
(DESY) hat 450 TS-8-Server-Racks bei Rittal
bestellt. Die Racks sollen künftig die Elektronik für einen neuen Teilchenbeschleuniger unter Hamburg aufnehmen. Auch zur
Kühlung haben die Forscher Rittal-Technik
gewählt.
Der neue Röntgenlaser erstreckt sich von
Hamburg in nord-westliche Richtung bis an
die Grenze der Stadt Schenefeld in Schleswig-Holstein. Unter Hamburg-Bahrenfeld,
an der Betriebsstätte Osdorfer Born und auf
dem Hauptgelände in Schenefeld entsteht
ein 5,8 Kilometer langes Tunnelsystem, dessen Kern ein Tunnel von 3,4 Kilometer Länge bildet. Er mündet in einer 4500-Quadratmeter-Halle. Hier, 14 Meter unter der
Erde, finden die Experimente statt.
XFEL (X-Ray Free-Electron Laser) soll
2015 in Betrieb gehen und dann 27.000
Laserblitze in der Sekunde aussenden. Mit
dem Laserstrahl werden Forscher den Mikrokosmos erkunden – vom Wechselspiel
kleinster Elementarteilchen über das Verhalten von Nanowerkstoffen bis zu Prozes-
Gesteigertes Trainingspensum: Das Tunnelsystem
Bild: DESY
erstreckt sich auf 5,8 Kilometern Länge.
sen, die zwischen Molekülen ablaufen. Das
DESY beteiligt sich maßgeblich an diesem
europäischen Großprojekt.
Es möchte die Elektronik in die bestellten Server-Racks packen und auch die Kühlung soll Rittal-Technik übernehmen. Liquid
Cooling Packages (LCP) sollen die Elektronik kühlen, wobei die CMC III (Computer
Multi Control) von Rittal über die Temperatur wacht. CMC III überprüft unter anderem
Temperatur und Lüfterstatus in den Schränken. Laufen die Werte aus dem Normbereich, alarmiert das System die Forscher.
S o l i d W o r ks 2 0 1 4
Dokumentenvielfalt?
Massenverarbeitung?
Batchprozesse?
Automatisierung?
Nicht so einfach,
meinen Sie?
Da können wir Sie beruhigen ...
ganz einfach mit Standardprodukten,
servergestützt von SEAL Systems:
Bestempeln
Mit dynamischen Inhalten
Konvertieren
Aller benötigten Formate aus der
CAD- und Office-Welt
Erlebnisse entwickeln
Drucken/Plotten
Alle Geräte und Formate optimal
angesteuert und verwaltet
Dassault Systèmes hat die Version 2014
des 3D-Software-Portfolios SolidWorks
vorgestellt. Dieses umfasst Software für
Konstruktion, Simulation, Produktdatenmanagement, technische Kommunikation sowie für die Entwicklung elektrischer
Systeme.
Laut aktueller Marktstudien ist die Produktästhetik bei der Kaufentscheidung
ein maßgebender Faktor. Egal, ob Industriemaschine, Smartphone oder medizinisches Gerät: Verbraucher und Entscheider
erwarten mehr als ein Produkt, das funktioniert.
Elektronisch verteilen
Email, Web, Fax, Mobile,
Transmittals, ...
Neue Tools und Verbesserungen in SolidWorks 2014 sollen helfen, solche Produkte
zu entwickeln. Sie sollen den Konstruktionsprozess beschleunigen, die Zusammenarbeit vereinfachen und die Produktivität
über vier wichtige Bereiche erhöhen: Konstruktionswerkzeuge, Workflows, Leistung
und verbesserte Visualisierung.
Dabei hat Dassault nicht nur an den
klassischen Workflows Hand angelegt,
sondern auch bei mobilen Anwendungen
weiterentwickelt, um Daten effizienter zu
verteilen und die Zusammenarbeit in der
Produktentwicklung zu optimieren. Die
mobilen Apps unterstützen sowohl Android- als auch iOS-Geräte und erlauben es
den mehr als 2,1 Millionen SolidWorks-Benutzern, auf neue 3D-Entwicklungen von
überall her zuzugreifen.
Konische Verrundungen in SolidWorks 2014.
Dokumentationen erstellen
Siemens
Mit automatischen
PLM Connection
Prozessen
Erfahren Sie mehr:
www.sealsystems.de/plm
Vorträge, Workshops
14.–16. Okt. 2013
Berlin
Teamcenter | Enovia | Windchill
Lösungen von SEAL Systems erfüllen alle
Anforderungen, die sich in den täglichen
Geschäftsprozessen Ihres Unternehmens
durch die Vielfalt und das große Volumen
verschiedener Daten, Dokumente und
Formate stellen.
Bild: Dassault Systèmes
sealsystems
the digital paper factory
008 | AkTUell | Veranstaltungskalender
Wenn Sie in diesem Bereich eine Ihrer Veranstaltungen platzieren möchten, wenden Sie sich bitte an
Frau Martina Summer, Tel. 0 81 06/3 06-1 64, [email protected]
10000-80000
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Anbieter
60000
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PLZ
Digital EnginEEring Magazin 08-2013
Firma/Anschrift
Schwerpunkte
Termine
Schwindt CAD/CAMTechnologie GmbH
Callenberger Str. 8
96450 Coburg
Tel.: 0 95 61 - 55 60-0
Fax: 0 95 61 - 55 60-10
Internet: www.schwindt.eu
Ihr Dienstleister für CATIA und PlM
Aktuelle Termine und
Orte finden Sie unter
www.schwindt.eu
DriveConcepts GmbH
Wettiner Platz 10
01067 Dresden
Tel.: +49 (0)351 / 4858-310
Fax: +49 (0)351 / 4858-400
[email protected]
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unserer Entwicklungsumgebung MDeSIGN author angeboten.
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6.12. Wellenberechnung
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Fax: +49 7 21 - 9 70 43 - 9 71
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Dassault Systèmes eMeA CATIA Creative Design & ICeM Day
Customers will be well represented with several testimonies
such as PININFARINA - CATIA Design Experience for the SERGIO
concept car and some others. Dassault Systemes will present
the CATIA „bleu“ show car and all new capabilities / solutions
developed for product „styling“ and master shape / ClassA.
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85567 Grafing b. München
Tel.: +49 (0)8092-7005-0
Fax: +49 (0)8092-7005-77
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Technische Informationstage zur FEM-Simulation
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• 06.11.13 in Osnabrück
• 12.11.13 in Leipzig
• 19.11.13 in Bad Honnef
• 26.11.13 in Neu-Ulm
• 27.11.13 in Regensburg
• 04.12.13 in Rostock
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Multiphysics GmbH
Berliner Straße 4
37073 Göttingen
Tel.: +49-(0)551-99721-0
Fax: +49-(0)551-99721-29
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Veranstaltungen erlernen Sie verschiedene Modellierungstechniken und erstellen selbständig Simulationsmodelle. Wir zeigen
Ihnen, wie Sie COMSOL Multiphysics effektiv und produktiv für
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stehen die vielfältigen Möglichkeiten, physikalische Phänomene
miteinander zu koppeln.
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einen Überblick über den Hintergrund, die Vorgehensweise
und die Möglichkeiten der FEM-Simulation zur Lösung strukturmechanischer Fragestellungen mit dem Programm ANSYS.
Die Teilnahme ist kostenfrei.
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Freecall: 0800-CATIAV6
Infos & Anmeldung:
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location:
Red Dot Design Museum,
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Weitere Termine und Themen:
www.cadfem.de/infotage
Termine und weitere Infos
zu COMSOl Multiphysics
Workshops, Trainingskursen und Webinaren
finden Sie unter
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Die Teilnahme an unseren Workshops ist kostenfrei.
CFturbo® Software &
engineering GmbH
Unterer Kreuzweg 1
01097 Dresden
Tel.: 0351 / 40 79 04 - 79
Fax: 0351 / 40 79 04 - 80
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Die CFturbo® Software & engineering GmbH ist ein Dienstleistungs- und Softwareunternehmen mit Hauptsitz in Dresden
und einem Büro in München. Tätigkeitsschwerpunkte sind CAEBerechnungs- und Entwicklungsdienstleistungen auf dem Gebiet
der Turbomaschinen. Dazu gehören Auslegung, Entwurf, Simulation - insbesondere CFD und FEM, Optimierung, Prototypenbau und Konstruktion von Turboladern, Turbinen, Verdichtern,
Ventilatoren, Gebläsen und Pumpen. Die Firma entwickelt und
vermarktet das Turbomaschinen-entwurfsprogramm CFturbo®
und führt kundenspezifische Softwareentwicklungen durch.
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13.11.2013 Dresden
11.12.2013 Dresden
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Tel.: 06102 / 2067-0
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ESI Group ist Vorreiter und weltweit führender Anbieter von Virtual
Prototyping Software-Lösungen sowie Engineering-Dienstleistungen für die gesamte Fertigungsindustrie. In den kommenden
Monaten laden wir Sie zu folgenden Veranstaltungen ein:
• Simulationsforum 2013 - 15.-17.10.2013, Weimar
• eSI DACH Forum - 5.-6.11.2013, Niedernhausen/Wiesbaden
• Professional MotorSport World expo - 12.-14.11.2013, Köln
• erlanger Workshop Warmblechumformung - 12.11.2013, Erlangen
• Maschinenbauforum - 12.-15.11.2013, Pforzheim
• Carbon Composites - 20.-21.11.2013, Augsburg
Ihr Ansprechpartner:
Alexandra.Lawrenz
@esi-group.com
http://www.cfturbo.de/
cfturbo/training.html
Weitere Veranstaltungen:
www.esi-group.com/events
Anbieter
Firma/Anschrift
Schwerpunkte
Termine
Software Factory GmbH
Parkring 4
85748 Garching bei München
Tel.: 089 / 323 501-10
Fax: 089 / 323 501-53
Internet: www.sf.com
Workshops, Seminare und Consulting zu folgenden Themen:
• Entwicklerworkshop Pro/
TOOLKIT auf Anfrage
• JLink Entwicklerworkshop
auf Anfrage
• Workshop Windchill
Customization auf Anfrage
• Inhouse Workshops
auf Anfrage
Infos auf www.sf.com oder
per Email an [email protected]
• Software-Entwicklung mit Pro/TOOLKIT und J-Link für
Creo Parametric (Pro/ENGINEER)
• Anpassungen von Windchill
• Migration von Pro/INTRALINK 3.x Datenbanken
• Wanddickenprüfung in Creo Parametric (Pro/ENGINEER) mit
PE-WALLCHECK
70000
00000-99999
00000
40000
30000
00000-99999
CH
Software Factory – die TOOlkIT | eXPeRTeN
für Creo und Windchill
kISSsoft AG
Rosengartenstrasse 6
8608 Bubikon
Switzerland
Tel.: +41 55 254 20 50
Fax: +41 55 254 20 51
Internet: www.KISSsoft.AG
Die KISSsoft AG stellt Maschinenbau-Berechnungsprogramme
für die Nachrechnung, Optimierung und Auslegung von
Maschinenelementen (Zahnräder, Wellen, Lager, Schrauben,
Federn, Passfedern, Presssitze und andere) her.
KISSsoft bietet auf der Grundlage von internationalen
Berechnungsstandards (ISO, DIN, AGMA, FKM, VDI etc.)
weitgehende Optimierungsmöglichkeiten. Die Anwendung
erstreckt sich vom einfachen Maschinenelement bis zur automatischen Auslegung von kompletten Getrieben. Schnittstellen zu allen wichtigen CADs runden dieses Angebot ab.
21.-24.10. Shaft and Gear
Advanced Training
DSC Software AG
Am Sandfeld 17
76149 Karlsruhe
Tel.: 07 21/ 97 74-1 00
Fax: 07 21/ 97 74-1 01
Internet: www.dscsag.com
DSC Lösungen erweitern den Leistungsumfang von SAP in den
Bereichen Product Lifecycle Management und DokumentenManagement um:
• eine intuitive und effiziente Bedienoberfläche
mit intelligenter Prozessunterstützung
• die Integration von Produktentwicklung und
Fertigungsplanung
• zahlreiche praxisnahe Zusatzlösungen,
Integrationen für CAx, Office und vieles mehr
Aktuelle Veranstaltungen
finden Sie auf
www.dscsag.de
Coffee GmbH
In der Werr 11
35719 Angelburg
Tel. +49 2777 8118-0
Fax +49 2777 8118-12
Mail info@coffee.de
Web www.coffee.de
Auch in diesem Jahr lädt der SolidWorks Partner Coffee GmbH
zum SolidWorks Launch-Day ein. Es ist die achte Auflage der
Veranstaltungsreihe, die pünktlich zum Erscheinen des 2014
Releases der SolidWorks-Software stattfindet. Entscheider und
Anwender aus den unterschiedlichsten Branchen erfahren von
den Coffee-Experten, wie sie mit Hilfe des neuesten Updates
noch optimierter, schneller sowie preisgünstiger konstruieren
und produzieren können, um sich noch erfolgreicher auf dem
Markt zu etablieren.
• 12. November, CoffeeNiederlassung, Gladbeck
• 14. November, Rittal
Arena, Wetzlar
• 19. November, Freudenschmauß, Aalen
• 21. November, MUNICON,
München Flughafen
AutoForm engineering
Deutschland GmbH
Emil-Figge-Str. 76-80
44227 Dortmund
Tel.: +49 231 9742-320
Fax: +49 231 9742-322
www.autoform.com
AutoForm bietet Softwarelösungen für den Werkzeugbau und
die Blechumformung an. Deren Einsatz verbessert die Zuverlässigkeit in der Planung, reduziert die Anzahl der Werkzeugerprobungen und verkürzt die Tryout-Zeiten. Dies führt zu
höchster Qualität bei der Bauteil- und Werkzeugkonstruktion
und maximaler Verlässlichkeit in der Fertigung. Zudem werden
Pressenausfallzeiten und die Ausschussrate in der Fertigung
erheblich reduziert. Das Lieferspektrum wird abgerundet durch
maßgeschneiderte Trainings, Fortbildungen, konkreten Implementierungsprojekten und Consultingaktivitäten.
Softwaretrainings:
www.autoform.com/training
Fortbildung:
www.autoform.com/
fundamental-training
Consulting:
www.autoform.com/
consulting
Veranstaltungen:
www.autoform.com/events
ITI GmbH
Schweriner Straße 1
01067 Dresden
Tel.: 0351/260 50 0
Fax: 0351/260 50 155
Internet: www.iti.de
16. ITI Symposium
12. – 14.11.2013
CAE-Spezialist ITI lädt erneut zum Technologiekongress für Systemsimulation und Model Based Design nach Dresden ein. Mehr
als 40 Referenten namhafter Unternehmen und Institute wie
ABB, Aker Solution, BMW, Daimler, Fraunhofer IIS, Jaguar oder
Takraf berichten über innovative Applikationen und ressourcenschonende Lösungen aus Energie und Bergbau, Antriebs- und
Fluidtechnik sowie Automobiltechnik. Interaktive Workshops am
Tutorial-Tag sowie eine Ausstellung runden das Programm ab.
Veranstaltungsort:
Internationales Congress
Center Dresden
Ostra-Ufer 2
01067 Dresden
NAFeMS Deutschland,
Österreich, Schweiz GmbH
Osterham 23, 83233 Bernau
Tel.: 0 80 51 - 96 59 3 49
Fax: 0 80 51 - 96 74 3 37
E-Mail:
[email protected]
Internet: www.nafems.org
NAFEMS ist eine internationale, neutrale und unabhängige
Interessenvertretung der Anwender numerischer Simulationsmethoden (FeM, CFD, MkS, …) mit weltweit über 1.000 Mitgliedsunternehmen und -organisationen (Mitglieder erhalten
u. a. freie Seminarplätze, Literatur, Networking, etc.).
Neben Schulungen und Seminaren bietet NAFEMS im deutschsprachigen Raum auch ein kostenloses CAE-Magazin (www.
nafems.org/magazin) sowie eine Online-Jobbörse (www.
CAE-Stellenmarkt.de) an.
Schauen Sie vorbei, eine Mitgliedschaft lohnt sich bestimmt
auch für Ihr Unternehmen: www.nafems.org
CFD in der Systemsimulation
12.-13.11., Bamberg
„Best Practices“ in CAe
18.-19.11., Wiesbaden
CFD/FeM einführungskurse
CFD 20.-21.11./ FEM 20.-22.1.14
Verification & Validation
3.-4.12., Wiesbaden
NAFeMS Regionalkonferenz
20.-21.5.2014, Bamberg
Mesago
Messemanagement GmbH
Rotebühlstraße 83-85
70178 Stuttgart
Tel. +49 711 61946-828
Fax +49 711 61946-92
[email protected]
www.mesago.de/sps/
besucher
SPS IPC Drives – Führende Fachmesse
der elektrischen Automatisierung
Die SPS IPC zeigt die gesamte Vielfalt der elektrischen Automatisierung von einzelnen Komponenten bis hin zu kompletten
Systemlösungen. 1.500 nationale und internationale Aussteller
aller Unternehmensgrößen präsentieren ihre neuesten Produkte
und Lösungen, Innovationen und Trends. Parallel zur Messe findet der größte anwenderorientierte deutschsprachige Kongress
zur Automatisierungstechnik statt. Die Besucher haben die
Möglichkeit, ihr Wissen im Austausch mit Experten zu erweitern.
25.10. Bevel and Hypoid
Gears
26.-28.11. KISSsys
Advanced Training
Infos und Anmeldung
www.KISSsoft.AG
Mehr Details unter
www.coffee.de
Programm und Anmeldung unter
www.iti.de/symposium
26. – 28.11.2013
25. – 27.11.2014
Answers for automation!
Digital EnginEEring Magazin 08-2013
+++ Usergroups & Messen +++ Usergroups & Messen +++
80000
PLZ
+++ Roadshows & Marketing +++ Roadshows & Marketing +++ Roadshows & Marketing +++
Veranstaltungskalender | AkTUell | 009
010 | AkTUell | Veranstaltungskalender
Anbieter
90000
Usergroups & Messen
PLZ
Firma/Anschrift
Schwerpunkte
Termine
CD-adapco
Nürnberg Office
Nordostpark 3-5
90411 Nürnberg
Tel.: +49-911-94643-3
Fax: +49-911-94643-99
[email protected]
www.cd-adapco.com
Training Together. Supporting your needs.
Softwaretraining
www.cd-adapco.com/
training
CD-adapco bietet ein umfangreiches Schulungsangebot für
jedermann, ob Anfänger oder CFD- Branchenspezialist. Das
flexible Angebot an Kursen reicht vom traditionellen Schulungsunterricht in den Räumlichkeiten der Firma bis hin zu interaktiven Webinars sowie zu Videoaufnahmen zum Nachhören
im Internet. Weitere Details und Anmeldung finden Sie unter
www.cd-adapco.com/training
Webinars
www.cd-adapco.com/
browse/live_webinar
Veranstaltungen
www.cd-adapco.com/
browse/workshop
P i lz
D a n f o ss
Kostenloses
Tool ermittelt
Energiebedarf
Mit dem kostenlosen Programm VLT
Energy Box 2.1 von Danfoss können Planer und Betreiber einer Anlage mit Drehzahlregelung den Energieverbrauch im
Voraus berechnen: Nach Eingabe von
Anlagencharakteristik, Motordaten und
Lastzyklus gibt das Programm Auskunft.
Dabei kann der Betreiber auf hinterlegte
Lastprofile zugreifen und diese anpassen.
Zudem kann das Tool auch den Leistungsbedarf verschiedener anderer Regelverfahren vergleichen, beispielsweise Drosselregelung oder Betrieb mit
polumschaltbarem Motor. Dabei sind
auch die jeweiligen Kosten aufgeführt
und das Programm berücksichtigt nicht
nur die Anschaffung von Komponenten
(beispielsweise eines Frequenzumrichters), sondern auch die Kosten von Installation und Wartung. Eine grafische
Darstellung zeigt, wie schnell sich ein
drehzahlgeregeltes System amortisiert.
In der aktuellen Version kann das Tool
Kühltürme, Lüfter und Pumpensysteme
analysieren. Durch die integrierte Projektverwaltung lassen sich mehrere Projekte
parallel abwickeln. Lüfter und Pumpen
können in einem Projekt zusammengefasst und als Gesamtsystem betrachtet
werden.
Kostenloser Download auf www.
danfoss.de/vltenergybox.
Bild: Danfoss
Digital Engineering
EnginEEring Magazin
Magazin08-2013
08-2013
Digital
8/2013
Mit Systemlösungen auf der SPS
Zur Fachmesse sps ipc drives 2013 (26. bis 28.
November in Nürnberg) zeigt Pilz seine Neuheiten in Halle 9, Stand 370, unter anderem
aus den Bereichen Sensorik, Steuerungsund Antriebstechnik sowie Visualisierung.
Ein weiterer Schwerpunkt sind Dienstleistungen für die Maschinensicherheit.
Zu den Neuheiten im Bereich Sensorik gehören die Lichtschranken PSENopt „advanced“, die multifunktional für Muting, Blanking
und zur Kaskadierung einsetzbar sind. Dank
der neuen Software PSENopt tools lassen
sich die Lichtschranken ohne externe Hilfsmittel einfach installieren und bedienen.
Im Bereich Steuerungssysteme setzt Pilz
auf Offenheit: Mit den Familien der konfigurierbaren Steuerungssysteme PNOZmulti zeigt Pilz, wie Sicherheitslösungen standardisiert werden können. Dank der
Offenheit der Systeme lassen sich diese
an unterschiedliche Betriebssteuerungen
anschließen. Mit neuen Linkmodulen zur
Pilz stellt auf der sps ipc drives Lösungen für die
Bild: Pilz
Maschinensicherheit aus.
Dezentralisierung für die konfigurierbaren
Steuerungssysteme PNOZmulti 2 erhöht
Pilz die Flexibilität mit Blick auf die Größe
sowie die individuellen Anforderungen einer Applikation.
Basis für komplette Automatisierungslösungen sind die Steuerungen PSSuniversal
PLC im Automatisierungssystem PSS 4000.
Im Bereich der Antriebstechnik zeigt Pilz
eine Komplettlösung für die Sicherheit an
vertikalen Achsen.
A sc o n
Neue CAD-Schnittstellen integriert
Ascon, russischer Hersteller von CAD- und
PLM-Software, hat die CAD-Schnittstellen
von CoreTechnologie in seine CAD-Software
Kompas integriert, um gängige Nativ- und
Standard-Formate einlesen zu können.
Dank des ausgereiften 3D_Kernel_IO ist
CoreTechnologie(CT) heute ein führender
Anbieter von CAD-Schnittstellen zur Verarbeitung aktueller CAD-Formate. In dieser
dynamischen und sich permanent verändernden Branche arbeitet das CT-Entwicklungsteam permanent an Updates sei-
nes SDK (Software Developper Kit) sowie
funktionalen Erweiterungen und der Interoperabilität der Software. Durch eine Integration der 3D_Kernel_IO-API werden Informationen über B-REP und Baugruppen
sowie Historie, Features, PMI und Metadaten für alle unterstützten Formate verfügbar gemacht.
„CT ist stolz darauf, mit Ascon zusammenzuarbeiten“, erklärt Dominique Arnault, Geschäftsführer von CT und fügt hinzu: „Wir sehen Russland als einen dynamischen Markt.“
Trends & Technologien | Aktuell | 011
I S D G r o up m i t H i C A D
3Dconnexion
In neuer Form auf
der Blechexpo
Auf der Blechexpo (5. bis 8. November) in
Stuttgart zeigt der CAD- und PDM-/PLMAnbieter ISD (Halle 1, Stand 1300) eine
neue Version von HiCAD. Die Lösungen des
Anbieters decken die gesamte Prozesskette
in der Blechbearbeitung ab: Vom Entwurf
über die 3D-Konstruktion bis zur NC-Bearbeitung und zum fertigen Biegeteil.
Dabei bringt HiCAD blechspezifische
Funktionen mit: Beispielsweise Automatismen für Biegesimulation, Abwicklung
und zum Erstellen von Fertigungsunterlagen. Auf diese Weise lassen sich Produkte
schnell, kostengünstig und in hoher Qualität auf den Markt bringen – ob Halbzeug
oder komplexer Zusammenbau, ob aus
dünnwandigem Blech oder mit Wandstärken von 40 Millimetern und mehr. Auch
andere Software in der Prozesskette lässt
sich integrieren, insbesondere hat ISD eine
Kopplung für ERP-/PPS-Systeme umgesetzt,
mit der Unternehmen vorhandenes Wissen
Schluss mit Kabeln
HiCAD-Konstruktion eines Durchlaufofens von Van
Bild: ISD
Eck Metall-Techniek Nederland.
nutzen, Doppeleingaben vermeiden und
Fehler reduzieren. ISD hat HiCAD in neuer
Version mit Blick auf die Blechbearbeitung
weiterentwickelt. Beispielsweise lassen sich
nun Verbindungsbleche zwischen zwei
Kantenzügen automatisch erstellen oder
mehrere 3D-Körper in einem Arbeitsschritt
in Bleche umwandeln. Zudem sind DFXDateien automatisch exportierbar und die
Position des Biegewinkel-Textes lässt sich
nun besser einstellen. Letzteres führt zu einer optimierten Abstimmung mit der eingesetzten CAM-Software.
Weltmesse für Werkzeug- und Formenbau,
Design und Produktentwicklung
03. – 06. Dezember 2013
Frankfurt/Main, Messegelände
3Dconnexion bringt mit
der SpaceMouse Wireless die erste kabellose
3D-Maus auf den Markt.
Die Drahtlos-Variante
bietet die Vorteile einer
3D-Maus, jedoch ohne
störendes Kabel. Anwender können damit
Ohne Rattenschwanz: Erste kaihre 3D-Modelle oder bellose SpaceMouse der Welt.
ihre Kamera um sechs Bild: 3Dconnexion
Freiheitsgrade navigieren, während sie gleichzeitig mit der Standardmaus
daran arbeiten. Die SpaceMouse Wireless verfügt
über zwei große Tasten, eine optimierte 3Dconnexion-Cap sowie einen Micro-USB-Anschluss. Durch
2,4-Gigahertz-Funktechnologie arbeitet die neue kabellose 3D-Maus genauso präzise und zuverlässig wie
ihre kabelgebundenen Pendants. Ihr Lithium-IonenAkku hält bis zu einem Monat durch. Während des
Aufladens kann die SpaceMouse Wireless weiterhin
genutzt werden, denn das dafür vorgesehene MicroUSB-Kabel transportiert auch Daten zum Rechner.
20 Jahre EuroMold
“Von der Idee bis zur Serie”
Highlights 2013
Gastland: Italien
design + engineering forum
Leichtbau, Hybridtechnik,
Hydroformen, Rotationsformen
Thermoform Center
Innovation in 3D =
YOUplikate und DigiFabb
Eine Messe der DEMAT GmbH
Jetzt Messebesuch planen!
www.euromold.com
012 | Hardware & Peripherie | Publireportage – Workstations und Grafiklösungen
Ha r dwa r e fü r d i e pa r allele P r o duk t e n t w i cklu n g
Neue Aufgaben für die GPU
Farblose Texturen, einfarbig graue Hintergründe und Drahtgittermodelle auf flimmernder Röhre: Die Erinnerung
an den vergangenen Konstruktionsalltag wirkt blass vor dem, was heute alltäglich ist. Das hat auch einen ganz
profanen Einfluss auf die Kaufentscheidung von Ingenieurshardware.
P
erleffektlack, Chrome und Aluminium – Schatten, Glas und Sonnlicht,
das ganze in hoher Auflösung auf
die Rückprojektionswand verteilt
– wenn Produkte heute zu virtuellem Leben erwachen, sind Ingenieurskunst, Kreativität und Hardware am Werk. Hardware
bedeutet eine Workstation oder gar ein
Server-Verbund – alles Rechner. In den
Rechnern spielen seit Jahren die Komponenten Hauptprozessor und Grafikkarte
wichtige Rollen.
Dabei steigt der Reifegrad zusehends:
In den 1990ern reichte es, wenn die CADWorkstation 3D-Modelle als Drahtgitter
oder schattiert auf den Monitor brachte, zehn Jahre später folgten verbesserte
Schattierungen und erste Lichteffekte. Heute lassen sich realitätsnahe Modelle im perfekt
ausgeleuchteten
3D-Raum
drehen,
Zum Leben erweckt: Workstations
und Software nutzen die neuen
Funktionen der Grafikkarten.
wenden, hin- und herbewegen, ohne dass
die Grafik ruckelt.
Möglich machen das Funktionen wie
Ambient Occlusion (Umgebungsverdeckung). Sie schafft in Echtzeit realistische
Schatten. Um durchsichtige Objekte wirklichkeitsgetreu darzustellen, unterstützen
moderne Grafikkarten die Reihenfolgeunabhängige Transparenz (Order Independent Transparency – OIT).
Solche Funktionen basieren nicht etwa auf
dem so genannten Raytracing, bei dem man
einzelnen Lichtstrahlen (rays) folgt und deren Brechung und Absorbtion an den virtuellen Körpern berechnet. Sie bauen vielmehr
auf statistische Werte und laufen dadurch
deutlich schneller. Im Ergebnis können sich
diese Echtzeiteffekte durch gestiegene Rechenleistungen und Weiterentwicklungen
bei den Algorithmen mit Offline-Techniken
wie dem Raytracing messen.
Rechnen auf der Grafikkarte
Eine einzelne Grafikkarte erreicht heute Leistungen, die ein kompletter Supercomputer
um die Jahrtausendwende erbrachte. Denn
auf einem Grafikchip (GPU – Graphics Processing Unit) finden sich mittlerweile hunderte
oder gar tausende einzelne Rechenkerne.
Zum Vergleich: ein aktueller Hauptprozessor
(CPU) kommt auf 12 Kerne.
Damit sind Grafikchips bestens für parallele Berechnungen geeignet und arbeiten
Simulationen und Visualisierungen (auch
mittels Raytracing) schneller ab als die
CPU. Neben der eigentlichen Aufgabe,
Effekte und Modelle möglichst realistisch darzustellen, erledigen
Grafikprozessoren
des-
Publireportage – Workstations und Grafiklösungen | Hardware & Peripherie | 013
Die Funktion Order Independent Transparency (OIT) erlaubt einen Blick in die Baugruppe, ohne Details und
Tiefeneindruck zu verlieren – hier in PTC Creo.
halb zunehmend weitere Aufgaben im Rechenverbund von GPU und CPU.
Eine GPU unterstützt zwei Arten Gleitkommaoperationen: solche einfacher und solche doppelter Genauigkeit. Beim Raytracing
handelt es sich in der Regel um Operationen
einfacher Genauigkeit, während es bei FEModer CFD-Simulationen vorwiegend um
Operationen doppelter Genauigkeit geht.
Wichtig an dieser Stelle ist, dass die GPU
dabei nicht die CPU ersetzt. Beim Rendering
beispielsweise startet und organisiert die
CPU die Rechnung und lagert nur rechenintensive, parallelisierte Operationen auf die
GPU aus. Die Rechnung läuft dadurch von
wenigen Prozent bis zu zehn-, hundert- oder
gar tausendmal schneller. Aber es geht nicht
nur um den Zeitgewinn.
Eine CPU ist der Allzweckprozessor, auf
dem Betriebssystem und Applikationen
laufen. Macht er dies ohne weitere Unterstützung, bildet sich ein Flaschenhals. Sobald eine Software hohe Rechenleistung
Kleiner Supercomputer für den
Schreibtisch: Celsius M730 von
Fujitsu mit der AMD FirePro W7000.
fordert, ruckeln Bilder, und Programme
hängen schon beim Öffnen. Wenn die CPU
aber rechenintensive Aufgaben auf die GPU
verlagert, kann das System beispielsweise einen Render-Lauf oder eine Simulation
berechnen, während der Anwender weiter
produktiv im CAD-System arbeiten kann.
High End für Desktop und Server
AMD bietet professionelle Grafikkarten in
unterschiedlichen Leistungsklassen – von
der einfachen Grafikkarte für die DesktopCAD-Workstation bis hin zu High-End-Karten wie die FirePro S10000, die zwei GPU auf
einer Karte vereint und im Super-Computer-
Server-Verbund Simulations- und Rendering-Prozesse übernimmt.
Die meisten modernen Grafikkarten bieten bei Operationen einfacher Geschwindigkeit eine hohe Leistung. Jedoch sind
nicht alle Karten, die auf 3D-Grafik ausgelegt
sind, auch für Operationen doppelter Genauigkeit und damit für Simulationen optimiert. Insbesondere gilt das für Modelle der
Einsteiger- und Mittelklasse.
Die Leistung eines Prozessors lässt sich
messen, indem man feststellt, wie viele
Operationen er in einer Sekunde ausführt
OpenCL und OpenGL
Bei aktuellen Computern ist die Open Computing Language (OpenCL) wichtig, um die
einzelnen Prozessorkerne beim Rechnen zu koordinieren. Der offene Standard hilft
auch, die zahlreichen Kerne heutiger Grafikkarten in die Rechenprozesse einzubinden und bildet die Schnittstelle zwischen GPU und CAD-, CAM- oder CAE-Applikation.
Dabei beschränkt sich OpenCL nicht nur auf Grafikprozessoren, sondern läuft auf verschiedensten Prozessoren – Mehrkern-CPU, GPU oder so genannten APU (Advanced
Processing Units), eine Kombination aus CPU und GPU.
Verantwortlich für den Standard ist eine Non-Profit-Organisation, die neben OpenCL
auch die Open Graphics Library (OpenGL) entwickelt. Die OpenGL-Bibliothek enthält
Funktionen, die es erlauben, komplexe 3D-Szenen in Echtzeit darzustellen. Neben der
Standard-Bibliothek kann der Grafikkartenhersteller Erweiterungen definieren. OpenGL
ist sowohl im Betriebssystem verankert als auch Teil des Grafikkarten-Treibers. Zahlreiche CAD-, CAM- und CAE-Applikationen nutzen OpenGL als 2D- und 3D-Programmierschnittstelle.
014 | Hardware & Peripherie | Publireportage – Workstations und Grafiklösungen
Aufsitzen und los geht‘s: 3D-Modelle lassen sich mit aktueller Computertechnik in Szene setzen.
(FLOPS – floating-point operations per second). Eine Oberklasse-GPU bringt heute
Werte von einigen Tera-FLOPS. Wollte man
mittels aktueller Mehrkern-CPU einen solchen Wert erreichen, wäre eine sehr große
Zahl Prozessoren nötig. Das zeigt, wie leistungsfähig aktuelle GPU sind. Knackpunkt
sind aber auf die Anwendung zugeschnit-
Auch SolidWorks nutzt beim „Real View“ Funktionen der
Grafikkarte.
Die gleiche Szene ohne Real View. Digital Engineering Magazin 08-2013
Bilder: AMD
tene Treiber, die diese enorme Rechenleistung ausreizen zu können.
Auch der Arbeitsspeicher muss mitspielen und das komplette Rechen-Ergebnis aufnehmen können. Ist der Speicher voll, muss
die Aufgabe manchmal sogar komplett abgebrochen und erneut gerechnet werden.
Gerade FEM-Berechnungen erzeugen große
Datenmengen, aber auch beim Rendern von
Bildern mit Texturen, die echte Materialien
wie Holz, Gummi oder Chrome nachempfinden, ist der Speicher und dessen Anbindung
bei einfachen Systemen überfordert.
Supercomputer für den Schreibtisch
Eine Kombination für den Schreibtisch, mit
der sich die Vorteile der parallelen Prozesse nutzen lassen, ist beispielsweise eine
AMD-FirePro-W7000-GPU in einer FujitsuCelsius-M730-Workstation. Alle Grafikkarten der AMD-FirePro-W-Serie und auch die
M730 unterstützen den schnellen Standard
PCI Express 3.0 zur Anbindung der GPU. Die
Firepro W7000 bietet 4 GByte DDR5-RAM
und erreicht mit seinen 1.280 Kernen bei
einfacher Genauigkeit 2,4 Tera-FLOPS und
bei doppelter noch 152 Giga-FLOPS. Noch
leistungsfähiger sind die W8000 und die
W9000. Die AMD FirePro W9000 kommt mit
6 GByte Speicher auf 4 bei einfacher beziehungsweise 1 Tera-FLOPS bei doppelter
Genauigkeit.
Aber schon die W7000 verwandelt die
Celsius-M730-Workstation in einen Rechner für High-End-3D-CAD, Simulationen
und Rendering an der sich bis zu vier Schirme anschließen lassen. Um die Rechenleistung ausnutzen zu können, müssen auch
die weiteren Komponenten mitspielen – in
der M730 arbeitet eine Intel-Xeon-E5-CPU
mit bis zu 12 Kernen, unterstützt von bis zu
128 GByte Arbeitsspeicher.
Software im Zusammenspiel
Neben der Hardware muss auch die Software mitspielen und die Funktionen der
Grafikkarte und Workstation wie OIT oder
Ambient Occlusion nutzen. Deshalb arbeiten die Hardwarehersteller sehr eng mit Firmen wie Siemens PLM, Dassault Systems
und PTC zusammen.
Beispielsweise wurden PTC Creo und
SolidWorks auf die FirePro W7000 abgestimmt und zertifiziert. Das hat in der Praxis
den Vorteil, dass sich der Nutzer sicher sein
kann, dass die Software die Funktionen der
Grafikkarte voll ausschöpft.
Entscheidend für den Kauf
Mit den neuen Grafikchips muss sich beim
Kauf einer Workstation die Sichtweise ändern. Sollten bis dato Simulation oder Rendering ausgeführt werden, bedeutete das
meist zwangsläufig, eine zweite CPU einzukalkulieren oder diese auf einen Server oder
einen Server-Verbund auszulagern. Alternativ haben aktuelle Workstations – dank Multikern-Architektur und Zusatzfunktionen der
Grafikchips – die Fähigkeit, hochwertige 3DDarstellung und Berechnungen parallel abzuarbeiten. Ein integrierter Workflow ist so
je nach Anforderung auch auf einem Desktoprechner mit entsprechender Grafikkarte
möglich, sinnvoll und wirtschaftlich. jbi |
Weitere Informationen finden sich
unter www.fireprographics.com.
High Performance Computing (HPC) | Hardware & Peripherie | 015
I B M NeX t S cale
HPC für jedermann
Mit seiner NeXtScale-Plattform bietet IBM High Performance Computing
mit Standardkomponenten für das Rechenzentrum. Was das Besondere an
diesem System ist und für wen es sich eignet, verrät uns Jörg Dehnen,
Brand Manager IBM System x und BladeCenter.
DIGITAL ENGINEERING Magazin (DEM):
IBM bietet mit NeXtScale eine neue
Plattform für das High Performance
Computing (HPC) an. Was ist das Besondere an der NeXtScale-Architektur?
Jörg Dehnen: IBM NeXtScale ist eine neue,
flexible Computing-Plattform, die bis zu
drei Mal so viele Cores aufnehmen kann
wie gegenwärtige 1-U-Rack-Server. Damit
eignet sich das neue System besonders
für die derzeit am schnellsten wachsenden
Workloads wie beispielsweise Social Media,
Analytik, Technical Computing und CloudAnwendungen.
DEM: Für was steht der Begriff NeXtScale?
Jörg Dehnen: NeXtScale ist die neueste
Ergänzung des x86-Portfolios von IBM. Sie
wurde dafür entwickelt, Anwendungen mit
der Leistungskraft eines „Supercomputers“
in Rechenzentren laufen zu lassen – über
eine einfache, flexible und offene Architektur. Also die nächste Generation skalierbarer Systeme.
DEM: Für welche Anwendungen im
technischen Umfeld (Produktentwicklung, Simulation) ist das NeXtScale-Sys-
Jörg Dehnen, Brand Manager IBM System x und
BladeCenter bei IBM Deutschland.
tem gedacht beziehungsweise prädestiniert?
Jörg Dehnen: NeXtScale ist ideal für:
•g
roße Rechenzentren, die Effizienz, hohe
Core- Dichte und hohe Skalierbarkeit benötigen
•P
ublic-, Private- und Hybrid-Cloud-Infrastrukturen
•A
nalytik-Anwendungen wie Customer Relationship Management, Betriebsoptimierung, Risiko-/Finanz-Management
• Internet-Media-Anwendungen, zum Beispiel Online-Spiele und Video-Streaming
•H
ochauflösende Bildverarbeitung für Anwendungen, die von der Medizin bis hin
zu Öl- und Gas-Erkundung reichen
• „Abteilungsaufgaben“, bei denen eine Lösung die Ergebnisse bei Vorhersagen, Analysen, Design und Modelling von Aufgaben beschleunigen kann
DEM: Welche Technologien wurden in
NeXtScale implementiert?
Jörg Dehnen: NeXtScale unterstützt die
derzeit branchenweit schnellsten x86-Prozessoren und 1.866-MHz-Speicher und
kann bis zu 84 Systeme und bis zu 2.016
Prozessorkerne in einem Standard-EIA-19Zoll-Rack aufnehmen für eine einfache Integration in Rechenzentren.
Es nutzt Standard-Komponenten, auch
bei I/O-Karten und Top-of-Rack-NetzwerkSwitches. IBM bietet auch einen leistungsfähigen Software-Stack an, der auf NeXtScale läuft mit dem IBM General Parallel File
System, GPFS Storage Server, xCAT und Platform Computing. Damit stehen leistungsstarke Planungs- sowie Management- und
Optimierungswerkzeuge bereit.
DEM: Wie unterscheiden sich NeXtScaleSysteme von anderen HPC-Lösungen?
Jörg Dehnen: Die Vorteile von NeXtScale basieren auf einer Architektur, die auf
offenen Standards beruht, hohe Leistung
IBM NeXtScale ist bei allen IBM-Geschäftspartnern erhältlich. Beispielsweise bei transtec in Tübingen, Fokuspartner für HPC-Lösungen mit langjähriger Expertise im Technical-Computing-Umfeld.
und Effizienz liefert, und die so konzipiert
ist, dass sie sich nahtlos in Rechenzentren,
aktuelle Betriebspraktiken und x86-Tools integrieren lässt. Das NeXtScale-Design kann
Anwendern in ihren Betriebs- und Investitionsbudgets helfen, indem es ermöglicht,
sehr hohe Rechenleistung auf sehr kleinem
Stellplatz unterzubringen.
DEM: Gibt es spezielle Konfigurationen für ISV-Lösungen, zum Beispiel für
Simulationslösungen? Worin liegt dabei
der Kundennutzen?
Jörg Dehnen: Zusammen mit NeXtScale
sind neue Starter-Kits erhältlich, die es für
die Nutzer einfacher machen, viele der
marktüblichen Abteilungs-HPC-Lösungen
sowie kleine Cloud-Lösungen zu konfigurieren, beispielsweise Ansys, MPI-BLAST
und OpenStack.
DEM: Wie sieht es hinsichtlich der Erweiterbarkeit der NeXtScale-Systeme aus?
Jörg Dehnen: Das systemeigene Erweiterungskonzept ermöglicht es Benutzern, Funktionalität wie weiteren
Speicher, Grafikbeschleunigung oder CoProcessing flexibel hinzuzufügen – zum
Zeitpunkt der Lieferung oder in der Zukunft.
NeXtScale kann als einzelner Rechenknoten
bestellt werden, als ein leeres oder bereits
konfiguriertes Chassis oder in vollen Racks
als komplette vorgeprüfte IBM-IntelligentCluster-Lösung, die vollständig konfiguriert
und betriebsbereit geliefert wird.scale.
Die Fragen stellte Rainer Trummer, Chefredakteur
DIGITAL ENGINEERING Magazin.
Weitere Informationen zu IBM
NeXtScale und transtec finden Sie
unter http://bit.ly/nextscale
016 | Hardware & Peripherie | Workstations
M o b i le u n d s t a t i o n ä r e G e r ä t e fü r d i e P r o duk t e n t w i cklu n g
Neue Modelle
von Dell und HP
Während Dell neue Modelle für den mobilen und den stationären High-End-Bereich vorstellt, bringt HP die ersten
professionellen Monitore der Z-Serie heraus und bietet Einsteiger-Workstations zu PC-Preisen an.
Professionelle Hardware zu PCPreisen: Die Z230-Workstation
und die neuen Z-Displays.
Bild: HP
N
eben zwei neuen mobilen Workstations hat
Dell bei den Towern unter anderem das Modell Precision T7610,
eine der aktuell leistungsfähigsten TowerWorkstations, auf dem Markt gebracht.
Bei den neuen mobilen Workstations
M4800 und M6800 setzt Dell erstmals
15,6-Zoll-Quad-HD+-IGZO-Panels im Workstation-Markt ein und bringt optional die
10-Finger-Multitouch-Technologie in Kombi mit einem 17,3-Zoll-Display ins Spiel. Die
beiden bieten bis zu 16 GByte Arbeitsspeicher und Intel-Core-i5- und -i7-Prozessoren.
Um komplexen 3D-Aufgaben einschließlich Rendering und Simulation gewachsen
zu sein, sind die Systeme außerdem mit
AMD-FirePro- und Nvidia-Quadro-Professional-Grafikkarten ausgestattet. Den mit 8
GByte größten Grafikspeicher bietet dabei
die M6800 in der Konfiguration
mit der Nvidia-Quadro-K5100MGrafikkarte.
Die neuen Dell-Precision-Tower T3610, T5610 und T7610
werden mit Windows 8 ausgeliefert. Die Performance
der neuen Tower-Workstations ist für wissenschaftliche Analysen, professionelles Engineering
und komplexe 3D-Modellierung optimiert. Die
Dell Precision T3610 ist mit
einem Intel-Xeon-EinkernProzessor ausgestattet, die
T5610 mit einem Intel-XeonDual-Sockel. Die T7610 ist die
derzeit leistungsfähigste TowerWorkstation auf dem Markt und hat bis zu
512 GByte Arbeitsspeicher zu bieten. Sie
kann dann außerdem bis zu drei High-EndGrafikkarten aufnehmen, darunter bis zu
zwei Nvidia-Quadro-K6000-Karten.
HP – Profi-Monitore und PC-Preise
HP stellt neben den Profimonitoren der
neuen Z-Display-Familie Einsteigersysteme
der Z Workstation-Serie vor, die zu Preisen
wie ein PC zu haben sind.
Die Displays HP Z22i und Z24i IPS wurden in erster Linie für Ingenieure, Architekten, Grafiker und Fotografen entwickelt, die
hohen Wert auf präzise Bilddarstellung und
ein gutes Preis-Leistungsverhältnis legen.
Die neue Z230 Workstation, die HP als Tower oder im SFF (Small Form Factor) anbie-
tet, wurde gezielt für rechenintensive Anwendungen entwickelt. Im Einstiegsmodell
werkeln aktuelle Intel-Xeon-Prozessoren,
bis zu 32 GByte Arbeitsspeicher und Grafikkarten, die bis zu sechs unabhängige Monitore unterstützen und so ein dynamisches
und produktives Arbeitsumfeld schaffen.
Sie eignen sich insbesondere für Fachkräfte und Spezialisten sowie Konstrukteure und Grafiker, die Zuverlässigkeit bei niedrigem Preis verlangen. Konstrukteure, die
mit Anwendungen wie Autodesk AutoCAD
arbeiten, profitieren ebenso von den neuen
Funktionalitäten wie Fotografen, die Adobe
Photoshop nutzen.
Für die Z22i-Displays gibt HP Preise ab
225 Euro an und für die HP-Z24i-Monitore
Preise ab 368 Euro. Die Z230-Workstations
sollen als Quad-Core-Konfigurationen unjbi |
ter 1.000 Euro kosten. Neben neuen mobilen Workstations bringt Dell…
… unter anderem den T7610-Tower heraus – einer
der leistungsfähigsten Workstations auf dem Markt.
Bilder: Dell
Wissensmanagement in der Produktentwicklung | CAD & Design | 017
W i sse n u n d S i mula t i o n i n t eg r i e r e n
Transparent und
effizient konstruieren
Wenn Entwickler sofort sehen, wie Änderungen wirken, spart das Entwicklungszeit und verbessert die Qualität
der Konstruktionen. Intelligente und teilautomatisierte CAD-Methoden können ebenso helfen wie verknüpfte und
validierte CAE-Modelle. von Prof. Dr.-Ing. Martin Müller und Igor Sokrut
E
ntwickler haben es schwer: vielfältige Anforderungen, die sich gegenseitig beeinflussen, führen zu komplexen Entscheidungen. Ein Produkt
definiert sich über Gestaltmerkmale und
Produkteigenschaften, aus denen das Produktverhalten resultiert. Gestaltmerkmale
lassen sich im CAD-System über Parameter
festgelegen. Diese Parameter haben wesentlichen Einfluss auf die Produkteigenschaften wie Steifigkeit und Festigkeit.
Selbst wenn nur ein Wert zur Debatte
steht, etwa die Sickentiefe oder die Rippenhöhe eines Spritzgussteils, kann eine Änderung eine komplexe Entscheidung sein. Es
gilt, die aus dem Wert resultierenden Produkteigenschaften aus Sicht unterschiedlicher Anforderungen zu überprüfen und zu
bewerten. Wenig erfahrene Konstrukteure
müssen sich oft für die Entscheidung fehlende Informationen beschaffen. Schätzungen zufolge verbringt der durchschnittliche Entwickler ein Viertel seiner Arbeitszeit
auf der Suche nach Informationen.
Es gibt Eigenschaften, deren Beziehungen zur Gestalt
beschreibbar sind,
und Eigenschaften,
bei denen man zwar
weiß, dass sie einen
Einfluss haben, diesen aber nicht über
mathematische,
logische oder andere Beziehungen
beschreiben kann.
Anforderungen, die
aus Eigenschaften
mit
unbekannten
Beziehungen resultieren, müssen fast
immer durch Simulationen geprüft werden.
Mit dieser Herausforderung beschäftigt
sich eine Arbeitsgruppe am Institut für Fahrzeugbau Wolfsburg (IFBW) der Hochschule
für angewandte Wissenschaften Ostfalia. Der
vorliegende Artikel behandelt einen Ansatz
Bild 1: Der Ansatz: Das System unterstützt
den Konstrukteur bei der
Bauteilerstellung im CAD
mit Wissen.
Bild 2: CAD-integrierter
CAE-Prozess.
und ein Beispiel auf Basis des CAx-Systems
Catia V5 und des CAE-Systems Abaqus.
Problem Spezialistentum
Da Bauteil-Konstruktion und -Berechnung
häufig voneinander getrennt sind und auch
die eingesetzten Werkzeuge (CAD- und CAESoftware) nicht integriert arbeiten, müssen
Ergebnisse häufig über neutrale Datenformate und Protokolle ausgetauscht werden.
Das bedeutet, dass der Berechnungsingenieur nur begrenzt in der Lage ist, die Gestalt des Bauteils zu ändern. Oft weiß er auch
nicht, ob die Änderung zulässig wäre. Er liefert in der Regel nur das Simulationsergebnis und Änderungsempfehlungen an den
Konstrukteur. Der Konstrukteur kann die Wirkungen der folgenden Änderungen jedoch
nicht selbst analysieren.
Daraus folgt: „Geometrische Gestaltung
und strukturmechanische Auslegung eines
Bauteils sollte eine Person erledigen.“ Da-
018 | CAD & Design | Wissensmanagement in der Produktentwicklung
Bild 3: Analysemöglichkeiten und
Assoziativitätsgrad von Berechnungsmodellen in Catia V5.
bei können den Konstrukteur intelligente
CAD-Modelle mit CAD-integrierten Berechnungsmodellen unterstützen.
Know-how im CAD-Modell
Bestehende Lösungen des „Knowledge
Based Engineering“ (KBE) haben einen entscheidenden Nachteil: Die Software arbeitet oft rein automatisch. Makros bestimmen die Parameter über mathematische
oder logische Beziehungen und weisen
diese als feste Werte zu. Der Konstrukteur
hat nur einen eingeschränkten Einfluss auf
den Parameter. Die programmierte Wertzuweisung nimmt dem Konstrukteur die
Entscheidung ab. Das führt zu mangelnder Transparenz und zum Akzeptanzproblem. Denn der Konstrukteur verantwortet
auch die automatischen Entscheidungen
und muss diese verstehen, nachvollziehen
und vertreten können. Das IFBW arbeitet
darum an einer Lösung, die sowohl eine
gute Übersicht als auch eine variable, aber
gleichzeitig wissensunterstützte Parameterzuweisung ermöglichen soll (Bild 1).
Der Ansatz teilt und diskretisiert den Wertebereich eines Parameters und bildet damit Restriktionen aus verschiedenen Sichtweisen ab. Geplant ist die Verknüpfung
der Lösung mit dem CAD-Modell, um so
Grenzwerte auf dem Parameter ereignisorientiert abzuprüfen. Auf einen Blick wäre
klar, ob ein Kompromiss zu suchen ist oder
ob alle Anforderungen erfüllt sind.
Mit Automatismen zum CAD-Modell
Zu den automatisierten Lösungen gehören
Makro-Quellcodes, Templates und Kopiervorlagen (PowerCopies in CATIA V5). Auch
so genannte Reactions in CATIA V5 zählen
dazu: Ein bestimmtes Ereignis löst die „Reaktion“ aus, die ein Makro-Quellcode abarbeitet. Zudem helfen parametrierbare
CAD-Modelle, die weitreichende assoziative Verknüpfungen
Bild 4: Vergleich zwischen
enthalten. Ziel sollte
herkömmlicher Rippenkonsein, den Konstrukstruktion und neu entwickelter Methode.
teur von Routinetätigkeiten zu entlasten
und komplexes CADAnwenderwissen im
System abzubilden.
Mittels intelligenter
CAD-Modelle und wissensbasierter Kopiervorlagen soll er seine
Ideen schnell umsetzen und diese effizient
prüfen können.
Simulieren im CAD
Der Vorteil CAD-integrierter Berechnungen
ist die direkte Verknüpfung von Gestalt- und
Analysemodell (Bild 2). Das bedeutet, dass
sich bei Gestaltänderungen Teile des Berechnungsmodells (wie FE-Netz, Randbedingungen und Lasten) automatisch anpassen.
Dazu baut das Berechnungsmodell auf der
Geometrie auf. Das System prägt Lasten und
Randbedingungen intern auf die Netz-Knoten auf. Berechnungsspezialisten ist die Arbeit mit Geometrien zunächst ungewohnt
– jedoch ermöglicht dies, durch parametrisierte Geometrie auch das Berechnungsmodell indirekt zu parametrisieren. Bauteilvarianten lassen sich so mit weniger Aufwand
untersuchen. Optimierungsschleifen und
Funktionen wie Design of Experiments (DoE)
vervollständigen den Prozess, so dass sich
Parameter automatisch optimieren lassen.
Die Analyse im CAD-System Catia V5 ist
durch Abaqus for Catia (AFC) deutlich erweitert. In Bild 3 sind die Möglichkeiten in Kombination mit unterschiedlichen Produkten
und dem dazugehörigen Assoziativitätsgrad
dargestellt. Der Assoziativitätsgrad bewertet
den Umfang an verknüpfbaren FEM-Funktionalitäten mit Geometrien sowie die Update-Stabilität dieser Verknüpfungen.
Beispiel: Rippen gestalten
Um bei der Gestaltung von Verrippungen
bei Kunststoffteilen zu unterstützen, wurde ein Tool für Catia V5 entwickelt. Die Zielsetzung war, den Konstrukteur bei seinen
Entscheidungen zu unterstützen, ohne
ihm die Beurteilungskompetenz abzunehmen. Im Bild 4 ist der Vergleich zwischen
der herkömmlichen Konstruktion und der
neu entwickelten Methode der Rippengestaltung dargestellt. Hauptaugenmerk
liegt auf einer hohen Update-Stabilität
des Modells. Um vollständig die Verwendung von Begrenzungsflächen (Boundary
Representation – B-Rep) auszuschließen,
musste auf den Einsatz typischer Funktionen wie Verrundungen und Auszugsschrägen im Part Design verzichtet werden. Das Problem von B-Rep-Elementen
ist, dass eine Neupositionierung der Rippe
zum Verlust der Referenz und damit zum
Fehler führt.
Der untere Teil des Bildes zeigt, dass sich
eine Rippe mit der neuen Methode ohne
Updatefehler neu positionieren lässt. Zudem wird deutlich, dass auch die Referenzfläche ersetzt werden kann. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Strakflächen
austauschen, was im Entwicklungsprozess
häufig vorkommt. Darüber hinaus wurde
die Rippengestaltung so implementiert,
dass die Ausrichtung der Rippe der Haup-
Wissensmanagement in der Produktentwicklung | CAD & Design | 019
Bild 5: Problem der Rippenanbindung
tentformungsrichtung folgt und die Entformungsschrägen berücksichtigt werden.
Eine Herausforderung bei der Gestaltung stellt die Anbindung der Rippen dar
(Bild 5). Fertigungsgerecht ist ein Verhältnis von 0,6 bis 0,8 zwischen der Rippenstärke und der Stärke der zu versteifenden
Fläche. Im Modell sind entsprechende
Hinweise zur Information hinterlegt, die
ereignisorientiert angezeigt werden. Entscheidend ist jedoch die Kontrolle über
die Einhaltung des vorgegebenen Wanddickenverhältnisses. Bei gleicher Rippenstärke kann die überdeckte Fläche im Rippengrund sehr stark schwanken, was zu
lokalen Massenanhäufungen führt. Die
Überdeckung hängt von verschiedenen
Faktoren ab, etwa Rippenhöhe, Krümmung der zu versteifenden Fläche, Entformungsrichtung und -schräge.
Das Tool löst beim Update einer Rippe
ein Makro aus, das an mehreren Stellen entlang des Rippenverlaufs die überdeckende
Fläche misst. Wird der vorgegebene Wert
nicht eingehalten, passt das Makro die Rippenstärke an und führt die Messung erneut
durch. Dieser iterative Prozess setzt sich
solange fort, bis die Rippenstärke an allen
Stellen der Fertigung gerecht wird.
Zudem kann das Tool automatisiert
Rippen erzeugen und entfernen. In einer Skizze gibt der Konstrukteur lediglich
Rippenverläufe vor (Bild 6). Verlässt er die
Skizze, prüft das Tool, ob neue Rippen hinzugekommen sind oder bestehende entfernt wurden. Das Tool prüft auch, ob sich
Rippen schneiden oder ob sie einen zu
spitzen oder zu stumpfen Schnittwinkel
aufweisen. In diesem Fall könnten Massenanhäufungen auftreten. Erkennt das Tool
einen Schnitt, gibt es dem Anwender den
Winkel über eine Hinweismeldung an. Die Meldung enthält
auch, ab wann der Schnittwinkel kritisch ist. Über eine Option kann eine Rippenkreuzung
erzeugt oder bei einem zu spitzen Winkel ein Dom eingefügt
werden. Die Stärke des Doms
wird ebenfalls unter Beachtung
fertigungstechnischer Regeln
an die Kontur angepasst.
Eingefügte Rippen, Dome
und Rippenkreuzungen bleiben voll parametrisch-assoziativ aufgebaut. Sie lassen sich
also im Nachhinein neu positionieren sowie in der Höhe und
Breite anpassen. Die Hauptentformungsrichtung bleibt für alle Rippen
und Dome gleich.
Wie sich das Tool im Entwicklungsprozess einsetzen lässt, zeigt Bild 7. Nicht nur
die Gestalt der Rippen wurde nach fertigungstechnischen Gesichtspunkten optimiert, auch die gesamte Topologie hat
sich verändert.
In einem weiteren Entwicklungsschritt
soll das Tool automatisch Rippen bei der
Optimierung einfügen können.
Fazit
Die Kombination von intelligenten CADModellen und CAD-integrierter Berechnung bietet im Auslegungsprozess von
Bauteilen ein hohes Potenzial. Die komplexe Parametrisierung ganzer Modelle beziehungsweise von Gestaltmerkmalen macht
den Einsatz verknüpfter Berechnungsmodelle unumgänglich.
Der vorgestellte Ansatz bietet dem Konstrukteur die Möglichkeit, Gestaltänderungen vorzunehmen und gleichzeitig die
Wirkung dieser Änderungen auf die Eigenschaften der Bauteile zu analysieren.
Die Kombination verschiedener CAxMethoden verkürzt die Entwicklungszeit
und verbessert die Bauteilqualität. Bauteilvarianten lassen sich so mit geringem Aufwand analysieren und optimieren.
Denkbar ist eine Erweiterung des Tools
um eine Kostenkalkulation von Kunststoffbauteilen. Dies würde die direkten Auswirkungen der Konstruktion auf die Herstelljbi |
kosten aufzeigen. Prof. Dr.-Ing. Martin Müller und Dipl.-Ing. (FH) Igor Sokrut von der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften – Institut für Fahrzeugbau in Wolfsburg.
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Per Computermaus zum Kran
Anlagenplaner in der Automobilproduktion, Ingenieure im Planungsbüro und Generalanbieter sitzen lange an
einer detaillierten Planung und Konstruktion von Krananlagen und Handling-Systemen, bis alle Einzelteile passen.
Ein neues Konfigurations- und Visualisierungstool des Kranherstellers eepos soll helfen, wirtschaftlich zu arbeiten.
Von Dr. Martina Klug
S
chienenbahnen, Krane, Hubachsen
und Handhabungswerkzeuge sind
in Logistik und Produktion häufig
effizienter als Flurförderzeuge oder
als hochtechnisierte Roboter. Dies gilt insbesondere für flexible Kransysteme, die
sich mit Greifwerkzeugen unterschiedlicher
Hersteller vertragen.
Beispielsweise ist der AluminiumkranBaukasten des Herstellers eepos so ein
System. Besonders gefragt sind die Systeme in Branchen mit hoher Produktvarianz
beziehungsweise saisonalen Produktionsschwankungen. Ein Autohersteller baut
seine Handhabungssysteme nicht nur für
jedes neue Fahrzeugmodell um, sondern
passt diese auch mehrfach im Jahr an neue
Einbausituationen an. eepos-Leichtlaufkrane sind seit 2006 bei allen großen Automobilherstellern im Einsatz.
Schritt für Schritt zum Fehler
Für die Anlagenplaner im Ingenieurbüro
oder beim Generalanbieter gilt es, eine Vielzahl von Arbeitsschritten auszuführen: Sie
müssen Zeichnungen für Kundenangebote und interne Präsentationen anfertigen,
3-D-Modelle, Datenblätter und Fertigungsskizzen erstellen. Sie verwenden dazu ein
CAD-Programm, in dem zunächst jedes
Bauteil einzeln gezeichnet wird. Präsentation und alternative Bauweisen verschlingen
zusätzlich Zeit. Ist die Fertigungsskizze erstellt, folgt eine Stückliste. Je nach Anlagengröße kann diese mehrere Hundert Bauteile und Komponenten listen. Die Stückliste
erfordert daher ein akribisches Vorgehen
und ist häufig Quelle für Fehler und Missverständnisse bei der Umsetzung.
Klick um Klick zum Kran
Das Konfigurations- und Visualisierungstool
visio4D soll die Effizienz im Prozess deutlich
steigern. Volkhardt Mücher, Vertriebsleiter
bei eepos, erläutert: „In der Planungssoftware sind sämtliche Komponenten und
Bauteile unseres Alu-Kranbaukastens als
3D-Rendering mit allen Abmessungen und
Konfigurations- und Visualisierungstools | CAD & Design | 021
• Wie viele Aufhängungspunkte benötige
ich bei einer bestimmten Profilstärke, um
dauerhaft einen sicheren Transport der
Lasten zu gewährleisten?
• Können die notwendigen Aufhängungen
an den entsprechenden Punkten der Hallendecke installiert werden und ist eine
entsprechende Medienversorgung an der
gewünschten Stelle problemlos möglich?
Alle Kranbauteile sind in 3D hinterlegt und lassen sich mittels Drag and Drop individuell zusammenfügen.
Eigenschaften in einer Bauteilbibliothek
hinterlegt. So kann sich der Anwender das
von ihm benötigte System mit wenigen
Eingaben und Klicks zusammenstellen.“
Zunächst berechnet der Anwender mittels eines von eepos bereitgestellten Auslegungstools die technischen Anforderungen an sein Kran- beziehungsweise
Handling-System. Grundlage der Berechnung sind Länge und Art der Kranbahn, die
Lasten und geplante Aufhängungsabstände. Ergebnisse sind Profilstärken, benötigte
Meter Kabel sowie die notwendige Anzahl
Kabelwagen an Kran und Brücke.
Nun kann der Anlagenplaner das benötigte System in visio4D bis ins Detail planen und in jeder gewünschten Ansicht
und Perspektive visualisieren. Einzelne
Bauteile kann er per Drag and Drop in die
Visualisierung ziehen und so die Krankonfiguration gemäß Anforderungen erstellen. Entsprechend der Berechnung wählt
er zu Beginn eine von fünf verschiedenen Profilstärken für die Schienen aus und
gibt deren Länge an. Mehrfach benötigte
Bauteile kopiert er per Mausklick und verschiebt sie an die gewünschte Stelle. Auch
verschiedene Szenarien kann der Planer
auf diese Weise mit geringem Aufwand
durchspielen.
Stücklisten zur Bestellung von Bauteilen
erzeugt visio4D im Anschluss vollautomatisch. Fehler und Missverständnisse sind nahezu ausgeschlossen.
Freie Fahrt durch die Anlage
Mit Kamerafahrten um die visualisierten
Anlagen kann der Anwender einschätzen,
wie sich das geplante System in seine künftige Umgebung einfügt. Zudem sind alle
Planungsdaten und Konstruktionszeichnungen einsehbar. So kann der Anwender
prüfen, ob das Kransystem kompatibel mit
vorhandenen Hubgeräten ist.
Nach Abschluss der Planung ist man in der
Lage, 2D- und 3D-Visualisierungen des konfigurierten Krans oder Handling-Systems in
alle gängigen Formate zu exportieren und
sie beispielsweise für Präsentationen und
Abstimmungen im Beschaffungsprozess zu
nutzen. Die Konstruktionen lassen sich in
einem Katalog archivieren.
Fazit
Für den Anlagenkonstrukteur war die Planung eines Kran- oder Handling-Systems
bisher mit zahlreichen manuellen Arbeitsschritten verbunden. Das Konfigurationsund Visualisierungstool visio4D vereinfacht
und teilautomatisiert diese Aufgabe und
führt zu einer messbaren Zeit- und Kostenersparnis. Darüber hinaus erleichtert
die Visualisierung Entscheidungen. Die automatische Stückliste vereinfacht den Bejbi |
schaffungsprozess deutlich. Dr. Martina Klug ist Geschäftsführerin
bei klugmarketing & pr in Friedberg.
Gedanken vor Computermaus
Auch wenn die Handhabung des Softwaretools einfach und intuitiv ist, profitiert
der Planer insbesondere dann, wenn er
zielgerichtet an die Planung des Kran- oder
Handling-Systems geht. Zunächst sollte
sich der Planer folgende Fragen stellen: „Was
will ich an welcher Stelle handhaben und
wie flexibel muss ich dabei – auch langfristig betrachtet – sein?“ Erst wenn diese fast
banale Frage zufriedenstellend für alle Beteiligten im eigenen Hause beantwortet ist,
ist es sinnvoll, das Kransystem zu konstruieren, denn erst dann kann es genau den gewünschten Anforderungen entsprechen. Mit visio4D lassen sich komplette Kran- und Handling-Anlagen
Im nächsten Schritt gilt es, die räumliche von eepos inklusive Stücklisten planen.
Situation des künftigen
Anlagenstandorts zu betrachten und einige „harte Fakten“ abzuklären:
• Über welche Strecke
soll das System Lasten
transportieren?
AUCH BEIM
DATENAUSTAUSCH
• Wie schwer ist die Maximallast, die transporVORNEWEG FAHREN.
tiert werden muss?
• Wird ein manuelles SysengDAX – eine Lösung der DAXware Produktfamilie.
tem benötigt oder eines, das den MitarbeiDatenaustausch über OFTP, OFTP2, FTP und
Internetportal mit ENGDAT und weiteren Zusatzmodulen
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022 | Simulation & Visualisierung | Engineering-Know-how
B eu r t e i lu n g kav i t a t i o n sgef ä h r de t e r G e o me t r i e n
Mit Simulation gegen
Krater und Lärm
Dampfblasen im System können beispielweise Kreiselpumpen schädigen und zerstören. Simulation hilft gegen die
kleinen Zerstörer, ist aber aufwendig – bis jetzt. An der Hochschule Aalen wurde nun ein besonders effizienter Weg
erdacht, Kavitation zu vermeiden. von Prof. Dr.-Ing. Markus Kley, Laszlo Ritzel und Christof Bartkowiak
Kavitationserosion
an einer Schiffsschaube.
D
ampfblasen bilden sich vor allem bei bestimmten Strömungsverhältnissen in Laufrädern von
Kreiselpumpen, Einspritzventilen,
Drosseln oder an Schiffsschrauben. Die Folgen sind Geräusche, Schwingungen und
Erosion (Materialabtrag). Auch der Wirkungsgrad des Systems kann leiden.
Bei Kavitation fällt der statische Druck lokal unter den Dampfdruck der Flüssigkeit.
Dadurch ändert die Flüssigkeit ihren Aggregatszustand und wird zu Gas, das als
Dampfblasen mit der Strömung transportiert wird. In Gebieten höheren statischen
Drucks kollabieren die Blasen. Implodieren
sie in der Nähe einer Wand, kann nicht ausreichend Flüssigkeit nachfließen. Es entstehen hohe Geschwindigkeitsspitzen in
Richtung der Wand. Diese Impulse, auch
Mikrojets genannt, können am Werkstoff
der Wand lokal Drücke von mehreren 1.000
bar und Temperaturen von mehr als 10.000
Kelvin erzeugen. Die Folgen sind kleine
Höhlen und Krater im Material.
Eine Phase reicht
Um Kavitation in der numerischen Strömungsberechnung korrekt abzubilden,
sind mehrphasige Strömungssimulationen erforderlich. Hierbei werden die flüssige Phase, die dampfförmige Phase und
gegebenenfalls ungelöste Gase modelliert. Die Modellierung von Kavitation erfordert eine hohe Rechenleistung und stabile numerische Methoden. Deshalb lässt
sie sich mit Hilfe der numerischen Strömungsberechnung nur begrenzt lokalisieren und untersuchen.
Im Folgenden ist eine effiziente Methode dargestellt, um Entstehungsbereiche
zu lokalisieren und um herauszufinden,
welche Geometrievarianten und Betriebs-
zustände zur Kavitation neigen. Grundlage
ist der statische Druck in einer einphasigen Strömungssimulation. Die einphasige
Simulation spart gegenüber einer mehrphasigen Berechnung bis zu 25 Prozent
Rechenzeit. Besonders für komplexe Strömungszustände lässt sich der rechnerische
Aufwand verringern. Bei der Optimierung
einer Wasserturbine beispielsweise erhält
der Anwender eine effiziente Möglichkeit
abzuschätzen, welchen Einfluss verschiedene Geometrieparameter auf die Neigung zur Kavitation haben.
Für eine genaue Lokalisierung der Bereiche, bei der eine werkstoffschädigende
Kavitationserosion auftritt, ist eine weitere
Methode dargestellt, die die Dampfblasenbereiche aus der mehrphasigen Simulation mit Strömungsvektoren überlagert,
die die Strömungsrichtung darstellen.
Hierbei lässt sich beobachten, ob Dampfblasen im inneren Strömungsfeld oder in
Wandnähe implodieren. Nur wandnahe
Implosionen können zu einer Werkstoffschädigung führen.
Dampfblasen lokalisieren
Am Beispiel einer Drossel werden im Folgendem unterschiedliche Kavitationszustände betrachtet. Hierfür wird auf einer
Seite der Drossel ein Druck aufgebracht.
Entsprechend dem Gegendruck auf der
anderen Seite der Drossel stellt sich ein
Massenstrom ein. Für den Nachweis der
Wirksamkeit der Methode werden sowohl
einphasige als auch mehrphasige Simulationen durchgeführt. In der einphasigen
Strömungssimulation kann kein Phasen-
Engineering-Know-how | Simulation & Visualisierung | 023
übergang stattfinden. Sinkt
der statische Druck bei einer
einphasigen Strömungssimulation unter den realen
Dampfdruck des Strömungsmediums, ergeben sich in
diesem Bereich unphysikalische Drücke von unter null
bar Absolutdruck. Damit der
Druck unphysikalische Werte annehmen kann, muss in
der Simulation das Betriebsmedium als inkompressibel modelliert werden. Tritt
in der realen Strömung ein
Dichtesprung auf, beispielsweise durch Dampfblasen,
so nimmt in diesem Bereich
bei einer inkompressiblen Bild 1: Einphasige und mehrphasige Strömungssimulation bei einer Druckdifferenz von 56 bar und 90 bar.
Simulation der Absolutdruck
negative Werte an, um die
Bedingung der Massenerhaltung (Konser- Diese Methode lässt sich auf alle Strömungs- eine genauere Beurteilung sind mehrphasivativität) im System zu erfüllen.
simulationen übertragen, um verschiedene ge Simulationen notwendig, um die DampfDa der Solver für die Berechnung der Geometrievarianten und Betriebspunkte blasenbewegung ermitteln zu können und
Massenerhaltung mit Relativdruck rech- mit einer einphasigen Simulation hinsicht- Bereiche mit werkstoffschädigender Kavitajbi |
net, liefert dieser bei negativem Absolut- lich des Dampfvolumengehaltes relativ zu- tionserosion zu lokalisieren. druck keinen Fehler. Dieser Druckabfall einander zu beurteilen.
kann je nach Ausprägung der DampfblaProf. Dr.-Ing. Markus Kley, Schwerpunkte Antriebssenentstehung beliebig hohe negative Wirkung beurteilen
technik und Abwärmenutzung;
Werte annehmen. In der mehrphasigen Um zu beurteilen, ob die Dampfblasen Laszlo Ritzel (M. Eng.) ist Mitarbeiter Schwerpunkt
Strömungssimulationen lässt sich der Pha- das Bauteil schädigen, wird in der mehr- Strömungsmaschinen;
Christof Bartkowiak (B. Eng.) ist Mitarbeiter Schwersensprung abbilden. Somit tritt im Strö- phasigen Simulation das Dampfvolumen punkt Strömungsberechnung;
mungsfeld das Medium sowohl in flüssig mit Strömungsvektoren überlagert, um alle an der Hochschule Aalen.
als auch in gasförmig auf. In der Simula- die Fließrichtung der Dampfblasen zu betion werden die Volumenanteile der bei- stimmen (Bild 2). Hierdurch kann der
den Phasen dargestellt. Während blaue Anwender beurteilen, ob DampfblaBereiche anzeigen, dass entsprechende sen in Wandnähe implodieren und
Rechenzellen vollständig mit Dampf ge- das Bauteil durch Kavitationserosifüllt sind, stellen rote und transparente on beschädigen. Es zeigt sich, dass
Bereiche die flüssige Phase des Mediums bei einer geringen Druckdifferenz an
dar. Der Bereich dazwischen bildet das der Drossel diese Gefahr gering ist.
Phasengemisch ab. Wie die Abbildungen Mit steigender Druckdifferenz lässt
des Drosselmodells zeigen (Bild 1), lässt sich anhand der Vektoren erkennen,
sich anhand des Betrags des Unterdrucks dass die Strömung die Dampfblasen
sowohl der Bereich, in dem Dampfblasen in Richtung Wand transportiert. Die
auftreten, lokalisieren, als auch die relative Gefahr nimmt zu, dass Blasen in der
Größe des Kavitationsgebietes beurteilen. Nähe der Wand implodieren und das
Bei einer Erhöhung der Druckdifferenz von Bauteil schädigen.
56 bar auf 90 bar fällt der statische Druck
in der einphasigen Simulation von -17 bar Fazit
auf -89 bar. In der mehrphasigen Simulati- Für eine schnelle Lokalisierung und
on ist zu erkennen, dass bei derselben Er- Abschätzung der Kavitationsneigung
höhung der Volumenanteil der dampfför- unterschiedlicher Geometrievarianten
migen Phase im Strömungsfeld zunimmt. und Betriebspunkte reicht im WesentAußerdem stimmt der Bereich mit dem lichen eine einphasige Simulation aus,
höchsten Abfall des Absolutdrucks aus da ausschließlich der statische Druck
der einphasigen Simulation mit dem der betrachtet wird. Hierbei können die krimehrphasigen überein, in dem die Dampf- tischen Bereiche in der Geometrie loka- Bild 2: Überlagerung der Dampfblasenbereiche mit Strömungsvektoren.
Bilder: Hochschule Aalen.
blasen entstehen.
lisiert und gezielt optimiert werden. Für Digital Engineering Magazin 08-2013
024 | Product Lifecycle Management | Maschinensicherheit
R i s i k o beu r t e i lu n g u n d C E - K e n n ze i c h n u n g i n d i e K o n s t r uk t i o n i n t eg r i e r t
An einem Strang
Beim Automatisierer robomotion arbeiten Konstrukteure und technische Dokumentation für die Risikobeurteilung
eng zusammen. Unterstützung erhalten sie von der Software für CE-Kennzeichnung Docufy Machine Safety.
Das webbasierte System verzahnt die Risikobeurteilung optimal mit dem Engineering-Prozess, indem sie Schritt
für Schritt durch die Risikobeurteilung führt.
robomotion – Entwicklungsdienstleister für Robotertechnik und Automatisierung.
D
ie bisher eingesetzten Methoden
zur Risikobeurteilung stoßen an
ihre Grenzen: Die Rechtskonformität ist meist ungewiss. Gleichzeitig sind Aufwand und Kosten für die Risikobeurteilungen „Marke Eigenbau“ oft hoch.
Dabei sind Maschinensicherheit und CEKennzeichnung für immer mehr Unternehmen eine Marktzugangsbedingung.
Viele Maschinen- und Anlagenbauer nehmen das zum Anlass, auf eine professionelle Software umzusteigen. Beispielsweise die
Firma robomotion aus Leinfelden-Echterdingen, die seit Anfang 2012 die webbasierte
Lösung Docufy Machine Safety nutzt.
„Immer mehr Unternehmen achten beim
Kauf einer Anlage darauf, ob eine Risikobeurteilung vorliegt. Teilweise wird diese sogar explizit in den Lastenheften verlangt“,
erläutert Jens Rippel, verantwortlich für die
technische Dokumentation bei robomotion. Gerade bei großen Unternehmen ist
eine einwandfreie Risikobeurteilung mittlerweile oft Bedingung für die Vergabe eines Auftrags.
Ende 2011 entschied sich das Unternehmen, die bisher eingesetzten Word- und
Excel-Dateien durch eine professionelle
Lösung zu ersetzen. Nicht nur die Einsparungen bei Zeit und Kosten, sondern auch
die zunehmenden Anforderungen an Risikobeurteilungen waren Gründe für den
Umstieg. Seit Anfang 2012 läuft die neue
Lösung. In den ersten zwölf Monaten nach
dem Umstieg erstellte das Unternehmen
acht Risikobeurteilungen.
Beurteilung als Teil der Konstruktion
Die große Herausforderung bestand bei robomotion darin, die Risikobeurteilung besser in den Konstruktionsprozess zu integrieren. Vor Einführung von Docufy Machine
Safety fertigte Rippel die Risikobeurteilungen allein an. Dieser Schritt erfolgte meist
nach Abschluss der Konstruktionsarbeiten. Er musste Schritt für Schritt rekapitulieren und mit dem jeweiligen Konstrukteur
mögliche Risiken im Nachhinein ermitteln.
„Mit der Software können wir die Risikobeurteilung schon bei der Konstruktion einer
Anlage erstellen. Die mechanischen Konstrukteure und die Mitarbeiter der Elektroplanung fertigen die Risikobeurteilung parallel
zur Konstruktion an und pflegen Schritt für
Schritt alle relevanten Informationen in das
webbasierte System ein“, erklärt Rippel. Ende
2012 erwarb robomotion eine zweite Lizenz.
„Nun ist es möglich, dass mehrere Mitarbeiter und auch zwei gleichzeitig mit dem Programm arbeiten – Konstruktion und Risikobeurteilung können nun problemlos parallel
erfolgen“, so Rippel. Derzeit arbeiten neben
Jens Rippel noch drei Kollegen aus der Konstruktionsabteilung mit der Software.
Dieses parallele Arbeiten bringt gleich
mehrere Vorteile: Da der Konstruktionsprozess nicht nachträglich aufgerollt werden
muss, sinkt der Aufwand sowohl im Bereich technische Dokumentation als auch
bei den Konstrukteuren. Durch die zeitgleiche Risikobeurteilung ist es nun möglich, Gefahrenquellen sofort zu eliminieren.
„Vor allem aber hat der Einsatz von Docufy Machine Safety dazu geführt, dass die
Konstrukteure die Risikobeurteilung nicht
mehr nur als notwendiges Übel ansehen,
sondern dass sie viel bewusster auf mögliche Risiken achten. Früher haben wir bei
der Beurteilung der fertigen Konstruktion
manchmal Gefahrenquellen gefunden, die
dem Konstrukteur anfangs nicht bewusst
waren. Seit der Einführung der Software ist
das Thema Maschinensicherheit viel besser
in den Köpfen unserer Konstrukteure verankert“, fügt Rippel hinzu.
Fehler reduzieren
„Mit Excel und Word war es für uns immer
sehr schwierig, die einschlägigen Normen
Maschinensicherheit | Product Lifecycle Management | 025
und Richtlinien zu erfüllen“, blickt Rippel
zurück. Denn bei der Konzeption neuer
Anlagen greift robomotion häufig auf vorhandene Baugruppen und Komponenten
zurück. Die Risikobeurteilungen wurden jeweils von Liste zu Liste weiterkopiert. „Das
war nicht nur kompliziert und aufwändig,
sondern führte auch häufig zu Fehlern. Da
für eine Anlage meist mehrere Excel-Tabellen herangezogen wurden, ging schnell
die Übersicht verloren. Oft war unklar, was
wann ausgefüllt werden muss. Zudem gab
es keine Gewähr, dass auch wirklich alle relevanten Inhalte übernommen wurden“, erinnert sich Rippel.
Docufy Machine Safety hingegen bietet
maximale Rechtskonformität durch Kopiervorlagen. Ist einmal ein Konzept erstellt,
wie die Sicherheit einer Anlage gewährleistet werden kann, kann man dieses Prinzip
mit den Kopiervorlagen auf weitere Anlagen anwenden. Zudem führt die Software
die Nutzer Schritt für Schritt durch den Beurteilungsprozess, so dass auch wirklich alle
wichtigen Bestandteile enthalten sind.
Zeit sparen
Mit der Software senkt robomotion den
Aufwand für die Risikobeurteilungen. „Wir
haben den Zeitaufwand dank der Lösung
etwa auf die Hälfte reduziert“, freut sich
Rippel. Zeit spart zunächst das parallele
Arbeiten an der Risikobeurteilung. Zudem
reduziert der modulare Aufbau der Software den Aufwand. Risikobeurteilungen
für Baugruppen lassen sich speichern und
einfach wiederverwenden. Außerdem „gibt
die Software am Schluss automatisch eine
Konformitätserklärung in einem sauberen
Layout aus. Wir müssen nicht jedes Mal händisch formatieren – und alle unsere Risikobeurteilungen sehen einheitlich aus.“ Auch
der optische Eindruck ist nicht zu unter-
Docufy Machine
Safety ist eine
Webapplikation.
schätzen. Man traut einem Unternehmen,
das eine professionelle Dokumentation zu
seinen Anlagen liefert, auch eher eine professionelle Arbeitsweise bei der Konstruktion einer Maschine zu.
Als weitere Vorteile kann robomotion die
Schnittstelle zu SISTEMA nutzen. Denn Projekte und die entsprechenden Sicherheitsfunktionen werden nun automatisch in
SISTEMA generiert. Das mühsame Suchen
in Excel-Tabellen entfällt, denn die Dokumentation eines Projekts wird einfach aus
Docufy Machine Safety übernommen. Im
Gegenzug importiert die Software die bearbeitete SISTEMA-Datei inklusive dem erreichten Performance Level für alle steuerungstechnischen Maßnahmen und führt
es in der Risikobeurteilung mit auf. „Das
alles spart Zeit und reduziert Fehler“, fasst
Rippel zusammen.
Leicht einsteigen
Für robomotion war eine Software wichtig,
die einfach und ohne großen Schulungsaufwand zu bedienen ist. Bevor sich das
Unternehmen entschied, testete es das Programm 60 Tage – kostenlos und unverbindlich. „Wir konnten die Software sofort, ohne
Schulung oder umfangreiche Einarbeitung
nutzen – was besonders für unsere Kons
Die Software führt Schritt für Schritt durch den Prozess der RisikoBilder: Docufy
beurteilung.
trukteure sehr wichtig war. Das Programm
ist nahezu selbsterklärend und leitet den
Nutzer schrittweise durch den Prozess“, erinnert sich Rippel.
Auch die einfache Installation im Haus
und die problemlose Integration in die IT
von robomotion sprachen für die Software:
„Es kam uns sehr entgegen, dass Docufy
Machine Safety eine Webapplikation ist, bei
der sich unsere Mitarbeiter ohne größeren
administrativen Aufwand einfach einloggen können.“, kommentiert Rippel. jbi |
026 | Product Lifecycle Management | Luft- und Raumfahrtindustrie
C I M D a t abase i m E i n sa t z be i B r o e t je - A u t o ma t i o n
Prozesssicherheit
durch PDM
Broetje-Automation ist auf die Montage von Flugzeugen spezialisiert. Für die
optimale Zusammenarbeit der Entwicklung mit anderen Abteilungen und
externen Ingenieurbüros setzt der Tier-1-Supplier der großen Flugzeughersteller die PDM/PLM-Lösung CIM Database ein. von Michael Wendenburg
Broetje-Automation stellt Maschinen und schlüsselfertige Produktionsanlagen für die Flugzeugmontage her.
B
eim Zusammenbau eines Flugzeugs
gilt es, große Bauteile wie Rumpfschalen, Leitwerke oder Flügel exakt zueinander zu positionieren und
präzise zu bearbeiten. Dies ist die Domäne der in Wiefelstede bei Oldenburg ansässigen Firma Broetje-Automation. Das
Leistungsportfolio umfasst das gesamte
in der Luftfahrtindustrie erforderliche Prozess-, Fertigungs-, Verbindungs-, und Automatisierungs-Know-how: Dazu zählen die
klassischen Nietmaschinen wie auch die
Beherrschung neuester alternativer Verbindungstechnik und der Einsatz von Faserverbundwerkstoffen.
„Unsere Maschinen sehen zwar ähnlich
aus, sind aber Unikate, weil wir Werkzeugköpfe und andere entscheidende Komponenten an die zu bearbeitenden Bautei-
le anpassen müssen“, sagt Stephan Kropf,
Manager Mechanical Design CAD/PDMSystembetreuung bei Broetje-Automation.
„Natürlich versuchen wir, das Engineering
bei Kundenprojekten durch eine stärkere
Standardisierung zu minimieren, um unsere Anlagen kostengünstiger anbieten und
schneller liefern zu können.“
200 Anwender im System
Hier setzt das Unternehmen auf die PDM/
PLM-Lösung CIM Database. Sie wird heute
nicht nur von den Entwicklern und Kon
strukteuren, sondern auch in den Bereichen Einkauf, Arbeitsvorbereitung und
Vertrieb als zentrale Informationsplattform
genutzt. Insgesamt greifen mittlerweile
mehr als 200 Anwender auf das System zu.
Der Anstoß zur PDM-Einführung kam aus
der Konstruktion. Wie viele ihrer Auftraggeber arbeitet Broetje-Automation mit
dem CAD-System CATIA V5, das an den
Standorten Wiefelstede und Jaderberg
auf über 50 Arbeitsplätzen installiert ist.
Vorrangig war die geltungssichere CATIADatenverwaltung, weil bei größeren Kundenprojekten die Gefahr bestand, dass
sich die Konstrukteure ihre CAD-Daten gegenseitig überschreiben. Die lagen bisher
auf einem Fileserver und konnten deshalb
beim Auschecken nicht schreibgeschützt
und beim Einchecken nicht automatisch
versioniert werden.
Die Konstrukteure favorisierten zunächst
ein CAD-nahes Datenmanagementsystem.
Die Anforderungen an die einzusetzende
Lösung erweiterten sich allerdings im Laufe
der Systemauswahl. „Wir wollten nicht nur
CAD-Daten, sondern auch andere Dokumente mit Status und Rechten verwalten
und den gesamten Informationsfluss steuern können“, erläutert Marcus Hartmann,
der als externer Berater an der Systemauswahl beteiligt war.
Systemauswahl
Das Projektteam nahm dann drei Systeme
in die engere Wahl: „CIM Database überzeugte uns durch sein Multi-CAD-Datenmanagement nicht nur im Bereich Mechanik, sondern auch E-Technik. Zudem sprach
dessen Bedienung für den Einsatz auch als
unternehmensweites Dokumentenmanagementsystem“, erklärt Hartmann. „Ein zusätzlicher und entscheidender Nutzen war
für uns das integrierte Projektmanagement
mit der Möglichkeit, Checkpunkte für das
Konstruktions-Controlling zu definieren.“
Im PDM-System wird jetzt grundsätzlich
ein Projekt angelegt, bevor Konstrukteure
Baugruppen zu einem neuen Auftrag einchecken können. Und um den Arbeitsfortschritt kontrollieren zu können, wird in der
Projektstruktur mit Issues (Offene Punkte)
und Checklisten für die Erstfreigabe gearbeitet.
Broetje-Automation rollte das PDM-System nicht gleich unternehmensweit aus,
sondern startete mit zwei anspruchsvollen
Pilotprojekten – eines davon war die Entwicklung einer Fertigungslinie für den Airbus 350, die an drei verschiedenen Standorten installiert werden soll. Die ersten
Erfahrungen waren so positiv, dass man
sich entschloss, den Funktionsumfang der
Lösung um Workflows zu erweitern, beispielsweise für die Freigabe, und sie grundsätzlich für alle neuen Projekte zu nutzen.
Luft- und Raumfahrtindustrie | Product Lifecycle Management | 027
Voraussetzung dafür ist die Übernahme aller Bestandsdaten, die anfangs nur on Demand migriert wurden, um sie bei neuen
Projekten weiterverwenden zu können.
Dieser Prozess ist noch nicht abgeschlossen, so Hartmann: „Es gibt noch etwa 8.900
Baugruppen im Filesystem, von denen wir
knapp 5.000 übernommen haben. Von den
33.800 Einzelteilen sind inzwischen 20.500
im PDM-System.“
Kollaboration via Workspaces
Die CATIA-Arbeitsplätze sind über die Workspaces-Technologie von CONTACT Software an den PDM-Backbone angebunden,
so dass die Konstrukteure ihre Konzepte
und Zwischenstände gemeinsam nutzen
können, ohne die einzelnen Modelle sofort in CIM Database einchecken zu müssen. „Das losgelöste Arbeiten kommt gut
an, weil es die schnelle File-basierte Welt
nachbildet, ohne auf die Schutzmechanismen eines PDM-Systems zu verzichten“, erklärt Kropf. Außerdem hat der WorkspaceManager den Vorteil, dass CAD-Daten bei
der Fremdvergabe von Konstruktionsaufträgen gesammelt und als ein Workspace
den Ingenieurbüros zur Verfügung gestellt werden können. Schicken die Partner Daten zurück, stellt der Workspace
Manager das Delta zwischen versendeten
und empfangenen Daten in der Modellstruktur übersichtlich dar und unterstützt
die kontrollierte und selektive Übernahme
der Änderungen in den Bestand.
Das Einchecken der Dateien in CIM
Database ist für die Anwender unkompliziert, weil ihnen in der CATIA-Umgebung
eine Reihe von Werkzeugen und Makros zur Verfügung stehen, die viele Meta
daten automatisch anlegen. „Wer im CADSystem alles richtig macht, braucht die
Eingabemaske im PDM-System nur noch,
um die Vollständigkeit der Eingaben zu
kontrollieren“, sagt Hartmann. BroetjeAutomation hat die Erfassung der Metadaten unter anderem deshalb in das
CAD-System verlagert, damit die externen Konstruktionsbüros ihre Metadaten
auch ohne PDM-Unterstützung einpflegen können. Die entsprechenden Eingabe-Tools erhalten sie zusammen mit der
Broetje-spezifischen
CATIA-Umgebung.
CIM Database eröffnet auch hier neue Perspektiven: Das Unternehmen denkt da
rüber nach, größere Büros, mit denen sie
regelmäßig zusammenarbeitet, über die
CONTACT-EdgeServer-Technologie direkt
an das PDM-System anzubinden. Die CIM-
atabase-Server-Infrastruktur wird in WieD
felstede gehostet. Der Standort Jaderberg
ist über einen EdgeServer angebunden,
der den Datenaustausch via WAN deutlich beschleunigt. Dabei werden die CADDaten on Demand repliziert. Die Anwender
in Jaderberg, die früher für die Entwicklung
der Werkzeugköpfe zuständig waren, kümmern sich heute um die Umrüstung der
bei den Kunden installierten Anlagen, zum
Beispiel, wenn mit ihnen andere Bauteile
bearbeitet werden sollen. Dazu müssen
sie gezielt auf die CAD-Daten der betreffenden Maschine oder Anlage zugreifen
– die entsprechende Auftragsstückliste beziehungsweise Konfiguration finden sie im
ERP-System.
PDM/ERP-Integration in Vorbereitung
PDM- und ERP-System sind allerdings noch
nicht miteinander verknüpft, so dass Artikel und Stücklisten manuell im ERP eingepflegt werden müssen. Trotzdem gibt es so
etwas wie einen gemeinsamen Nenner, der
die Verknüpfung von Daten und Dokumenten ermöglicht: Beim Projektstart wird im
ERP-System ein Nummernkreis vergeben,
den die Konstrukteure im PDM-System mit
Inhalten füllen. Welches Bauteil zu welcher
Artikelnummer gehört, melden sie dann an
das ERP-Team zurück, das sich um die Anlage von Artikeln und Stücklisten kümmert.
Kropf sieht hier erhebliches Rationalisierungspotenzial, das durch eine PDM/ERPIntegration erschlossen werden soll.
Mit der Schnittstelle will Broetje-Automation die Möglichkeit schaffen, Artikel
und Stücklisten in CIM Database anzulegen und automatisch an das ERP-System
zu übergeben. Welche Informationen dabei an das PDM-System zurückfließen, wird
derzeit noch diskutiert. „Wir haben das Integrationsprojekt in drei Phasen unterteilt“,
erläutert Hartmann. „Zunächst wollen wir
die Artikelverwaltung realisieren. Dann
geht es um die Projektverwaltung, das
heißt, wir wollen die Artikel den PDM-Projekten zuordnen, ohne die Verknüpfung
immer von Hand eingeben zu müssen;
das weiß ja das ERP-System. Und im dritten
Schritt wollen wir das Stücklisten-Management angehen.“
3D-Daten unternehmensweit
CIM Database sorgt dafür, dass sämtliche
Zeichnungen bei Freigabe automatisch
als PDF im ERP-System verfügbar sind. Die
dazu gehörigen Modelle werden über den
Konvertierungsdienst in das 3Dvia-Format
Beim Zusammenbau eines Flugzeugs müssen große Bauteile wie
Rumpfschalen, Leitwerke oder Flügel exakt zueinander positioniert und präzise bearbeitet werden.
Jede Kundenlösung ist ein Unikat, weil Broetje Werkzeugköpfe
und andere entscheidende Komponenten an die zu bearbeitenBilder: Broetje-Automation
den Bauteile anpasst. umgewandelt und ebenfalls über das ERPSystem bereitgestellt, so dass prinzipiell alle
Mitarbeiter im Unternehmen sie visualisieren können. Genutzt wird diese Möglichkeit vor allem von den Anwendern in der
Montage, die lieber durch die 3D-Modelle
der Maschinen navigieren als sich anhand
der 2D-Zusammenbauzeichnungen ein
Bild von ihrem Aufbau zu machen. „Dass
wir Mitarbeitern anderer Abteilungen die
Daten automatisch in den Formaten zur
Verfügung stellen können, in denen sie sie
benötigen, ist ein großer Vorteil“, sagt Kropf.
„Das spart viel Zeit und entlastet vor allem
unsere Konstrukteure. Früher mussten sie
immer wieder ihre Arbeit unterbrechen,
um für Kollegen anderer Abteilungen Daten zu konvertieren.“
Das Fazit der beiden Experten: Der PDMEinsatz bei Broetje-Automation macht sich
durch eine höhere Qualität und Konsistenz
der Daten und eine bessere Unterstützung
der Zusammenarbeit in der Entwicklung
gerade in größeren Projekten bezahlt. Der
Nutzen durch CIM Database steigt weiter,
wenn die Prozesskette zwischen PDM- und
jbi |
ERP-System geschlossen ist. Michael Wendenburg ist Journalist in Sevilla,
Spanien.
028 | Product Lifecycle Management | PLM-Architekturen
O n - D ema n d zu r S ma r t E ff i c i e n cy
Der Web-Ansatz
Smart Efficiency im Produktlebenszyklus ist die intelligente Steuerung aller Prozesse und der effiziente Einsatz aller
Ressourcen. Dies beginnt bei der Entwicklung eines Produkts in 3D, geht weiter über die Simulation bis hin zur
virtuellen Fabrikplanung und Fertigung des Produkts. Ein Werkzeug für Effizienz ist beispielsweise ENOVIA V6 von
Dassault Systèmes. von Jörg Schwenk
E
NOVIA bietet durch eine offene, skalierbare und webbasierte Architektur
die Grundlage, um PLM-Prozesse in
einem global agierenden Unternehmen abzubilden. Die einzelnen Module
decken Prozesse wie Anforderungs-, Änderungs-, Konfigurations-, Ressourcen-, und
Projektmanagement ab und verbinden diese miteinander.
Ein durchgängiges 3D-Konzept und -Userinterface bereitet die gemeinsame Datenbasis benutzerspezifisch auf. Dies ermöglicht
eine effiziente Zusammenarbeit und macht
auch komplexe Strukturen und Produkte
über Länder- und Sprachgrenzen hinweg
verständlich und übersichtlich. In den Prozessschritten der Produktentwicklung sowie
auch in nachgelagerten Prozessen kann auf
3D-Daten zugegriffen werden.
Über einen „Kompass“ am unteren Rand
der Bildmitte lassen sich Freigabestände,
Änderungshistorien oder andere frei definierbare Attribute farblich anzeigen. Der
Zugriff auf alle wichtigen PLM-Attribute des
Produkts ist via 3D-Darstellung möglich. Für
Anwender, die kein CAD-System zur Verfügung haben, ist der Zugriff auf 3D-CADDaten via Web-Browser möglich.
Durch neutrale Viewerformate ist unabhängig vom CAD-System auch das Anzeigen von Multi-CAD-Baugruppen im
Browser möglich. Messungen und Anmerkungen lassen sich nicht nur anzeigen, sondern auch erstellen und abspeichern.
ENOVIA unterstützt auch das Projektmanagement. In einem Projekt haben alle
Projektmitglieder sofort den Zugriff auf
ihre Informationen. Mit Hilfe von Templates werden einheitliche Projektstrukturen im gesamten Unternehmen angelegt,
gepflegt und verfügbar gemacht. Das erleichtert vor allem Projektleitern wesentlich die Arbeit. Neben allen Funktionen des
In ENOVIA
integriertes
Viewer-Konzept
ermöglicht auch,
Multi-CAD-Modelle darzustellen.
Beispiel für die
Struktur eines
Projektordners.
Bilder: Schwindt
Projektmanagements helfen verschiedene
Ansichten wie Arbeitsplanstruktur, Gantt
Chart, Resourcenpools oder Projektordner
den Überblick in komplexen Projekten zu
behalten. Projektordner nehmen wichtige
Dokumente projektspezifisch, strukturiert
und übersichtlich auf.
verschlüsselten Verbindung via HTTPS realisieren. Zugriffsrechte steuern, wer, wo und
wann Einblick in die Daten hat. Die Rechte
werden über Organisationen, Projekte und
Rollen für einzelne Anwender und Anwendergruppen zugeteilt, verfeinert durch Filter, Masken und Vorschriften.
Offene Architektur
Die Integration in die Kunden-IT ist dank offener Architektur leicht zu bewerkstelligen.
Informationen können zwischen ENOVIA
V6 und beispielsweise ERP-Systemen in beide Richtungen prozesssicher synchronisiert
werden. Dies erreicht Dassault unter anderem durch eine Architektur auf Basis einer
zentralen Datenbank. Auch die Bereitstellung in einem Unternehmen mit mehreren
Standorten ist einfach möglich. Bei Zugängen mit geringer Bandbreite dient ein lokaler File-Collaboration-Server zur Ablage der
Dokumente und CAD-Daten.
Ein weiterer Vorteil ist die einfache Integration von Zulieferern und anderen externen Dienstleistern. Der Zugang über CADClients lässt sich mit einer gesicherten und
Einführungskonzepte
PLM-Systeme einzuführen, ist in der Regel aufwendig, komplex und schwer überschaubar. Etablierte Prozesse werden untersucht und analysiert. Trotz hohem Aufwand
ist das Ergebnis oft nicht praxisgerecht.
Ein Alternative ist der „On-Demand“-Ansatz. Es wird ein vorkonfiguriertes System
ausgeliefert, das im Unternehmen getestet
wird. Nach einer überschaubaren Testphase liegt ein klares und praxisnahes Bild über
die wirklichen Anforderungen vor. Dies bedeutet eine Risikominimierung im Einführungsprozess.
Schwindt CAD/CAM-Technologie als
Partner von Dassault Systèmes bevorzugt
das „On-Demand“-Konzept und entwickelt
jbi |
es ständig weiter. Digitale Produktentwicklung | 15 Jahre Digital Engineering Magazin | 029
Rückbl i ck auf 1 5 J a h r e E n g i n ee r i n g
Von der Vergangenheit
in die Zukunft
Anlässlich unseres Jubiläums haben wir zahlreiche Anbieter aus den Bereichen CAD,
CAM, PLM, Simulation und Hardware unter anderem darüber befragt, was für sie die
wichtigsten Entwicklungen der letzten 15 Jahre für Konstrukteure und Produktentwickler
waren. Die Antworten zeigen, wie leistungsfähig heutzutage die digitale Produktentwicklung bereits ist und wohin die Reise gehen wird.
A
ls 1998 die Fachzeitschrift CAD
WORLD – Vorgänger-Publikation des DIGITAL ENGINEERING
Magazins – ins Leben gerufen
wurde, tickte die Engineering-Welt noch
anders und war überschaubarer. Heute ist
die Welt der Produktentwicklung viel komplexer und anspruchsvoller. Technologien
und Strategien für PLM, Systems Engineering oder Mechatronik, um nur einige zu
nennen, ermöglichen es den Unternehmen, ihre Produktentwicklungsprozesse
flexibler, schneller und dennoch beherrschbar zu gestalten. Ziel ist ein ganzheitliches
System, das den gesamten Produktlebenszyklus von der Ideengenerierung über Planung und Produktion bis hin zum After
Sales Marketing umfasst. Eine enge Verzahnung von virtueller und realer Welt wird in
Zukunft noch wichtiger für eine integrierte
Produktentwicklung werden.
Im folgenden erläutern uns 14 Experten
unter anderem, was für sie die wichtigsten
Entwicklungen der letzten 15 Jahren waren
und wie diese die Arbeit der Entwickler und
Konstrukteure verändert hat. Natürlich geben die Befragten auch einen Ausblick in
die Zukunft.
Fragen an die Experten:
1. Was waren die wichtigsten Entwicklungen in Ihrem Produktbereich in
den letzten 15 Jahren?
2. Was bedeutet dies für die Arbeit der
Konstrukteure und Entwickler?
3. Welche Trends können die Anwender
in den nächsten Jahren erwarten?
Dr.-Ing. Albrecht Gill,
Regional Sales
Director bei ANSYS
Continental Europe
1. Insgesamt hat sich die Prognosequalität,
auch für komplexe Aufgabenstellungen,
drastisch verbessert. Grundlage dafür sind
im Kern verbesserte Software-Algorithmen
und HPC. Mit weiterentwickelten Modellen
lassen sich die in der Realität entscheidenden Wechselwirkungen physikalischer Phänomene verlässlich abbilden – Stichwort
Multiphysics. Nicht zuletzt verhilft eine benutzerfreundliche und flexible Oberfläche
dem Ingenieur dazu, diese Komplexität im
Alltag zu meistern.
2. Mit Hilfe der Computersimulation lassen
sich Bereiche erschließen, die sonst nicht
zugänglich sind. Zum Beispiel kann man
die Verhältnisse in einer Brennkammer simulieren, die sich nicht mit Messinstrumenten erfassen lassen. Man hat sozusagen ein
Auge im System und versteht die Vorgänge besser. Wenn Sie bedenken, dass ohne
die Software jedes Mal ein Prototyp gebaut
werden muss, können Sie sich vorstellen,
dass dies eine erhebliche Zeitersparnis darstellt.
3. In Zukunft werden immer mehr F&EAbteilungen auf komplexe Simulationen
zurückgreifen, um Zuverlässigkeit und das
„Robust Design“ der Produkte sicherzustellen. Außerdem wird sich die Computersimulation zunehmend bereits am Beginn der
Entwicklungsphase, also in der Konzeption,
als unumgängliches Werkzeug etablieren.
Damit einher geht auch eine intensive Zusammenarbeit zwischen Abteilungen und
auch Standorten weltweit, und insgesamt
eine höhere Produktivität im Entwicklungsprozess. Ich denke, dass Simulation in Zukunft genauso wichtig sein wird wie CAD.
Chris Douglass,
Director Manufacturing Sales EMEA bei
Autodesk
1. Die prägendste Entwicklung ist das Zusammenwachsen unterschiedlicher Technologien in den Bereichen Entwurf, Kons
truktion, Produktentwicklung und Fertigung.
Digital Protoyping wäre nicht realisierbar,
wenn die Zusammenarbeit von Werkzeugen
für 3D-Modellierung mit Simulations-Tools,
Datenmanagement oder Prozessinformationen und damit integrierte, multifunktionale
Lösungen nicht möglich wären. Der sinnvolle, flexible und selbstbestimmte Einsatz von
Cloud-Technologien kann dabei ganz neue
Effizienzpotenziale und innovative Lösungsansätze erschließen.
2. Die Arbeit von Konstrukteuren und Entwicklern wird anspruchsvoller und spannender. Sie haben immer mehr Einblick in
wichtige Zusammenhänge und begleiten
umfassendere Phasen der Produktentwicklung als bisher. Ein Beispiel sind Simulationen als Teil des Konstruktionsprozesses,
um Entwurfsalternativen zu validieren, Produkteigenschaften besser vorherzusehen
030 | 15 Jahre Digital Engineering Magazin | Digitale Produktentwicklung
1. W
as waren die wichtigsten Entwicklungen in
Ihrem Produktbereich in den letzten 15 Jahren?
2. W
as bedeutet dies für die Arbeit der
3. W
elche Trends können die Anwender
und unerwartete Begleiterscheinungen zu
verhindern. Von daher brauchen sie leichten Zugang zu allen Tools, die sie für die jeweiligen Aufgaben gerade benötigen.
3. Konstruktion, Produktentwicklung und
alle damit verbundene Aufgaben und Prozesse werden immer dynamischer, vernetzter und flexibler, da wir in globalen Zusammenhängen arbeiten. Außerdem bieten
mobile Endgeräte immer, überall und jederzeit Zugang zu Daten, Informationen und
Workflows. Wichtig dabei ist, dass die Unternehmen und Anwender selbst bestimmen können, mit welchem Mix an Cloudund Desktop-basierten Technologien sie
arbeiten wollen. Denn so lassen sich Sicherheitsanforderungen und schnelles, wettbewerbsgerechtes Agieren am Markt perfekt
ausbalancieren.
Bill Clark, Executive
Vice President von
CD-adapco
1. Mit nur einem einzigen Wort zusammengefasst: „Automatisierung“. Vor 15 Jahren war es für Simulationsergebnisse fast
unmöglich, mit dem Designprozess Schritt
zu halten. Zum einen aufgrund des Zeitaufwandes, der für die manuelle Erstellung eines Rechengitters nötig war sowie
zum anderen aufgrund eines Mangels an
Rechenleistung an sich. Damals wurden
CFD-Simulationen typischerweise nur zur
„Überprüfung des Entwicklungsergebnisses“ oder zur Problembehandlung erstellt,
um einen Einblick in ein bestimmtes Problemverhalten zu bekommen.
Heutzutage haben automatisierte Prozesse, zum Beispiel beim Import, der Bereinigung sowie der Vernetzung von
Geometrien, zusammen mit günstigen
Hochleistungsrechnern (HPC-Computing)
dazu geführt, dass Simulationen routinemäßig im Entwicklungsprozess eingesetzt
werden. Nun lassen sich ganze Parameterstudien oder sogar Optimierungen simulieren, anstatt wie früher nur eine einzige
Variante davon.
2. Berechnungsingenieure sind nun direkt
im Zentrum des Entwicklungsprozesses,
anstatt wie früher nur periphere Ausschnitte davon zu erhalten. Somit haben moderne Ingenieure mehr Zeit für die Ergebnisanalyse, um umsichtige Entscheidungen
aufgrund ihrer Erkenntnisse zu treffen, da
sie weniger Zeit für sich wiederholende
Aufgaben benötigen.
3. Die unbequeme Wahrheit über moderne Ingenieure besteht allerdings darin,
dass leider kein leichtes Problem mehr zu
lösen ist. Komplexe industrielle Problematiken benötigen Lösungen, die sich über
eine Vielzahl von physikalischen Phänomenen erstrecken. Dies lässt sich oft nur
lösen, indem man Simulationstechniken
einsetzt, die mehrere ingenieurtechnische
Bereiche bedienen. Simulationswerkzeuge sowie die Infrastruktur, die diese umgibt, sind gegenwärtig soweit entwickelt,
dass wir nun in der Lage sind, einen Blick
für die größeren Zusammenhänge zu bekommen und beinhalten gegenwärtig
auch physikalische Faktoren, die die realen
Einsatzbedingungen einer Konstruktion
beeinflussen.
Dr. Roland
Drewinski, Leiter
Marketing bei
CONTACT Software
1. Zu den wichtigsten Entwicklungen zählt,
die Produktentwicklung wirklich umfassend zu betrachten. Produktentwicklung ist
ein nichtlinearer, kollaborativer Prozess, bei
dem beispielsweise die frühen Phasen im
Sinne von Frontloading immer wichtiger
werden. Dazu zählen Aspekte wie „Work in
Progress“, Produktdatenaufwuchs entlang
des facettenreichen Modells des virtuellen Produkts und das Zusammenspiel von
Arbeitsteilung und Kollaboration. Geeignete Werkzeuge adressieren dies. Ein Beispiel sind CONTACTs Workspaces, die entsprechend der Idee des „Work in Progress“
die Produktentwicklung im Wortsinne unterstützen und gleichzeitig darauf abgestimmte Konsolidierungsfunktionen für die
Folgeprozesse bieten.
2. Entwicklern, Konstrukteuren und auch anderen Rollen wie Projektmanagement, Produktplanung und Vertrieb stehen heute Instrumente zur Verfügung, die nicht allein der
Ergebnisdokumentation dienen, sondern
mit denen die Entwicklung und der Innovationsprozess insgesamt geplant, gesteuert
und operativ unterstützt werden kann.
3. Anwender erwarten Werkzeuge, die die
Produktentwicklung umfassend unterstützen und gleichzeitig die darin innewohnende Komplexität durch hervorragende Usability, Best Practices und praktische Ansätze
des „Lean Management“ kompensieren.
Gleichzeitig rückt die Innovationsproduktivität in das Blickfeld des Topmanagements.
Die Unternehmensführung wird Instrumente erhalten, die diese Produktivität
messbar und nachvollziehbar und so zu
einer systematisch gestaltbaren Führungsgröße macht.
Andreas Barth,
Managing Director
EuroCentral bei der
Dassault Systèmes
Deutschland GmbH
1. Dassault Systèmes ist sehr breit aufgestellt und hat als führender Anbieter den
PLM-Markt maßgeblich mitgestaltet. Jeder
unserer Brands hat die Technologien vorangetrieben und beeinflusst. Nicht umsonst wurden wir vor kurzem vom USWirtschaftsmagazin „Forbes“ auf Platz 3
der innovativsten Unternehmen der Welt
in der Kategorie Software & Programming
gewählt. Als wichtige Neuerung ist unsere 2012 vorgestellte 3DEXPERIENCE-Plattform zu nennen, die Anwendern ein völlig
neues Entwicklungserlebnis bietet und alle
Lösungen von Dassault Systèmes an einem
Ort bündelt.
2. Das Entwickeln selbst und die tägliche
Zusammenarbeit mit Kollegen, Zulieferern und Kunden werden sich von Grund
auf ändern, da 3DEXPERIENCE eine durchgängigere Kommunikation erreichen
wird: angefangen von der Skizze über die
Modellierung inklusive Simulation und
System-Engineering bis hin zur Fertigungsplanung und -steuerung, Inbetriebnahme
und Dokumentation. Dadurch werden Prozesse schneller und zudem erhalten alle am
Prozess Beteiligten einen besseren Einblick
in die Welt der 3D-Entwicklung.
Digitale Produktentwicklung | 15 Jahre Digital Engineering Magazin | 031
3. Der Trend geht hin zur Erlebnisökonomie. Selbst innovative Produkte auf Basis
bahnbrechender Technologien sind heute kein Erfolgsgarant mehr. Der Endkunde erwartet mehr als nur ein Produkt. Wir
leben letztlich bereits in der Erlebnisökonomie, wie man am Beispiel des iPhone gut
sehen kann. Mit 3DEXPERIENCE verfolgen
wir genau diesen Ansatz für unsere Kunden
schon heute, damit sie marktgerechte Produkterlebnisse für ihre Endkunden entwickeln können.
Zukunft werden mehrere Benutzer auf einem System, das im Rechzentrum steht,
arbeiten können. Dadurch lässt sich die investierte Hardware besser ausnutzen und
bei steigenden Anforderungen sind Kapazitäten schneller und einfacher erweiterbar.
ieter Heiss, Vice
D
President Workplace
Systems, Product
Development Group
bei der Fujitsu
Technology
Solutions GmbH
1. Früher hat man sich auf die Simulation
einer Einzelkomponente oder Baugruppe
konzentriert. Heute steht oft die Analyse des
Gesamtsystems im Vordergrund. Zudem
haben Distributed Computing und Cloud
Computing die Entwicklung beschleunigt.
Vor einigen Jahren hat beispielsweise eine
Analyse mehrere Stunden gedauert. Jetzt
sind es mit MSC NASTRAN nur noch wenige Minuten. Allerdings wächst mit der
Rechnerleistung auch das Datenvolumen.
Obendrein wird immer mehr Detailwissen
benötigt, um Herstellungskosten und Materialverbrauch zu senken oder die Lebensdauer eines Produktes
zu verlängern.
1. Im Bereich Workstations sind das sicher
die erste x86/Windows-basierte Work
station SCENIC CELSIUS 1 sowie die erste mobile Workstation CELSIUS Mobile
H. Weiterhin die erste 64-Bit-Workstation
mit zwei AMD Opteron CPUs CELSIUS
V810. Auch Personal Supercomputing mit
NVIDIAs Tesla-Karten und den Intel-Phi-Karten wären hier als wichtige Meilensteine zu
nennen. Außerdem die 0-Watt-Graphics
Technology der CELSIUS W420 und W520
und die CELSIUS C620, die erste 1U-RackWorkstation mit CELSIUS Remote Access.
2. Mit der SCENIC CELSIUS 1 ging man weg
von proprietären Lösungen (SUN, SGI) hin
zu standardisierten Workstation-Plattformen (Wintel). Damit wurden die Systeme
günstiger, leichter zu warten und zu verwalten. Mit den Opteron-Systemen erlebten wir einen enormen Leistungsschub
und den Durchbruch in die 64-Bit-Welt. Die
hohe Parallelisierung bei Personal-Supercomputern sorgte dann für einen weiteren
enormen Leistungsschub, der die Arbeit
noch effizienter machte. Modelle, deren
Berechnung früher Tage dauerte, waren
nun in wenigen Stunden realisierbar. Dass
man selbst bei Workstations Energie und
damit Kosten einsparen kann, zeigt unsere
0-Watt-GraphicsTechnology, die die energiehungrige Grafikkarte automatisch abschaltet, sobald keine 3D-Performance benötigt wird.
3. Die Virtualisierung wird auch bei CADArbeitsplätzen weiter voranschreiten. In
Konstruktionen mit geringem Gewicht und
hoher Steifigkeit. Das Design stellt Ingenieure aber vor große Herausforderungen.
Hier hilft DIGIMAT. Die Modellierungstechnologie dieser Lösung nutzt mikromechanische Ansätze, um das Verhalten komplexer
mehrphasiger Materialien in Bauteilanalysen akkurat vorherzusagen.
Dr. Tarik El-Dsoki,
Geschäftsführer von
MSC Software
2. Die Antwort hierfür
ist ganz klar: Prozesse automatisieren. Mit
SimManager bietet MSC
dafür ein webbasiertes
System, das Simulationsdaten und Prozesse
effizient verwaltet und
automatisiert. Für die
Untersuchung komplexer Systeme werden zudem multidisziplinäre
Analysen und Optimierung immer wichtiger.
Die Lösungen von MSC
erlauben die Integration von Strukturanalysen und Mehrkörper
dynamik. Das macht
eine
Co-Simulation
über die Grenzen der
Ingenieursdisziplinen
hinweg möglich.
3. Die Bedeutung von
Composites wird zunehmen. Faserverbundwerkstoffe ermöglichen
Dr. Andreas Kach,
Direktor Marketing
& Communication
bei der OPEN MIND
Technologies AG
1. Vor 15 Jahren waren wir einer der Pioniere für die komfortable Programmierung
der 5-Achs-Bearbeitung. Patente untermauern unsere erfolgreiche Vorreiterrolle.
Dann kamen wichtige Partnerschaften mit
Werkzeug- und Maschinenherstellern sowie Softwarepartnern hinzu, die unser weiteres internationales Wachstum stark beschleunigten. Im Jahre 2009 setzten wir mit
der Makro- und Feature-Technologie einen
weiteren Akzent bei der automatisierten
Programmierung. Heute gehören wir zu
Ohne abas hebt
es sich schwer…
Die Schmalz-Gruppe, weltweit führender Anbieter von Vakuum-Technologie, setzt seit 1992
auf die flexible, internationale ERP-Lösung von
abas – und das an mehreren Standorten rund
um den Globus. Dabei bleibt die ERP-Software
durch Upgrades stets up-to-date.
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032 | 15 Jahre Digital Engineering Magazin | Digitale Produktentwicklung
1. W
as waren die wichtigsten Entwicklungen in
Ihrem Produktbereich in den letzten 15 Jahren?
2. W
as bedeutet dies für die Arbeit der
3. W
elche Trends können die Anwender
den technologisch führenden Unternehmen im CAM-Bereich mit leistungsstarken
Lösungen für 2D, 3D, High Performance
Cutting (HPC), Fräsdrehen und der 5-Achsbearbeitung.
2. Durch die Durchgängigkeit unsere
Lösungen ist der Prozess in den letzten 15
Jahren wesentlich effizienter geworden.
Variantenbauteile lassen sich automatisch
in lauffähige NC-Programme umsetzen. Die
sichere Erkennung von Features erlaubt
aber auch die schnelle Programmierung
von Prototypen- und Serienbauteilen.
Unser Know-how im Bereich CAM hat
uns zudem motiviert, ein eigenes CADSystem für CAM-Programmierer zu entwickeln. Mit unserem neuen CAD-System
hyperCAD-S können Anwender klassische
CAD-Aufgaben beim Programmieren sehr
viel einfacher erledigen.
3. Der Schwierigkeitsgrad der Bearbeitungen wird weiter steigen, sei es durch härtere Werkstoffe, neue Verbundwerkstoffe,
neuartige Werkzeuge oder die Tatsache,
dass immer mehr Bearbeitungsaufgaben
mit der 5-Achstechnologie umgesetzt
werden müssen. Neuartige Werkzeuge
wie Tonnen-, Linsen- und konische Fräser werden sich aufgrund steigender Effizienzforderungen verstärkt durchsetzen.
Unternehmen werden ihre CAM-Programmierung von Varianten immer mehr
automatisieren.
Stefan Hummel,
Marketing Manager
EMEA – Professional
Solutions bei der
PNY Technologies
Quadro GmbH
1. Als Anbieter und Hersteller von professionellen Grafiklösungen für den CAD/
CAM-Markt haben wir miterlebt, wie sich
hier die Technik in den letzten 15 Jahren
enorm weiterentwickelt hat. 1998 kamen
gerade die ersten 3D-Beschleuniger von
Firmen wie 3Dlabs oder auch schon NVIDIA
auf den Markt, die auch eine Konstruktion in 3D ermöglichten. Anfangs noch mit
nur sehr rudimentärer Darstellungsqualität
entwickelten sich diese bis heute zu hoch
komplexen Lösungen, die mit ihrer Rechenleistung und Funktionen alle anderen Komponenten in einer Workstation deutlich in
den Schatten stellen. Einer der wichtigsten
Schritte war dabei sicherlich die Vereinheitlichung der Software mit Schnittstellen wie
OpenGL oder Direct3D, die den CAD-Markt
erst für eine größere Zahl an Anwendern
geöffnet hat.
2. Konstruktion fand zu dem Zeitpunkt
hauptsächlich im so genannten Drahtgittermodus, bei dem nur die Außenkanten
eines Objektes sichtbar sind, statt. Über
die Jahre ging dies dann immer schneller und vor allem die Darstellung wurde
realistischer. Gerade designorientierte Produkte haben davon enorm profitiert. Auch
lassen sich heute wesentlich komplexere
Konstruktionen realisieren, die vor einigen
Jahren so nicht möglich gewesen wären.
Die Fortschritte in der Hardware haben
auch erst die Grundlagen für moderne
Softwarelösungen geschaffen.
3. Lösungen werden immer intuitiver dank
der immer schnelleren Hardware. Auch
wird die Simulation direkt in der Konstruktion deutlich zulegen. CUDA-basierende
Beschleunigung mit der Grafikkarte der
sehr rechenintensiven Prozesse steht hier
kurz vor dem Durchbruch hin zu einer Anwendung für ein breite Zahl von Nutzern.
Stefan Kühner,
PLM Marketing
und Produkt
management bei
der PROCAD GmbH
& Co. KG
1. Als PLM-Anbieter fällt mir die Antwort
leicht. Produktdatenmanagement-Systeme (PDM) haben sich zu echten ProductLife-Cycle-Management-Lösungen (PLM)
entwickelt. Vor 15 Jahren bestand PDM im
Wesentlichen aus der Ablage von CAD-Modellen. Heute lassen sich alle nur denkbaren Daten und Dokumente des ProduktLebenszyklus verwalten und weltweit
bereitstellen. Daten aus Mechanik, Elektrotechnik und Elektronik/Informatik werden
parallel verwaltet. Es gibt die Verzahnung
mit ERP und Prozess- sowie Projektmanagement-Werkzeugen.
2. Die Zusammenarbeit von Entwicklungsingenieuren untereinander und mit Kollegen aus anderen Abteilungen sowie Kunden und Dienstleistern wird einfacher und
damit schneller. Die Transparenz, die PLMLösungen heute schaffen, sorgt für bessere Qualität bei den Produkten und vor
allem bei den Arbeitsabläufen. Ich denke
einfach mal an Instandhaltung, Wartung
und Service. Heute kann ein Wartungs
ingenieur in Brasilien direkt auf technische
Unterlagen seiner Maschine zugreifen.
1999 musste man diese noch per Expresspost einfliegen.
3. Bei PLM geht der Trend weiter zu einer
besseren Zusammenarbeit mit in- und externen Teammitgliedern. Arbeitsprozesse werden sich leichter steuern und dokumentieren lassen. Nicht zuletzt durch
Cloud-Technologien und Apps kann man
die Komplexität und unhandliche Bedienung von PLM vereinfachen. Apps werden
nicht nur im privaten Leben, sondern auch
im Beruf Einzug halten. Dies wird allerdings
eine der Aufgaben sein, die wir als Lösungsanbieter bewältigen müssen.
Michael Sauter,
Senior Vice
President bei der
PTC Parametric
Technology GmbH
1. Die wichtigste Entwicklung war mit
Sicherheit die Einführung des Internetdienstes World Wide Web im Jahr 1993. Mit
diesem, meist als „Internet“ bezeichneten
Dienst waren erstmals die Voraussetzungen
für den Austausch von digitalen Informationen gegeben.
Visionäre haben frühzeitig das Potenzial
des Internets auch für den Austausch von
Engineering-Daten erkannt – Skeptiker
haben lange Zeit vor den Risiken wie Industriespionage und unerlaubtem Zugriff auf
wertvolles Know-how gewarnt.
Zwischenzeitlich überwiegen in den
meisten Fällen die Vorteile der Zusammenarbeit über das Internet – gerade bei unternehmensübergreifenden Abläufen, so dass
man heute die Produktentwicklung in global verteilten Teams zur etablierten Praxis
zählen kann.
Digitale Produktentwicklung | 15 Jahre Digital Engineering Magazin | 033
2. Für die Konstrukteure und Entwickler
bedeutet das, dass ihre Arbeit nicht mehr
streng abgeschirmt vom Rest des Unternehmens abläuft. Heute haben organisierte Arbeitsabläufe auch in der kreativen Welt
der Ingenieure Einzug gehalten: Der moderne Ingenieur ist Teil eines interdisziplinären Teams, das in geordneten und replizierbaren Abläufen zielgerichtet Marktchancen
mit funktional und emotional überzeugenden Lösungen bedienen kann.
nen zur Verfügung, um seine konstruktiven
Ideen in Produkte umzusetzen. Es ist schon
faszinierend zu sehen, was heute alles
machbar ist, zum Beispiel die Fertigung mit
3D-Druckern. Grundsätzlich sind dank der
Systemoffenheit, Programmierbarkeit und
reibungslosen Fertigungsanbindung von
Pictures by PC die Grenzen für Designer,
Konstrukteure und Produktentwickler extrem weit gesteckt und das bei äußerst
niedrigen Softwarekosten.
3. Neben dem bereits angesprochenen
Trend zur global verteilten Produktentwicklung wird der wachsende Anteil von
Elektronik und Software in modernen Produkten etablierte Arbeitsabläufe massiv
verändern: Produkte werden künftig nicht
mehr über ihre Mechanik definiert, in die
man Elektronik einbaut, sondern sie werden als Gesamtsystem beschrieben, das
vor der eigentlichen konstruktiven Umsetzung bereits ausführlich geprüft und validiert wird.
3. Gerade wenn man derzeit die dynamische Entwicklung von Peripheriegeräten
betrachtet, scheint das „visuelle Zeitalter“
gerade erst begonnen zu haben. TFT-, LEDund OLED-Displays (auch in Stereo) werden
immer besser und billiger, Smartphones,
Multimedia-Geräte und Kameras gibt es
in Hülle und Fülle, Tracking-Systeme, 3DScanner und 3D-Drucker erobern den
Markt. Alle diese Geräte benötigen grafisch
visuelle Software und sprechen einen breiten Markt an.
Hans-Joachim
Schott, Geschäftsführer der SCHOTT
SYSTEME GmbH
1. Diese waren geprägt durch eine rasante Entwicklung der Computer- und GrafikHardware, von der wir wie auch alle anderen CAD/CAM-Hersteller enorm profitierten.
Zwar existierte mit Pictures by PC bereits
zur DOS-Zeit ein integriertes 2D/3D-CADCAM-Komplett-System für PCs. Damals
schränkten Hardware und Betriebssystem
den „gewitzten“ Bezier-Flächen-Modeller
aber noch deutlich ein.
Mit der Einführung von Windows 98 und
ME portierte SCHOTT SYSTEME die Pictures
by PC-Software mit dem Revision 3.0 dann
auf Windows und ergänzte den Flächenmit einem Volumen-Modeller. Die vielfältigen CAD-Funktionalitäten wurden mit den
folgenden Versionen kontinuierlich verbessert und beschleunigt, so dass heute einer
der leistungsfähigsten 3D-Hybrid-Modeller
(Volumen, Flächen, Maschen) am Markt zur
Verfügung steht. Ergänzt wurde dieser zusätzlich mit einem Render- und Animationsmodul.
2. Dem Bediener stehen heute sehr viele und leistungsfähige CAD-, ModellierMess-, Analyse- und Baugruppen-Funktio-
Dr. Uwe Fetzer,
Leiter PLM Solutions
bei der SEAL
Systems AG
1. Sehr wichtige Entwicklungen waren die
Fertigstellung der Druck- und Verteilverfahren für Siemens-PLM-Teamcenter-Umgebungen. In nachgelagerten Verfahren werden Dokumente ins gewünschte Format
konvertiert, mit Wasserzeichen, Stempeln
und Metadaten aufbereitet und zuletzt gedruckt, geplottet oder elektronisch verteilt.
Wenn man selbsterstellte Dokumente und
von Lieferanten zugelieferte Unterlagen zu
neuen Gesamtdokumentationen zusammenstellen möchte, können unsere Lösungen zu einer leistungsstarken PublishingLösung ausgebaut werden. Wir haben eine
Vielzahl von Applikationskonvertern entwickelt, über die sich Neutraldatenformate
automatisch erzeugen lassen.
2. Mit voll integrierten und standardisierten
Software-Lösungen im Teamcenter-Umfeld
ist es möglich, Dokumente und Dateien
automatisiert in weitere Geschäftsprozesse einzubinden. Die Methoden und Verfahren zum Suchen und Absammeln von
Dokumenten aus Objekten und Strukturen
erlauben eine gezielte und effiziente Bearbeitung von Konstruktionsobjekten und
Bauteilen. Durch die direkte und vollständige Integration der Lösungen in Teamcenter
kann der Anwender in seiner gewohnten
Arbeitsumgebung bleiben.
3. Die Vernetzung und damit die Komplexität für den Anwender steigt rasant
an. Umso wichtiger werden integrierte,
„smarte“ Lösungen, die den Anwender von
Routineaufgaben entlasten.
Andreas Schäfer,
Regional Director
Marketing, D/A/CH,
bei Siemens PLM
Software
1. Grundsätzlich hat die Bedeutung der
Prozesskette stark zugenommen. Es geht
nicht mehr nur um einzelne Abteilungen,
sondern um ihre nahtlose Verbindung wie
etwa bei integriertem CAD-CAM-CNC für
optimale Produktivität und Effizienz an der
Werkzeugmaschine. Weiterhin wird Simulation früher und breiter eingesetzt. Die Unterstützung durch die Synchronous Technology bietet hier erhebliche Zeitvorteile
in der Konstruktion und in nachfolgenden
Schritten. Dank Technologien wie HD3D
erleben die User eine neue „Detailschärfe“
ihrer 3D-Daten, statt zeitaufwändig in den
verschiedensten Datenquellen nach Informationen suchen zu müssen.
2. Das Engineering wurde durch diese Optimierung effizienter, kann sich verstärkt auf
Wertschöpfung konzentrieren. Die rasante
Entwicklung bei Tablets und Smartphones
ermöglicht dank Lösungen wie Teamcenter
Mobility den Mitarbeitern aus Entwicklung,
Fertigung und Service den mobilen, sicheren Zugriff auf Daten und Prozesse. Auch
durch das mittlerweile als ISO-Standard anerkannte JT-Format für abteilungs- und unternehmensübergreifende Zusammenarbeit
wird es viel leichter, fundierte Entscheidungen schnell und frühzeitig zu treffen.
3. Ein anhaltender Trend geht klar in Richtung mechatronischer Systeme, weg von
der reinen Mechanik. Weltweit verteilte
Standorte und Supplier werden vermehrt
ausgebaut, das gilt auch für FuE. Zunehmende Variantenvielfalt und individualisierte Massenproduktion lassen sich durch
breiteren Einsatz von Engineering-Konfiguratoren und Lösungen für die Produkt
kostenkalkulation positiv gestalten. R T |
E r f o lgsl ö su n ge n i m O r b i t v o n S A P P L M
Fascination with Integration
Der Wirtschaftsraum. Unendliche Weiten. Wir schreiben das Jahr 2013. Die Mission: Industrie 4.0. Für manche noch
Lichtjahre entfernt, für andere bereits zum Greifen nah – dank Integrationslösungen der DSC Software AG. Sie unterstützen Industrie-4.0-relevante Geschäftsprozesse schon heute: mit durchgängigem Product-Lifecycle-Management
vom Engineering bis zur Fertigung – alles im SAP-System. Für SAP-nutzende Unternehmen jeder Branche und Größe
eine Chance, sich Marktvorteile zu sichern und an die Spitze zu setzen. Commander Spock, zukunftserfahrenes ITGenie des Raumschiffs Enterprise, würde sagen: „Faszinierend.“
Z
unehmend bessere und spezifische Produkte immer schneller
liefern. Natürlich zu wettbewerbsfähigen Preisen. Das sind typische
Phänomene des globalen Marktes, denen
man nur mit Effizienz, Flexibilität und kontrollierten Prozessen erfolgreich begegnen
kann. All das bieten die maßgeschneiderten Integrationslösungen von DSC – auf
Basis modularer, individuell konfigurierbarer Standardsoftware. Sie optimieren Datenmanagement, Kommunikation und Abläufe und sichern freie Bahn in Richtung
Industrie 4.0.
Geballte Energie in einem System
Treten Planeten in Konjunktion, verstärken
sich ihre Kräfte. Gleiches gilt für Unternehmensbereiche wie Engineering, Logistik
und Fertigung – auch an verteilten Standorten. Systemisch verbunden können alle
Beteiligten mit weniger Aufwand in kürze-
Anzeige | 035
rer Zeit mehr erreichen. Die optimale Konstellation: SAP PLM plus Engineering Control
Center, ECTR.
Mit SAP als zentralem DV-System lassen
sich Produktdaten aller Art und jeden Umfangs sicher speichern, klassifizieren, verknüpfen und strukturiert verwalten. Die Integrationsplattform ECTR führt Daten und
Funktionen heterogener Applikationen in
einer einheitlichen Plattform mit SAP PLM
zusammen. So zum Beispiel MCAD-/ECADSysteme, MS Office und E-Mail-Programme. Aber auch Viewer wie zum Beispiel SAP
Visual Enterprise.
Gleichzeitig sorgt ECTR für ein leichtgängiges, kontrolliertes Zusammenspiel. Die
entscheidenden Vorteile im Überblick:
• nahtlose Integration von Entwicklungswerkzeugen und Autorensystemen
• unternehmensweite Bereitstellung aller
Informationen entlang des gesamten Produktlebenswegs
• effiziente Ressourcennutzung und Prozessunterstützung, etwa bei Änderungen
und Freigaben
• praxisoptimierte Funktionen und zeitsparende Automatisierungsroutinen
• effiziente Massen- und Mengenoperationen, etwa bei Attributänderung und Versionierung
• flexible Datenselektion mittels differenzierter Suchfilter und alternativer Volltextsuche
Leichte Navigation bei klarer Sicht
Ganz gleich ob CAx, Dokumenten- und
Plant-Lifecycle-Management, technische
Dokumentation oder anderes mehr: Welches Ziel auch immer Sie anpeilen, ECTR
bringt Sie hin – schnell und zuverlässig.
Alles, was Sie auf Ihrem Weg brauchen, ist
nur einen Mausklick entfernt. Außerdem
fungiert ECTR als anwenderfreundliches
Cockpit: mit vertrautem look&feel, jeder
Menge Komfortfunktionen und zahlreichen Einstellungsmöglichkeiten. So können Anwender gewohnte Arbeitsweisen
beibehalten, aufwendige Schulungen
werden überflüssig.
Unterm Strich heißt das: ECTR gestaltet
den Umgang mit SAP PLM für jedermann
maximal einfach und sicher und macht
selbst die komplexesten PLM-Vorgänge
überschaubar und transparent. Hier ein
paar GUI-Features:
• intuitiv bedienbare Oberfläche mit direktem
Wechsel in alle angebundenen Programme
• übersichtlich strukturierte Anzeige beliebiger SAP-Objekte in individuellen Ordnerstrukturen
•b
enutzerdefinierte Gestaltung des Desktops dank frei konfigurierbarer Fenster
•b
equemes drag&drop, etwa zum Verknüpfen oder Klassifizieren von Objekten
• einfache Navigation im Klassenbaum
und bequeme Objektselektion via Kontextmenü
Sichere Umlaufbahn für
Entwicklungsdaten
Durch Direktanbindung von CAD-Anwendungen wie NX, CATIA V5, AutoCAD oder
ME10 an das SAP-System lassen sich Engineering-Daten durchgängig in die Geschäftsprozesse einbinden. So zum Beispiel
mit der SAP PLM Integration für NX, die DSC
als Partner der SAP AG anbietet. Damit werden Ingenieure, Konstrukteure und andere
technische Mitarbeiter von zeitraubenden
Nebenarbeiten entlastet und können sich
auf ihre Kernaufgaben konzentrieren. Einige funktionale DSC-Highlights für die Produktentwicklung:
• direkter Aufruf relevanter SAP-Funktionen
aus dem CAD-System
• differenzierte Klassifizierung und intelligente Suchmöglichkeiten
• leichteres Wiederverwenden von Teilen
zum Erzielen höherer Standardisierungsraten
• strategisches Teilemanagement auf Basis
integrierbarer Teilekataloge internationaler Hersteller
• mögliches Importieren und direktes Verbauen von Norm- und Kaufteilen
• s chnelles Öffnen von 3D-Modellen im
ECTR-eigenen Viewer mit Ladeoption,
etwa nach NX
• a utomatisierte Routinen für Freigabe, Änderung und Stücklistenerstellung
• intelligente Infrastrukturlösungen für das
Concurrent Engineering an verteilten
Standorten
Hinzu kommen Import- und Exportfunktionen sowie das automatische Generieren
von Neutralformaten zum reibungslosen
Informationsaustausch – nicht nur intern,
sondern auch mit Kunden, Partnern und
Lieferanten. So können zum Beispiel auch
Anwender ohne CAD-System bequem auf
Entwicklungsergebnisse zugreifen. Und
das PLM-System kann Zulieferer selbstständig per E-Mail mit freigegebenen Modellen,
Zeichnungen usw. versorgen.
Mit Lichtgeschwindigkeit
in die Fertigung
Engineering-Modelle schnell und zuverlässig in lieferbereite Produkte verwan-
deln: Dabei hilft Factory Control Center,
FCTR. Auf Basis von ECTR integriert es
die Fertigungsplanung in SAP PLM und
schlägt die Brücke zwischen Entwicklung
und Fertigung. Der modulare Aufbau und
die umfassenden Konfigurationsoptionen
erlauben Lösungen, die perfekt auf den individuellen Bedarf abgestimmt sind. Unter
anderem bietet FCTR folgende Möglichkeiten:
• Informationsflüsse steuern und Transparenz steigern
• Prozess-Sicherheit erhöhen und Leerlaufzeiten verkürzen
• Werkzeuge und Betriebsmittel organisiert
verwalten und effizient einsetzen
• CAM-Strukturen vollständig erfassen und
CAM-Prozesse umfassend unterstützen
• Fertigungsdaten automatisiert zur CNCMaschine übertragen
• NC-Programme optimiert ans SAP-System
zurückliefern
• Durchlaufzeiten und Time-to-Market weiter verkürzen
Sternstunden für Unternehmen
Jeder Unternehmer weiß: Erfolg fällt nicht
vom Himmel. Man muss zur rechten Zeit
das Richtige tun. Wer vorausschauend
plant und sich langfristig leichter am Markt
behaupten will, kann schon heute Indus
trie-4.0-Galaxien ansteuern. Mit effektivem
Product-Lifecycle-Management und Integrationslösungen von DSC stehen die Sterne
besonders günstig – ganz gleich, was die
Zukunft bringt.
Worauf also warten? Am besten gleich
durchstarten und sich den vielleicht entscheidenden Vorsprung sichern. Das erste
„Beam-me-up“-Erlebnis gibt’s bei einem
individuell für Sie gestalteten SAP-PLMInfotag.
Info
Anbieter: DSC Software AG
Anschrift: Am Sandfeld 17
D-76149 Karlsruhe
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+49 (0)7 21 / 97 74-100
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+49 (0)7 21 / 97 74-101
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[email protected]
Internet: www.dscsag.com
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E lek t r o n i sc h es Halble i t e r r ela i s
Geräuschfrei
und Langlebig
Mit den elektronischen Halbleiterrelais 77.31 für 30 Ampere ergänzt Finder
die Serie der verschleißfrei und ohne Schaltgeräusche arbeitenden Lastrelais
zur Schnellmontage auf der DIN-Schiene im Schaltschrank oder in der Hausverteilung. von Andreas Heck
A
lle Versionen der Serie 77.31 werden mit Eingangsspannungen für
24 Volt DC (Arbeitsbereich: 4…32
Volt DC) oder 230 Volt AC (Arbeitsbereich: 40…280 Volt AC) angeboten. Jedes
Gerät hat zur Statusanzeige eine grüne LED.
Die Geräte mit einer Baubreite von 22,5 Millimeter sind direkt zum Aufschnappen auf
Tragschiene DIN EN 60715 TH35 geeignet.
Das elektronische
Halbleiterrelais 30 A
ist flexibel einsetzbar.
Verschiedene Ausführungen
erhältlich
Die neuen Relais mit dem 30-Ampere/440Volt-AC-Ausgang sind wahlweise als
Nullspannungs-Schalter oder als Momentanwert-Schalter jeweils mit zwei verschiedenen Klemmenanordnungen erhältlich: Die „Relais-Version“ mit den jeweiligen
Ein- und Ausgängen an der schmalen Seite
oder die „Schütz-Version“ mit Ein- und Ausgängen an den langen gegenüberliegenden Geräteseiten.
Bei den neuen Ausführungen für Dauerströme bis 30 Ampere können Einschalt
spitzenströme bis 520 Ampere geschaltet
werden. Die Halbleiterrelais mit integriertem Nullspannungsschalter eignen sich
durch Schalten nahe dem Spannungsnulldurchgang für Lampenlasten, insbesondere Energiesparlampen, Kühlaggregate, ACMagnete und Heizungsregelungen.
Verschleißfreies Schalten
Für das verschleißfreie Schalten bei hoher
Schalthäufigkeit und großen Lasten wie
Motorsteuerungen und Regelantriebe werden die Momentanwert-Schalter für Ein-
Phasen- und Drehstrom-Anwendungen
eingesetzt.
Als elektronische Relais zeichnen sich
die Geräte durch ihre Kompaktheit, lange
Lebensdauer, Geräuschfreiheit, Unempfindlichkeit gegen Schock und Vibration,
kurze Ansprechzeiten sowie geringe Ansteuerleistung aus. Die Geräte sind bei
Einzelmontage und Umgebungstemperaturen von -20 bis +40 Grad Celsius bis zu einem Dauerstrom von maximal 30 Ampere
und bei entsprechendem Derating bis +80
Grad Celsius einsetzbar.
Der Autor
Andreas Heck
ist Leiter Technik und Produktmanagement bei der
FINDER GmbH.
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Anbieter: FINDER GmbH
Anschrift: Hans-Böckler-Straße 44
D-65468 Trebur-Astheim
Telefon:
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S i mula t i o n aus e i n e r Ha n d
Simulation ist mehr als Software
Simulation macht vieles möglich. Unternehmen sparen Zeit und Kosten und entwickeln Innovationen,
indem sie Produktideen frühzeitig am Bildschirm ausloten, überprüfen und umsetzen.
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ADFEM, 1985 gegründet, zählt
zu den Pionieren der numerischen
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CADFEM ist weltweit aktiv und mit 12
Standorten und mehr als 170 Mitarbeitern in Deutschland, Österreich und der
Schweiz einer der größten europäischen
Anbieter für Computer-aided Engineering (CAE). Seit Firmengründung arbeiten wir eng mit der ANSYS, Inc. in Pittsburgh (Pennsylvania) zusammen und sind
ANSYS Competence Center FEM in Zentraleuropa.
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einem. Aus einer Hand erhalten Kunden
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Lehre zählt ANSYS zu den meistgenutzten
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Über ANSYS hinaus deckt das CADFEM
Softwareportfolio auch Lösungen für Spezialanforderungen ab.
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CADFEM – Software on Demand
Mit eCADFEM nutzen Anwender CAE-Programme besonders flexibel und bedarfsgerecht: Nur wenn und nur solange sie sie
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Funktionserweiterungen und vertikale
Applikationen.
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Lösung an den Kunden weiter.
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CADFEM pflegt den Dialog mit Wirtschaft
und Forschung und fördert den Erfahrungsaustausch unter CAE-Anwendern.
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Mit Infotagen und softwarebezogenen
Seminaren bleiben CAE-Anwender auf
dem neuesten Stand und erhalten gezielte Weiterbildung für eine effiziente Softwarenutzung.
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ADFEM esocaet
Die European School of Computer Aided
Engineering Technology steht für zertifizierte CAE-Weiterbildung: von Seminar
über Sommerakademie bis Hochschulstudium.
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In Kooperation mit ANSYS organisieren
wir die größte jährliche Fachkonferenz zur
numerischen Simulation Europas: ANSYS
Conference & CADFEM Users´ Meeting –
seit über 30 Jahren der Treffpunkt für CAEAnwender.
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Anbieter: CADFEM GmbH
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Anschrift: Marktplatz 2
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Telefon: +49 (0) 80 92 / 70 05-0
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Dortmund, Frankfurt, Hannover und
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Österreich:CADFEM (Austria) GmbH
Schweiz: CADFEM (Suisse) AG
Weltweit: TechNet Alliance,
www.technet-alliance.com
038 | Anzeige
G P U - C o mpu t i n g
NVIDIA-Tesla-GPUs spüren
Unterwasserminen in Echtzeit auf
Das Mini-U-Boot des zur NATO gehörenden CMRE lokalisiert, identifiziert und klassifiziert dank NVIDIA-Tesla-GPUs
Minen 50- bis 100-mal schneller als mit CPUs.
Über NVIDIA-Tesla-GPUs
I
n der Adria und anderen europäischen
Meeren ist der Meeresgrund übersät mit
Zehntausenden von Minen und Bomben
und sonstiger Munition, Überreste des
Ersten und Zweiten Weltkriegs. Da solche
Minen explodieren oder giftige Chemikalien wie Senfgas freisetzen können, stellen
sie eine ständige Gefahr für die kommerzielle Schifffahrt, Seeleute und für die Umwelt sowie die Nahrungskette dar. Angesichts der Tatsache, dass sich 80 Prozent des
gesamten kommerziellen Handels auf den
Meeren abspielt, ist die Beseitigung der
Minen eine ökonomische Notwendigkeit.
Das Centre for Maritime Research and
Experimentation (CMRE) ist eine weltweit anerkannte, wissenschaftliche
Forschungs- und Versuchseinrichtung der NATO mit Sitz in
La Spezia, Italien. Das CMRE
stellt sich dieser Herausforderung mit seinem hochmodernen, autonomen Unterwasser-
fahrzeug MUSCLE (Minehunting UUV for
Shallow Water Covert Littoral Expeditions –
Unbemanntes Unterwasserminensuchfahrzeug für versteckte, ufernahe Expeditionen
im flachen Gewässer). An Bord von MUSCLE
befindet sich die durch NVIDIA-Tesla-GPUs
beschleunigte, hochauflösende, hochfrequente Technologie SAS (Synthetic
Aperture Sonar). Durch sie ist
das Mini-U-Boot mit idealen
Einrichtungen zur Objekterkennung,
On-boardDaten-
Beim GPU-Computing wird der Grafikprozessor gemeinsam mit der CPU
zur Beschleunigung von wissenschaftlichen und technischen Anwendungen eingesetzt. Die GPU-Kerne sind
darauf optimiert, rechenintensive
Bereiche von Anwendungen auszuführen. Durch die parallele Arbeit tausender kleiner, sparsamer Kerne sind
GPUs wesentlich energieeffizienter
als herkömmliche CPUs. NVIDIA-TeslaGPUs sind leistungsstarke Parallelbeschleuniger, die auf NVIDIAs ParallelComputing-Plattform CUDA basieren.
Tesla-GPUs sind von Grund auf für High
Performance Computing entwickelt.
Sie ermöglichen eine deutlich höhere
Beschleunigung für eine Vielzahl von
wissenschaftlichen und kommerziellen
Anwendungen als reine CPU-Lösungen. Die aktuellen Tesla-GPUs basieren
auf der innovativen „Kepler-Architektur“ und liefern die bis zu dreifache
Leistung ihrer Vorgänger. Sie bieten
Teraflop-Double-Precision-Gleitkommaleistung bei deutlich verbesserter
Programmierbarkeit und Effizienz.
Weitere Informationen
über NVIDIA-TeslaGPUs finden
Sie unter
www.nvidia.de.
Durch die NVIDIA-Tesla-GPUs sind die Einsätze
produktiver geworden und die Ergebnisse mit
der SAS-Bildtechnik haben sich enorm verbessert,
da bei Unterwasserversuchen die GPUs 75-mal
mehr Leistung erbringen als CPUs.
Anzeige | 039
Das autonom
agierende Unterwasserfahrzeug
MUSCLE macht
dank NVIDIA-GPUBeschleunigung
und hochauflösendem, hochfrequentem Synthetic Aperture Sonar
(SAS) die Meere
fahrsicherer.
verarbeitung und intelligenten Entscheidungsfindung ausgerüstet. Damit kann es
Minen in Echtzeit lokalisieren, identifizieren
und klassifizieren.
SAS-Technologie ermöglicht dank
GPUs Minensuche in Echtzeit
Herkömmliche AUVs fahren vorher festgelegte Suchstrecken ab und zeichnen
alle Daten zum Zwecke der Offline-Verarbeitung auf. Sie sind nicht flexibel genug,
um sich an die Umweltbedingungen und
die Sonarleistung anzupassen. GPUs haben das Maß an Autonomie erhöht und
ermöglichen so ein anpassungsfähiges Verhalten. „Mit dem GPU-beschleunigten AUV
MUSCLE wird die Minensuche schneller
und für die NATO erschwinglicher, zuverlässiger und sicherer“, sagt Francesco Baralli,
erster wissenschaftlicher Assistent bei
CMRE. „Ohne GPUs war das Aufspüren und
Klassifizieren von Munition in Echtzeit praktisch nicht machbar – die SAS-Anwendung
läuft auf Grafikprozessoren 50- bis 100-mal
schneller als auf vergleichbaren CPUs.“
Darüber hinaus ermöglichen die NVIDIAGPUs für MUSCLE Kurskorrekturen in Echtzeit
Das Mini-U-Boot
kann Minen in
Echtzeit lokalisieren, identifizieren und klassifizieren.
und maximieren so die Effektivität für die begrenzte Zeit (sechs Stunden), während der
sich das Fahrzeug im Wasser aufhalten kann,
bevor es wieder aufgeladen werden muss.
Das AUV ist in der Lage, auf Gegenstände,
die es sieht, zu reagieren. Das heißt, es kann
seinen Kurs entsprechend anpassen, um
eine nähere Ansicht zu erhalten, oder aber,
wenn es durch Hindernisse daran gehindert
wird, das Gelände abzusuchen, später noch
einmal zurückkehren. MUSCLE kann dabei
helfen, Schiffe in minenverseuchten Gewässern zu beschützen, indem es Warnbaken
aussendet, die in Echtzeit vor Munition auf
der Schiffsroute warnen.
Keine Server-Regale mehr notwendig
Die an Bord vorhandene Möglichkeit der
Datenverarbeitung mit Tesla-GPUs hat ganze Regale mit CPU-basierten Servern (36
Knoten) ersetzt, die früher notwendig waren, wenn nach der Rückkehr auf das Mutterschiff Analyse und Klassifizierung der
Minen durchgeführt werden mussten. „Die
Arbeit mit Minensuch-AUVs war langsam
und ineffizient“, sagt Baralli. „Wir konnten die
Daten immer erst Stunden später auf dem
Mutterschiff analysieren. Und wenn Bilder
das falsche Objekt abgebildet hatten oder
unscharf oder beschädigt waren, mussten
wir das AUV noch einmal lossenden. Durch
die GPUs sind unsere Einsätze produktiver
geworden und unsere Ergebnisse mit der
SAS-Bildtechnik haben sich enorm verbessert, da bei Unterwasserversuchen die
GPUs 75-mal mehr Leistung erbringen als
CPUs. Es lohnt sich tatsächlich, die Meere zu
einem sichereren Ort zu machen.“
Wie geht es weiter? –
Neue Anwendungen und hochauf
lösende Ausgabe in Echtzeit
Das CMRE ist davon überzeugt, dass sich
die technischen Fortschritte, die es durch
die GPU-gestützte Objektidentifizierung
und -klassifizierung mit dem AUV erzielt
hat, auch auf andere Bereiche wie die
Lokalisierung von Gegenständen nach einer Naturkatastrophe, zum Beispiel Trümmer, die ein Tsunami hinterlassen hat,
anwenden lassen. Ausgehend von den Ergebnissen, die das MUSCLE-Programm bis
heute erzielt hat, arbeitet das CMRE-Team
bereits an Plänen, den Grafikprozessor an
Bord aufzurüsten, um in Echtzeit und hoher
Auflösung Berechnungen durchführen zu
können. Außerdem wird die Entwicklung
an Versionen mit mehreren Grafikprozessoren für die Forschungscomputer an Land
weiterverfolgt.
Info
Anbieter: NVIDIA GmbH
Anschrift: Adenauerstraße 20 A4
D-52146 Würselen
Bei MUSCLE handelt es sich um ein unbemanntes Unterwasserminensuchfahrzeug für versteckte, ufernahe
Expeditionen im flachen Gewässer.
Telefon: +49 (0) 24 05 / 47 80
Fax:
+49 (0) 24 05 / 47 80 30
Internet: www.nvidia.de
040 | Anzeige
A dva n ced C o n t ac t Tec h n o l o gy
Leistungsfähige Schnittstellen
für industrielle Anwendungen
Ob in komplexen Produktionsprozessen mit integrierten automatischen Prüfstationen oder in modernen
Maschinen und Robotern mit austauschbaren Modulen und Werkzeugen – industrielle Schnittstellen gewinnen
zunehmend an Bedeutung.
die hohe Qualität der Einzelkontakte ist der
CombiTac optimal geeignet für Anwendungen in rauer Industrieumgebung, die
hohe Steckzyklen und absolute Zuverlässigkeit erfordern.
Der modulare CombiTac für Leistung, Daten und Signale, Druckluft
und Flüssigkeit, Thermoelemente, Glasfaserkontakte und mehr.
V
iele Schnittstellen in industriellen
Anwendungen benötigen verschiedene Anschlüsse. Stromversorgung, Signal- und Datenleitungen werden verbunden. Für manche
Anwendungen sind zusätzlich Medien wie
Luft und Flüssigkeit oder Komponenten
wie Thermoelemente oder Glasfasern erforderlich. Mit modularen Steckverbindersystemen wie dem CombiTac lassen sich
unterschiedliche Kontaktmodule im Baukastensystem kombinieren. Das Ergebnis ist
ein kompakter Steckverbinder, zum Beispiel
für Stromversorgung, Überwachung und
Steuerung. Oder eben eine hybride Ausführung, die neben elektrischen Modulen
auch pneumatische oder Fluidkupplungen
enthält. So können applikationsspezifische
Anforderungen mit Standardkomponenten erfüllt werden.
Die Reduzierung auf einen einzigen
Steckverbinder für mehrere Anschlüsse erleichtert die Handhabung, spart Platz und
sorgt für mehr Sicherheit. Feste Einbaumaße mit variabler Bestückung ermöglichen
die einfache Integration in Maschinen,
Werkzeuge oder Arbeitsstationen. Durch
Absolute Zuverlässigkeit
Bei den Leistungsmodulen haben sich die
Hochstromkontakte für bis zu 300 A in Batterieladestationen oder Motorenprüfständen bewährt. Ergänzende Signal- oder
Steuerkontakte übertragen Freigabesignale
oder Informationen für Monitoringsysteme.
Typische Applikationen für die 5 kV Hochspannungseinsätze sind Test- und Prüfstände im Fahrzeugbau oder für elektronische
Geräte.
Im Fertigungsprozess von Autoradios bei
Panasonic werden einheitlich aufgebaute
CombiTac Steckverbinder mit unterschiedlicher Belegung in die verschiedenen Prüfstationen eingebaut. Die elektrischen
Kontakte mit Lamellentechnik stellen
gleichbleibende Übergangswiderstände
bei sehr hohen Steckzyklen sicher, dadurch
werden Messwerte nicht verfälscht. Zuverlässige Ergebnisse sorgen für Sicherheit
und konstante Fertigungsqualität.
Für automatisierte Steckvorgänge ist die
Plattenmontage ideal, die schwimmende Lagerung der Kontakte in elastischen
Kunststoffträgern sorgt für einfache Steckbarkeit. Die Gehäuseversion des CombiTac
ist ausgezeichnet in mobilen Prüf- und Testständen oder mobilen Apparaten.
Höchste Effizienz
Stromschienen, beispielsweise in Umrichtern oder in Bahn-Unterstationen, lassen
sich mit Gabelsteckern einfach und sicher
kontaktieren. Sie eignen sich für viele Anwendungen, auch in Einschubtechnik und
zur Verbindung statischer und beweglicher
Komponenten, wo Gleitbewegungen zwischen Stromschiene und Gabelstecker auftreten. Der Doppelgabelstecker HP-GSRD
ist für Ströme bis 3.000 A und über 1.000
Steckzyklen ausgelegt.
Für die Verbindung bipolarer Sammelschienensysteme wurde das stapelbare
System CLIPLAM entworfen. Der Steckverbinder ist sehr einfach mit zwei Clips auf
den Stromschienen zu befestigen. Im Vergleich zu Schraubsystemen wird die Induktivität um 25 Prozent verringert.
Optimierte Lösungen
Multi-Contact ist spezialisiert auf kundenspezifische Kontaktlösungen, die optimal
an Prozesse und Applikationen angepasst
sind. Bei hohen Stückzahlen können speziell entwickelte Steckverbinder durchaus
kostengünstiger sein als ein Standardprodukt: Sobald die Vorteile des speziellen
Designs, wie einfache Handhabung durch
optimierte Auslegung oder Materialeinsparung durch optimierte Baugröße, die Entwicklungskosten kompensieren.
Besuchen Sie uns vom 5. bis 7. November 2013 auf der Airtec in Frankfurt. Sie
finden uns in Halle 11 am Stand D49.
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Deutschland GmbH
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G r af i kka r t e n v o n P N Y Tec h n o l o g i es
Schnelle Grafikkarten
für Konstrukteure
PNY Technologies zählt seit vielen Jahren zu den führenden Grafikarten
anbietern. Die leistungsstarken Grafikboards sorgen für eine beschleunigte
Grafikberechnung und -ausgabe von 2D- und 3D-Objekten.
A
ls eines der ersten CAD-Programme für einen größeren Massenmarkt führte AutoCAD auch dazu,
das sich in den 1980er-Jahren ein
Markt für Zubehör und Beschleuniger-Produkte entwickelte. Diese erlaubten es dem
Anwender, auch mit höheren Auflösungen,
mehreren Monitoren und einer höheren
Geschwindigkeit zu arbeiten. Zu diesem
Zeitpunkt waren im PC-Umfeld nichtgrafikfähige Systeme wie Herkules (MGA) noch
Standard. Wer grafisches CAD machen
wollte, war auf extrem teure Spezial-Hardware angewiesen. Festfrequenz-Monitore
mit hoher Auflösung kosteten damals fast
so viel wie ein Kleinwagen.
ELSA begann 1986 als Vorläufer der heutigen PNY Technologies GmbH SubsystemGrafikkarten auf Basis von Hitachi-Controllern zu entwickeln. Vorrangiges Ziel war
es, in Zeiten von CGA mit 320 x 200 Pixeln
höhere Auflösungen und eine höhere Geschwindigkeit zu erreichen. Zur Performance-Steigerung wurde mit so genannten Display-Listen gearbeitet.
Der größte Teil der Arbeit, der bei CADProgrammen geleistet werden muss, ist
der Zeichnungsaufbau auf dem Bildschirm.
Dies ist praktisch nach jedem Scrollen und
nach jeder Änderung des Zoom-Faktors erforderlich. Dazu berechnet AutoCAD aus
den Grunddaten der Zeichnung Vektoren, rechnet diese in Bildschirmkoordinaten um und lässt sie entweder von einem
Grafikprozessor oder vom Hauptprozessor
selbst für die Bildschirmausgabe aufbereiten. Diese werden dann über das AutoCAD
Device Interface (ADI) in der Displaylist abgelegt. Der Vorteil einer Displaylist liegt darin, dass der Grafikprozessor eigenständig
die Berechnung des Bildschirminhalts vornehmen kann und damit deutlich schneller
ist. Praktisch alle Beschleunigerkarten bis
AutoCAD 2007 arbeiteten so.
Leistungsfähige Tools für AutoCAD
ELSA entwickelte damals spezielle Tools,
die dem AutoCAD-Anwender das tägliche
Arbeiten erleichtern sollten. Dazu gehörten etwa das „POWERdraft Cockpit“ für ein
interaktives Zoomen und Pannen, „MultiView“ zur Verwaltung mehrerer Ansichten oder „MagniView“ als eigenständiges
Zoom-Fenster. Diese wurden später noch
mit „ELSAview 3D“ als erstem vollintegrierten und OpenGL-Hardware-beschleunigtem Viewer für AutoCAD ergänzt.
Auch Mehrschirmkonfigurationen wurden immer wichtiger. Anfangs konnte ein
über eine spezielle Subsystemkarte, beispielsweise ELSA XHR Alpha oder Gemini,
angesteuerter Grafikmonitor nur mit einem
reinen Textmonitor über MAG ergänzt werden. Mit späteren Grafikkarten-Generationen wie der ELSAWinner-Serie konnte man
über mehrere baugleiche Grafikkarten sogar bis zu vier Monitore parallel betreiben.
Mit heutigen Grafikboards wie der Quadro
K5000 sind sogar bis zu 16 Monitore an einem Rechner möglich.
Zugpferd in
den 1990er
Jahren: ELSAWinner-2000-Grafikkarte
mit einem Grafikchip von S3.
Aktueller Grafikbeschleuniger:
PNY Quadro K2000 mit NVIDIAKepler-Architektur und schnellem
GDDR5-Grafikspeicher.
Treiberschnittstellen im Wandel
Die Treiberschnittstellen in AutoCAD waren dabei über die verschiedenen Releases
immer einem starken Wandel unterzogen.
Anfangs wurde noch auf das AutoCAD
Design Interface (ADI) für die Grafik und auf
das Autodesk Development System (ADS)
für Erweiterungen gesetzt. Mit Release 14
ist ADS weggefallen und wurde durch die
AutoCAD Runtime Extension (ARX) ersetzt.
In AutoCAD 2000 verabschiedete sich
Autodesk dann auch von der ADI-Schnittstelle und stellte mit Whip! nur einen begrenzt gleichwertigen Nachfolger vor.
HEIDI wurde dann in AutoCAD 2008 die
alleinige Schnittstelle für Grafikanwendungen. Diese ist mit AutoCAD 2013 wieder
weggefallen. Bei den heutigen aktuellen
Softwareversionen werden die Beschleunigerfunktionen direkt über den Grafikkartentreiber realisiert.
Die aktuellen NVIDIA-Quadro-basierenden Produkte von PNY bieten dabei mehr
Leistung als jemals zuvor – sowohl für 3D
als auch für 2D. Auch wenn hier schon lange nicht mehr mit Displaylisten, sondern
mit 3D-Objekten in OpenGL und Direct3D
gearbeitet wird.
Info
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Anbieter:PNY Technologies Quadro
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Anschrift: Schumannstraße 18a
D-52146 Würselen
Telefon:
+49 (0) 24 05 / 4 08 48-0
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P D M / P L M - u n d D M S - L ö su n g P RO . F I L E
Aus PDM wird PLM
Als vor 15 Jahren die CAD WORLD – Vorgänger des DIGITAL ENGINEERING Magazins – auf den Markt kam,
war Produktdatenmanagement (PDM) noch ein ziemlich neues Thema. Im Wesentlichen bestand PDM aus
der sicheren und gesteuerten Ablage von CAD-Modellen.
P
DM-Systeme haben sich inzwischen zu echten Product-Life-CycleManagement-Lösungen
(PLM)
entwickelt. Heute können alle nur
denkbaren Daten und Dokumente des Produkt-Lebenszyklus verwaltet und weltweit
bereitgestellt werden. Die PLM-Lösung
PRO.FILE unterstützt heute fast 100.000
Entwickler, Ingenieure, Arbeitsvorbereitung, QM-Experten und Wartungstechniker
in ihrer Arbeit.
PRO.FILE bewältigt
das Produktdatenmanagement
Die Zahl der Varianten und kundenspezifischen Abwandlungen eines Produkts
wächst stetig. Mechanik, Elektrotechnik,
Elektronik und Software bestimmen die
Funktionalität dieser Produkte. CAD-Datenverwaltung muss diesen Herausforderungen Rechnung tragen.
PRO.FILE organisiert den Umgang mit
Versionen und Varianten – auch über Abteilungsgrenzen und Standorte hinweg.
Alle wichtigen Daten und Dokumente
werden sicher und geschützt aufbewahrt.
PRO.FILE ist perfekt in allen bekannten 3DCAD-Systemen integriert und verfügt da
rüber hinaus über Integrationen zu über 20
PRO.FILE PLM:
Mechatronische
Produktstruktur.
Systemen für Elektrotechnik- und Elektronik-Entwicklung.
PRO.FILE macht komplexe Prozesse
transparent und nachvollziehbar
Produktunterlagen wie CAD-Modelle,
Stücklisten und technische Zeichnungen
begleiten ein Produkt von der ersten Idee
über die Entwicklung und Fertigung bis hin
zum Service.
PRO.FILE steuert und dokumentiert dabei sämtliche Arbeitsabläufe, Freigabe- und
Änderungsprozesse. Die Lösung arbeitet voll integriert mit allen prozessbegleitenden IT-Systemen: ERP, CRM, MS Office,
E-Mail und Microsoft Project. So ist stets
nachvollziehbar, wer, was, wann und warum geändert hat.
PRO.FILE sorgt für Compliance
Unterlagen von Maschinen, Anlagen und
anderen technischen Komponenten müssen über viele Jahre hinweg aufbewahrt
werden. Zahlreiche nationale und internationale Gesetze und Vorschriften verlangen diese Archivierung. PRO.FILE verwaltet
nicht nur die Daten und Dokumente aktueller Projekte, sondern ist auch das bewährte System zur Langzeitarchivierung der Unterlagen zu Maschinen und Anlagen.
Stand der CAD-Technik 2013: Technische Dokumente per iPad
abrufen.
PRO.FILE organisiert
die weltweite Zusammenarbeit
Die Kooperation zwischen weltweit verteilten Standorten und die intensive Zusammenarbeit mit Zulieferern und Kunden
erfordern neue Werkzeuge und Methoden für die gemeinsame Nutzung von
Dokumenten und Produktdaten. Mit der
ETOR-Technologie ermöglicht PRO.FILE die
Vernetzung beliebig vieler Unternehmensstandorte, um für alle Entwicklungsingenieure optimale Zugriffszeiten auf CADUnterlagen sicherzustellen.
PRO.FILE steuert
den Datenaustausch in Projekten
Die in PRO.FILE zusammengeführten und
bereitgestellten Informationen und Unterlagen zu Produkten im Unternehmen werden
häufig auch mit Lieferanten und Kunden ausgetauscht. Über die virtuellen Projekträume
von PROOM kann der PRO.FILE-Anwender
Dokumente ohne E-Mail sicher und zielgerichtet externen Projektpartnern bereitstellen. Alle Transaktionen werden dabei protokolliert und sind nachvollziehbar.
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K o mple t t l ö su n ge n fü r g r af i k i n t e n s i ve C o mpu t e r a n we n du n ge n
Profi-Hardware
für professionelle User!
Schneider Digital – die Antwort auf alle Hardware-Herausforderungen rund um Workstations, Profi-Grafikkarten,
hochauflösende, 4K-Monitore, stereoskopische Peripherie und 2D/3D-Powerwalls.
B
esondere Anforderungen in Konstruktion, Simulation und Design
brauchen spezielle Lösungen. So
liefert Schneider Digital seinen Kunden ausgereifte Spezial-Hardwarelösungen
für besonders grafikintensive Computeranwendungen im Bereich CAx, VR, Fabrikplanung, GIS, DCC – auch in 3D-Stereoskopie.
Der Fokus dabei liegt auf der Maximierung
der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Software, bei gleichzeitig höchstmöglicher Systemstabilität die bestmögliche Wertschöpfung für den Anwender zu erreichen.
Mit 18 Jahren Erfahrung im Verkauf von
Profi-Hardware kennt Schneider Digital die
Anforderungen von Software und das Leistungsvermögen der Hardware genaues
tens. Dieses „Know-how“ kann Schneider
Digital für seine Kunden äußerst umfangreich in die Beratung und Konzeption von
Komplettlösungen mit hochauflösenden
4K- und 3D-Monitoren inklusive innovativer Peripherie einbringen. Neben der
Distribution von professionellen Grafikkarten der Marken AMD FirePro und NVIDIA
Quadro entwickelt, produziert und vertreibt Schneider Digital High-End-GrafikWorkstations sowie 2D/3D-Powerwalls.
smart VR-Wall – der neue Maßstab für Powerwalls in
Sachen Bildqualität, Platzbedarf und Handling.
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smart VR-Wall
Auch das neueste „Kind“ der
Schneider Digital-Produktentwicklung für großformatige
Visualisierungslösungen, die
smart VR-Wall, glänzt mit Superlativen: Mit dem neuartigen
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konnte die Helligkeit um 100
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Dass das neue Powerwall-Konzept von
3D-Stereo-Modus steht die smart VR-Wall
für eine bisher unerreichte Bildqualität. Josef Schneider aufgeht, zeigen viele RefeGeradezu revolutionär sind diese Daten in renzkunden unterschiedlichster Branchen
Relation zum Platzbedarf. Durch die Aufpro- aus aller Welt, zum Beispiel VW Argentinijektionstechnik benötigt die smart VR-Wall en (Design), LG-VANS Südkorea (Design),
nur 62 cm Standfläche und lässt sich dank DAELIM Motors Südkorea (Design), Honda
ihren eingebauten Rollen sehr einfach ver- Thailand (CATIA und IC:IDO) und AUDI
schieben. Die modulare, selbsttragende China (IC:IDO). Darüber hinaus vertrauen
Konstruktion erlaubt eine freistehende Auf- mehr als 15 Universitäten mit unterschiedstellung und damit maximale Raumunab- lichsten Performance-Anwendungen auf
hängigkeit und Flexibilität innerhalb eines die neue smart VR-Wall.
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Cinemascope) lässt sich die smart VR-Wall
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V i r t uelle 3 D - A n lage n a n i m i e r e n u n d s i mul i e r e n
taraVRbuilder: Logistik
und Produktion optimieren
Mit dem taraVRbuilder 2014 von tarakos erstellen selbst ungeschulte Anwender aus animierbaren Objekten
einfach und schnell Szenarien aus Produktion und Lager, Materialfluss und Logistik. Eine neue Benutzerführung
reagiert sogar auf Fingerzeig.
W
er Abläufe in Produktion und
Materialfluss, Lager und Logistik optimieren will, dem fehlt
oft das geeignete Werkzeug.
Mit einem 3D-CAD-System steckt man zu
viel Aufwand in Details, denn es müssen alle
Komponenten maßgenau modelliert und die
Animation programmiert werden. Ein Expertensystem zur Simulation lohnt sich meist
nur bei täglichem Gebrauch – der Aufwand
für Anschaffung, Wartung, Schulung und
Einarbeitung ist hoch.
Mit dem taraVRbuilder 2014 von tarakos
erstellen selbst ungeschulte Anwender aus
animierbaren Objekten einfach und schnell
Szenarien aus Produktion und Lager, Materialfluss und Logistik. Dank geringer Investitionskosten, einfacher Einarbeitung und realistischer Szenarien rentiert sich der Einsatz oft
bereits im ersten Projekt!
Virtual Reality für Maus
und Touchpanel
Das Startfenster teilt sich in ein Menü
mit Objekt-Favoriten und eine gerasterte Arbeitsfläche, in die 2D-Zeichnungen
eingelesen werden können. Die Benutzerführung reagiert sogar auf Fingerzeig: Am
Touchpanel lassen sich Objekte ebenso wie
mit der Maus per Drag & Drop maßgenau
Mit taraVRbuilder 2014 lassen sich am Touchpanel Logistik-SzenaBildrechte: tarakos GmbH
rien noch schneller erstellen.
in das Raster ziehen. Kommt das
Modell in die Nähe möglicher
Anbaupunkte, schnappt es ein.
Über 500 Objekte in
3D-Bibliotheken
Ein zentraler Zugriff auf zahlreiche voranimierte Modell- und
Projektbibliotheken bildet den Einfach und übersichtlich Produktion und Materialfluss planen:
Kernvorteil der neuen Benut- taraVRbuilder 2014.
zeroberfläche. Weitere Detaillierungsebenen führen den Anwender direkt Die neue Unterstützung von Touch-Screens
zu einem gesuchten Objekt. Animierte Stap- entspricht der einfachen Benutzung von
ler oder Roboter gehören ebenso dazu, wie Tablets oder Smartphones. Statt Drag &
virtuelle Personen oder Verpackungsmateri- Drop-Bewegungen und Fallenlassen eines
al. Selbst herstellerspezifische Komponenten Objekts reicht nun ein Stupser mit der Finwie die Regalbediengeräte, Verschiebewa- gerspitze, um es in der Szene zu platzieren.
gen und Lifte von LTW werden angeboten.
Universell einsetzbar
Aufgabenspezifisch anpassbar
Planer und Logistiker finden mit
Dabei behält der Anwender immer den taraVRbuilder optimale Alternativen für
Überblick. Denn in der neuen Version ihre Aufgabenstellungen, sichern kostspietaraVRbuilder 2014 können Bibliotheken lige Bau- und Beschaffungsmaßnahmen
und Objekte individuell zusammengestellt mit geringem Aufwand ab. Mit wirkungswerden. Kürzere Wege, weniger Auswahl- vollen Video-Präsentationen überzeugen
arbeit und mehr Arbeitsfläche erhöhen die sie Kunden, Manager und Mitarbeiter von
Produktivität der Anwender. In einem kom- der gewählten Lösung.
fortablen Dialog lassen sich diese und andere individuelle Einstellungen, wie etwa
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virtuelle Standpunkte und Ansichten der
3D-Szenarien, für künftige Programmstarts
festlegen. So beginnt man die Arbeit immer mitten im aktuellen Projekt. Einfache
Simulationsaufgaben lassen sich nun durch
den Import von Werten und Daten einfaAnbieter: tarakos GmbH
cher lösen. Als Grundlage für Mengen zuAnschrift: Werner-Heisenberg-Str. 1
geführter Güter, Typen und Zeitverhalten
D-39106 Magdeburg
kann der Anwender Excel-Dateien imporTelefon: +49 (0)3 91 / 59 74 95-0
tieren. Der taraVRbuilder 2014 enthält als
Fax: +49 (0)3 91 / 59 74 95-33
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duktions- oder Logistikplaner benötigen,
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Starke CAD- und PDM-Lösungen
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Die ISD Software und Systeme GmbH ist ein führender Hersteller in den Bereichen CAD, PDM/PLM und
Produktkonfiguration. Unsere Softwarelösungen HiCAD, HELiOS und HELiCON bilden die ideale Plattform
für die Optimierung Ihrer Engineering-Prozesse.
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iCAD (CAD), HELiOS (PDM) und
HELiCON (Produktkonfiguration)
sind leistungsstarke Systeme, die
jedes für sich – oder auch als ineinander verzahnte Gesamtlösung – die Konstruktion flexibler, einfacher und einheitlicher
gestalten. So stellt HiCAD mit seiner einzigartigen Hybrid-Technologie nicht nur 2D-Konstruktion und 3D-Design, sondern auch alle
Branchenfunktionen und Funktionen für das
Produktdatenmanagement in einem System
zur Verfügung und deckt damit alle Bereiche
des Engineering ab: vom Maschinen- und
Anlagenbau über die Blechbearbeitung bis
hin zu schlüsselfertigen Lösungen für den
Stahlbau sowie den Glas-, Metall- und Fassadenbau. Dieses einzigartige Leistungsspektrum basiert auf dem von ISD entwickelten
Software-Kernel (ESM – European Solid Modeller). Als weltweit einziges Unternehmen
bieten wir Ihnen damit eine einheitliche
und 100-prozentige branchenübergreifende Lösungsplattform für die EngineeringProzesskette – von der CAD-Anwendung bis
hin zu einer durchgängigen Prozesskette mit
CAD, PDM und ERP-Kopplung.
Stahl-/Metallbau und Blech
Einfache wie hochkomplexe Projekte des
Stahl-, Glas-, Metall- und Fassadenbaus
lassen sich in HiCAD mit modernsten
Konstruktionstechniken transparent und
einfach realisieren. Beispiele sind das Expertensystem für Profile/Bleche, die intelligenten Anschlüsse, der Automatismus für
Fertigungsunterlagen, die bidirektionale
logiKal®-Schnittstelle, 3D-Achsraster zur automatischen Generierung anspruchsvoller
Fassaden u.v.m.
Maschinen- und Anlagenbau
Auch branchenübergreifende Projekte des
Sondermaschinen- und Anlagenbaus las-
sen sich problemlos
umsetzen. Ob freie
oder parametrische
Konstruktion, Automatisierung mit Design
varianten, Concurrent
Engineering mit Referenzierung oder realistische Visualisierung
– HiCAD bietet stets
effiziente Techniken.
HiCAD-Konstruktion der Erweiterung eines Panoramarestaurants. Bild: Schlosserei Klocker GmbH
HELiOS – Daten und Prozesse
sicher im Griff
Mit der PDM-Software HELiOS lassen sich
komplexe Zusammenhänge transparent
visualisieren, Dokumente sicher und nachvollziehbar verwalten und Abläufe durch
das Workflowmanagement optimieren.
HELiOS verfügt über Schnittstellen zu den
wesentlichen CAD-Systemen. Auch Kopplungen an verschiedene ERP-Systeme wurden vielfach realisiert. Insbesondere in Verbindung mit einem CAD-System bringt der
PDM-Einsatz Unternehmen enorme Vorteile,
entsteht doch ein Großteil der produktionsrelevanten Daten im Engineering. Hier müssen alle produktrelevanten Änderungen genau dokumentiert werden, insbesondere,
wenn mehrere Konstrukteure parallel an der
Lösung komplexer Aufgaben arbeiten.
Die neuen Versionen 2013
Mit den neuen Versionen 2013 wurden
erneut zahlreiche neue und erweiterte Funktionen realisiert: vom neuen Editor für Bemaßungsregeln, dem nochmals erweiterten
Geländerkonfigurator, der WinIso-Integration
zur Wärmestrom- und Isothermenberechnung, über den Abgleich von Katalogen
mit anderen Anwendern, die Übergabe der
Blechabwicklung an CADMAN-B (LVD), bis
hin zum deutlich erweiterten Konfigurati-
onsmanagement sowie zahlreichen weiteren Neuheiten für den Maschinen- und Anlagenbau, den Stahl- und Metallbau sowie die
Blechbearbeitung.
Service im Fokus: Nah am Kunden
Zum Angebot der ISD gehört nicht nur die
Software, sondern das komplette Dienstleistungspaket. Ob fachkundige Dozenten
in den eigenen Schulungszentren, kompetente Ansprechpartner in der Hotline oder
qualifizierte Berater – bei der ISD liegen
alle Serviceleistungen direkt beim Anbieter
selbst. Die kurzen Wege zum Kunden sorgen
für hohe Flexibilität und großes Know-how
über die spezifischen Anforderungen beim
Anwender.
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A u t o ma t i s i e r t es E r ke n n e n u n d V e r gle i c h e n
v o n P D F - D at e i e n
Wie Äpfel und Birnen doch
vergleichbar werden!
Mit ReqMan, einem Softwareprodukt der :em AG, lassen sich PDF-Dateien
schnell, zuverlässig und mit höchster Ergebnisqualität analysieren, in ihre Informations-Bestandteile zerlegen sowie in weitere Bearbeitungsprozesse
überführen. Automatisches Erkennen und Hervorheben von inhaltlichen
Änderungen unterstützen zudem den Bearbeiter – egal ob Ingenieur, Jurist
oder Einkäufer. So lassen sich dann auch „Äpfel mit Birnen vergleichen“.
W
as haben Ingenieure, Juristen
und Einkäufer gemeinsam?
Sie alle müssen mit einer Vielzahl von Informationen umgehen und darauf basierend Entscheidungen treffen. Oft müssen sie dazu Inhalte aus
PDF-Dateien, die sie von Geschäftspartnern
erhalten, verarbeiten – seien es beschriebene Anforderungen an ein Produkt, Vertragstexte, Angebote oder AGBs.
Befürchtungen, dass man Änderungen
an einem Vertragstext übersieht, dass man
hinzugefügte Worte wie ein „nicht“ in einem Lastenheft unbeachtet lässt oder herausgelöschte Passagen in einer neuen Version eines Angebots einem nicht ins Auge
fallen, bestimmen oft das Tagesgeschäft.
Die Lösung
Genau an dieser Stelle setzt ReqMan an: ein
Software-Tool, das PDF-Dateien auf ihren
Inhalt hin überprüft, die einzelnen Informationseinheiten extrahiert und Änderungen
gegenüber Vorversionen der PDF-Datei
identifiziert und hervorhebt.
Das Software-Tool ReqMan bietet ein automatisiertes Erkennen
und Hervorheben von inhaltlichen Änderungen in PDF-Dateien.
Typische Anwender der Software sind Personen beziehungsweise Personengruppen,
für die die folgenden Aspekte wichtig sind:
• Informationseinheiten müssen einzeln bearbeitet werden, zum Beispiel Bewertung
einzelner Lastenheft-Anforderung bezüglich der Umsetzbarkeit.
weiteren Bearbeitung zur Verfügung gestellt.
• Hinzufügen und Zerlegen: einzelne Anforderungen lassen sich manuell hinzufügen,
als ungültig markieren oder in mehrere
Anforderungen zerlegen.
• Kommentieren: Anforderungen im Kontext eines Projekts können direkt kommentiert und der Status der Bearbeitung
im System hinterlegt werden. Recherchen bezüglich Bewertungen in anderen
Projekten zur selben Anforderung kann
man direkt im laufenden Prozess vor
nehmen.
• Exportieren: Anforderungen und die Kommentare zu Anforderungen lassen sich in
unterschiedlichen Formaten und Strukturen für unterschiedliche DownStreamProzesse exportieren. Sei es als ExcelExchange-Datei für den Austausch mit
Zulieferern und Auftraggebern oder in anderen Formaten.
Nutzen
Den Nutzen von ReqMan kann man anhand des folgenden Zahlenbeispiels sehr
schnell erkennen:
5.000 Anforderungen in einem Lastenheft
Manuelle Bearbeitung ReqMan®
Interpretationszeit pro Informationseinheit
inkl. Referenz-Check zu anderen Projekten
30 Sek.
12,5 mSek.
Gesamtzeit pro Lastenheft
2.500 Min. = 41,7 Std.
1,04 Min. = 0,017 Std.
Pro Jahr 5 Projekte mit je 4 Dokumenten
und je 5 Versionen
250.000 Min. = 4.167 Std. 104 Min. = 1,8 Std.
Einsparung pro Jahr mit ReqMan® bei
internem Stundensatz von 50 €
208.260 €
• Änderungen an Informationseinheiten
müssen erkannt werden, unabhängig davon, an welcher Stelle in der PDF-Datei
diese vorkommen.
• Managen von Kommentaren, die von
mehreren Personen (gegebenenfalls aus
mehreren Firmen: intern, Kunden, Zulieferer) iterativ verfasst werden.
Funktionen
Die Funktionen von ReqMan lassen sich in
fünf Bereiche clustern:
• Scannen und Erkennen: auf Basis von konfigurierbaren Regeln wird eine PDF-Datei
in ihre Informationseinheiten zerlegt, interpretiert und klassifiziert. Dabei spielt es
keine Rolle, ob es sich um 40 oder 400.000
Informationseinheiten handelt.
• Vergleichen: die erkannten Informationseinheiten werden mit der Vorversion des
Dokumentes und bezüglich Verwendungen in anderen Projekten verglichen und
– farblich codiert – dem Endnutzer zur
Als zusätzlicher Mehrwert kommen noch
der Faktor „Ergebnisqualität“ und die transparente Protokollierung aller Entscheidungen im System protokolliert hinzu.
Weitere Informationen zum SoftwareProdukt ReqMan finden Sie auf der Homepage der :em AG unter www.em.ag.
Info
Anbieter: :em
engineering methods AG
Anschrift: Rheinstraße 97
D-64295 Darmstadt
Telefon: +49 (0) 61 51 / 9 50 54 20
Telefax: +49 (0) 61 51 / 9 50 54 21
E-Mail:
[email protected]
Internet: www.em.ag
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M o de r n es L i ze n zma n ageme n t m i t s c V L T
Kosten senken und
Risiken minimieren
Übersicht über die abgelehnten Lizenzanfragen.
Es ist in Unternehmen beliebt wie eine Betriebsprüfung: das Management
der Softwarelizenzen ist nach wie vor ein schwieriges Terrain. Gerade
im Engineering-Umfeld braucht es aber derzeit neue Methoden, diese
Komplexität zu minimieren und den Überblick zu behalten.
Monitoring-Daten für die objektive Planung des Lizenzbedarfs.
B
ereits vor zwei Jahren fand Insight
Technology heraus, dass 90 Prozent
aller deutschen Unternehmen sowohl zu viele als auch zu wenige
Nutzungsrechte für ihre Software besitzen.
Beides ist ärgerlich, mitunter justiziabel und
oft kostenintensiv, da wertvolles Kapital in
Form von „Shelfware“ geblockt wird. Geld,
das oftmals dringend für Investitionen benötigt wird. Wie unendlich viel das ausmachen kann, untersuchte seinerzeit die Unternehmensberatung PwC: „Die IT belegt
einen bedeutenden Platz in den Kostenblöcken der Unternehmen. Je nach Branche betragen die IT-Kosten durchschnittlich bis zu zehn Prozent des Umsatzes.“
Entscheidend aber: „Software und Lizenzen
sind der dominante Kostentreiber – noch
vor Personal, Hardware und Betrieb.“ Und
das gilt momentan vor allem auch im Engineering-Umfeld – in erster Linie bedingt
durch die Abkündigung des IBM LUMServer-Supports für CATIA. Hier besteht
akuter Handlungsbedarf.
CATIA (Computer Aided Three-Dimensional Interactive Application), das CADProgramm der französischen Firma Dassault Systèmes, ist bekanntermaßen in
vielen Branchen mittlerweile Standard. Als
Lizenzmechanismus für diesen kostenintensiven Software-Invest setzten Unternehmen bisher häufig den LUM-Server
(„License Use Manager“) von IBM ein. Der
Support für LUM-Server wurde indes von
Dassault abgekündigt, und viele Nutzer migrieren nun auf das unternehmenseigene
Lizenzierungssystem „Dassault Systèmes
License Server“ (DSLS). „Allerdings kann diese Migration lediglich der erste Schritt einer sinnvollen Lizenzpolitik sein. Denn die
von DSLS ausgegebenen Daten manuell
auszuwerten verursacht einen immensen
Pflegeaufwand“, erläutert Expertin Natsuko
Arai, Senior IT-Consultant bei der Bull-Tochter science + computing ag (s + c).
Effektive Lizenz-Monitoring-Lösung
Ungleich effektiver agieren Administratoren, wenn sie Lösungen wie beispielsweise den scVENUS License Tracker (scVLT) von
s + c einsetzen, eine Lizenz-MonitoringLösung, mit der Unternehmen auf einen
Blick die tatsächliche Nutzung von Softwarelizenzen sichtbar machen können. Die
mit der Monitoring-Software gewonnenen
Informationen können dabei helfen, vorhandene Lizenzen zwischen den verschiedenen Abteilungen besser auszulasten anstatt
neue zu kaufen und deren Nutzung nach
dem tatsächlichen Verbrauch abzurechnen.
Auf Basis dieser Informationen können die
Administratoren fundierte Entscheidungen
treffen, ob das Unternehmen korrekt lizenziert ist. Auf diese Weise werden nicht mehr
Lizenzen gekauft und gewartet als notwendig und gleichzeitig vermeidet das Unternehmen unnötig lange Wartezeiten für die
Anwender auf freie Lizenzen. Auch lässt sich
verhindern, dass Unternehmen auf Verdacht
zu viele Lizenzen vorhalten – ein typischer
Fall von Überlizenzierung, der unnötige Kosten verursacht. Die abteilungsübergreifende Auslastung der Softwarelizenzen ist mit
solch einem Tool wesentlich komfortabler
zu realisieren, ebenso der Lizenzverbrauch
nach Benutzergruppen oder Projekten. Neben CATIA-Lizenzen lassen sich mit modernen Lösungen wie scVLT auch noch eine
Vielzahl anderer Lizenzmechanismen wie
FLEXlm, RLM, LSTC, LICMAN, vlms und vie-
Übersicht über den Lizenzverbrauch inklusive der Anzeige der
vorhandenen, genutzten, gequeueten und reservierten Lizenzen.
Übersicht über den Lizenzverbrauch einer Abteilung.
le andere einheitlich und effizient verwalten. Ein wichtiger Schritt zur Vermeidung
von Kosten durch „Shelfware“ und anderen
Ärgernissen, die mit mangelhaftem Lizenzmanagement einhergehen.
Info
Anbieter: science + computing ag
Anschrift: Hagellocher Weg 73
D-72070 Tübingen
Telefon:
+49 (0) 70 71 / 94 57-0
Fax:
+49 (0) 70 71 / 94 57-2 11
E-Mail:
[email protected]
Internet: www.science-computing.de
Maßgeschneiderte LED-Lichtleiste für den Audi TT verbindet
Tagfahrlicht und Blinker in einem
Element.
e D es i g n l i efe r t ma S S gesc h n e i de r t e L E D - B eleuc h t u n ge n
Made in Germany
LED sind aus den Beleuchtungskonzepten der Autos schon fast nicht mehr wegzudenken. Einer der ersten Stunde
ist Michael Schön, er entwickelt und produziert ausschließlich in Deutschland und vertreibt die LED-Beleuchtungen
im eigenen Webshop.
V
or einigen Jahren boten LED-Be
leuchtungen bei Autos einen
seltenen Anblick. Sie waren die
Domäne technisch versierter Autoenthusiasten, Tüftler und Bastler – solche
wie Michael Schön aus Mühlheim an der
Ruhr. Der gelernte Elektroniker hatte schon
damals die Idee, sein eigenes Auto mit LEDTechnik optisch aufzuwerten. Er besorgte
sich die erforderlichen Bauteile aus dem
Sortiment des Elektronikdistributors Dis
trelec und ging ans Werk.
Seit das Tagfahrlicht 2011 als zusätzliche
Beleuchtung für neue Pkw per EU-Richtlinie vorgeschrieben ist, sind Fahrzeuge
mit LED-Beleuchtung aus dem Straßenbild nicht mehr wegzudenken. Viele Hersteller wie Audi, Ford oder Mercedes-Benz
statten ihre Neufahrzeuge ab Werk mit zusätzlichen Tagfahrleuchten aus, die meist in
die Frontschürze oder den Scheinwerfern
selbst integriert sind.
Die energiesparende und lichtstarke LEDTechnik setzt sich dabei aufgrund ihrer Vor-
teile zunehmend durch. Die Vorteile sind
nicht nur technischer Natur: LED-Leuchten
passen sich dem Fahrzeugdesign an und
setzen Akzente.
Was als Hobbybastelei begann, überzeugte nicht nur Schön selbst: Um Kosten
zu sparen, fertigte er aus übriggebliebenen
Bauteilen weitere Leuchtelemente, die in
seinem Freundes- und Bekanntenkreis erste Abnehmer fanden. Über Internetforen
und Mundpropaganda sprach sich herum,
was da auf den Straßen des Ruhrgebiets
leuchtete: Die Geschäftsidee war geboren.
Vom Tüftler zum Unternehmer
Schön startete seine Firma eDesign zunächst
als Einzelunternehmer und verkaufte seine
Produkte im Internet. Heute betreibt er ein
innovatives, kleines Unternehmen mit fünf
Mitarbeitern, das mit Hilfe moderner Fertigungstechnik hochwertige LED-Leuchttechnik ausschließlich in Deutschland produziert.
Die Firma vertreibt die Produkte über den
Webshop www.hypercolor.de.
Von der Billigkonkurrenz aus Asien unterscheiden sich die Produkte aus dem Hypercolor-Programm durch Qualität. „Wir geben
drei Jahre Garantie auf die Lebensdauer unserer Produkte“, sagt Michael Schön. Außerdem könnten Kunden, die mit der Helligkeit
der LED nicht zufrieden sind, die Produkte innerhalb von 14 Tagen zurückgeben und erhielten den Kaufpreis erstattet. „Wer bei Hypercolor bestellt, hat nicht selten einen oder
gar mehrere Fehlversuche mit preisgünstigeren LED-Elementen aus asiatischer Billigfabrikation hinter sich“, berichtet Schön.
Einsetzen lassen sich die LED-Lampen
von Hypercolor ohne Einschränkungen
im Innenraum von Fahrzeugen, beispielsweise als Innenraumlicht, Beleuchtung für
den Fußraum oder in Wohnmobilen. Da die
LED-Lampen jedoch keine Zulassung für
den öffentlichen Straßenverkehr und keine
ABE (Allgemeine Betriebserlaubnis) haben,
dürfen sie nicht in Scheinwerfern, als Kennzeichenlicht oder in Rückleuchten verwendet werden.
Automotive | Special | 049
Mit Erfahrung und CAD zur Qualität
Hinter der Qualität der Hypercolor-Produkte stehen ein umfassendes EntwicklungsKnow-how und eine intensive Erprobung.
In die Serienproduktion kommen nur ausgereifte, zuverlässige und umfangreich getestete Produktdesigns, die einen klar definierten Entwicklungsprozess durchlaufen
haben.
Vor jedem neuen Produkt werden zunächst Experimentalmuster gefertigt. Anhand dieser Muster wird geprüft, ob die
LED die gewünschte Helligkeit erreichen
und ob die Bauform in den geplanten Einbauorten optimal passt.
Wichtigster Schritt in der Entwicklung der
Produkte ist das Layout der Schaltung: Der
Lauf von Leiterbahnen und die Anordnung
einzelner Komponenten entscheiden über
Helligkeit und Lebensdauer des Endprodukts. Eine gut designte LED-Leuchte entwickelt möglichst wenig Wärme. Je weniger
Wärme entsteht, umso heller und haltbarer
ist die LED. „Der Weg dorthin kann jedoch
mitunter schwierig sein“, kommentiert Michael Schön. „Wir tüfteln und testen so lange, bis wir ein optimales Schaltungslayout
gefunden haben. Dabei helfen uns eine spezielle CAD-Software für die Elektronik-Entwicklung und nicht zuletzt Erfahrung.“
Jedes neue Produkt muss seine Qualitäten anschließend in der Praxis beweisen.
Dazu fertigt Schön Prototypen und testet
sie unter Extrembedingungen. Beim Einsatz
in Automobilen schwanken oft die Spannungen und auch hohe Spitzen sind keine
Seltenheit. Gleiches gilt für die Temperaturen: Die LED-Leuchte muss von der Hitze
des Hochsommers bis zu zweistelligen Minusgraden alles anstandslos überstehen. Je
nach Einsatzzweck vergleicht eDesign LED
unterschiedlicher Hersteller. „LED ist nicht
gleich LED“, erklärt Schön. „Viele Hersteller
achten bei der Auswahl ihrer Lieferquellen
Kaum eine halbe
Stunde nach Auftragsannahme bei
Distrelec wird die
Ware versandt.
Bilder: Distrilec und
eDesign
nur auf den Preis. Wir setzen lieber auf Qualität und verwenden Premium-LEDs mit hoher Leuchtkraft und Haltbarkeit.“
Sonderanfertigungen
Neben in Serie hergestellten Produkten für
Fahrzeugbeleuchtungen haben sich die
LED-Experten auf die Entwicklung kundenspezifischer Sonderanfertigungen spezialisiert. Die Bandbreite reicht dabei vom speziell für Exoten oder als Liebhaberfahrzeug
gebauten Einzelstück über Kleinstserien für
Fanclubs eines bestimmten Autos bis hin zu
Sonderserien, die Autotuner für bestimmte
Fahrzeugtypen wie den Audi TT ordern.
Anders als bei der Fertigung großer Serien greift Schön beim Materialeinkauf für
Sonderanfertigungen wie schon in den Anfangszeiten des Unternehmens gerne auf
den Katalogdistributor Distrelec zurück.
„Bei Sonderanfertigungen oder Prototypen
kommt es durchaus vor, dass wir spezielle
technische Bauteile für die Mikro-Controller oder auch LED in geringen Stückzahlen
und vor allem sehr schnell benötigen“, sagt
Schön.
Die LED-Beleuchtungen
von Hypercolor kommen
auch in Innenräumen
zum Einsatz.
Distrelec hat diese Bauteile im Sortiment
und liefert sie zuverlässig innerhalb von nur
24 Stunden. Besonderen Wert legt Schön
auf die Qualität der Bauelemente und LED:
„Unsere Produkte unterscheiden sich durch
ihr sorgfältiges Design und die hochwertigen Komponenten und Bauteile“, betont
Michael Schön.
LED von Distrelec
Im Bereich LED-Lichttechnik umfasst das
Angebot von Distrelec fast 900 verschiedene Artikel. Die Bandbreite reicht von LED
und LED-Optiken über LED-Versorger und
-Module bis hin zu kompletten Leuchten
samt passendem Befestigungsmaterial. In
Verbindung mit dem umfassenden Angebot an aktiven, passiven und elektromechanischen Bauelementen finden sowohl professionelle Anwender als auch Tüftler alle
erforderlichen Komponenten und Bauteile
aus einer Hand. Was daraus in Verbindung
mit dem richtigen Know-how und entsprechendem Engagement werden kann, zeigt
eDesign.
Zweites eDesign-Standbein
Angetrieben von der Begeisterung für LEDTechnik und dem Erfolg bei Fahrzeugbeleuchtung entstanden bei eDesign bereits
neue Ideen, um das Geschäft zu erweitern.
Aktuell beschäftigen sich die Mühlheimer
mit der Entwicklung von LED-Modulen
für die Raumbeleuchtung. Die komplett
einsatzbereiten LED-Leuchtkomponenten
können Lampenhersteller für ihre Produkte
einsetzen. „Wir stellen die komplette LEDBeleuchtungstechnik als fertiges Modul
zur Verfügung, und der Leuchtenhersteller
kann sich dann voll auf das Design konzenjbi |
trieren.“ Digital Engineering Magazin 08-2013
050 | Special | Automotive
M ec h a t r o n i sc h e A n t r i ebe i n de r A c h sp r o duk t i o n
Sparsam, schlau und sicher
Bei Mercedes-Benz im Werk Kassel transportieren schienengeführte Shuttles Achsen und Achsenteile von A nach B.
Die Technik hat der Automatisierer AuE konzipiert; die mechatronischen Antriebseinheiten kommen von SEW
Eurodrive. von Gunthart Mau
K
Movigear vereint Getriebe, Motor, Frequenzumrichter, Steuerung
und Kommunikation in einem kompakten Gehäuse.
Mercedes-Benz-Werk Kassel
1810 gründete Georg Christian Carl Henschel in
Kassel eine Kanonen- und Glockengießerei. Im
Revolutionsjahr 1848 ging hier die erste Lokomotive in Betrieb. Das feuerspeiende Dampfross
wurde „Drache“ getauft. Bis 1910 verließen 10.000
Lokomotiven den Betrieb. 1924 begann Henschel
mit der Lkw-Produktion. Nach der fast vollständigen Zerstörung der Henschel-Werke im Zweiten
Weltkrieg wurden in den Nachkriegsjahren die
Lokomotiv- und Lkw-Reparatur und schließlich die
Fahrzeugproduktion wieder aufgenommen. 1969
erfolgte die Gründung der Hanomag-HenschelFahrzeugwerke AG zusammen mit der DaimlerBenz AG. In den Folgejahren wurde das Werk Kassel
schrittweise von der Lkw-Produktion auf Achsenfertigung umgestellt. 1980 lief der letzte HaubenLkw in Kassel vom Band und 1989 die fünfmillionste Achse. 1995 wurde der Antriebstrang ein
eigenständiger Geschäftsbereich und 2007 das
435.000 Quadratmeter große Werk umbenannt in
„Mercedes-Benz Kassel“. Heute produzieren in Kassel etwa 2.900 Mitarbeiter Achsen, Achssysteme für
Lkw, Transporter und Trailer sowie Gelenkwellen.
assel, aufstrebende nordhessische
Metropole, Stadt der documenta,
nahe dem geographischen Mittelpunkt Deutschlands. Im Stadtteil
Rothenditmold befindet sich das Mercedes-Benz-Werk Kassel. Hier fertigt der Autobauer Achsen, Gelenkwellen, Radsätze und
Achsgetriebe für Nutzfahrzeuge. Für den
Transport der Komponenten nutzt er eine
fahrbare Shuttle-Palette.
In vielen Branchen mit fördertechnischen
Abläufen steigen die Anforderungen an die
Fördereinrichtungen. Hierfür entwickelte
Antriebshersteller und Automatisierer SEWEurodrive das Antriebssystem Movigear.
Der Antrieb eignet sich mit optimiertem
Gesamtwirkungsgrad besonders für den
energieeffizienten Betrieb von horizontalen Fördereinrichtungen. In diesem Bereich
gibt es neben vernetzten Transportanlagen mit vielen Antrieben auch zahlreiche
Einzelanwendungen. Dazu gehören kleine
Maschinen oder Einfachförderer, die eine
Lösung benötigen, die sich unkompliziert
vor Ort in Betrieb nehmen lässt.
Shuttle-Palette
Im Werk Kassel befindet sich das Kompetenzzentrum für Achssysteme und Verzahnung. Innerhalb des Werks müssen diese
Komponenten zwischen verschiedenen
Bearbeitungsstationen transportiert werden. So werden Radsätze über eine Strecke von 100 Metern von der Fertigung
über ein Entkopplungsmodul zur Montage
transportiert. Für diese Transportaufgabe
nutz Daimler Shuttle-Paletten, die Radsätze (Antriebskegel- und Tellerräder) zu einer
Montagelinie bringen. Insgesamt 26 dieser
Fahrzeuge werden über ein am Boden installiertes Schienensystem geführt. An den
Transportschienen sind auch Stromschienen für die Energiezuführung befestigt.
Mechatronische Antriebseinheiten (Movigear DBC-B) treiben die Fahrzeuge an. Sie
übertragen die Kraft über eine Hohlwelle
auf ein Vulkollan-beschichtetes Antriebsrad. In dieser Ausführung kann die ShuttlePalette mit 125 Kilogramm Eigenmasse Material bis zu 300 Kilogramm transportieren.
Die Palette beschleunigt mit 0,5 m/s² auf
eine variabel einstellbare Geschwindigkeit
zwischen 1,5 und 18 Metern pro Minute
und positioniert auf plus/minus 1 Millimeter genau.
Stefan Kattner, Vertriebsmitarbeiter bei
SEW, erläutert: „Der große Stellbereich des
mechatronischen Systems, für den es die Option „erweiterter Regelbereich ECR“ gibt, stellt
einen wesentlichen Kundennutzen dar.“
Sicherheitsfunktionen
Jedes Fahrzeug ist mit Sensorik und Sicherheitstechnik sowie einem Not-Halt für die
integrierte Sicherheitsfunktion STO (Safety
Torque Off ) nach PLe nach EN ISO 13849-1
ausgestattet. Sie bewirkt ein sicher abgeschaltetes Moment gemäß IEC 61800-5-2
durch Abschaltung des STO-Eingangs am
Movigear. Die Kolonnenfahrt der Fahrzeuge wird über ein verzögertes Anfahren der
Positionier- und Ablaufsteuerung Ipos gelöst, die im Antriebssystem integriert ist.
Den Abstand zwischen den Fahrzeugen
Installationsprinzip des mechatronischen Antriebssystems Movigear-DBC-B mit direkter binärer Kommunikation.
Automotive | Special | 051
Die Shuttles im MercedesBenz-Werk bewegen sich
mittels einer Abstandsregelung über Ultraschallsensoren auf einem Schienensystem.
Robuste Sensoren für
Weg, Winkel, Neigung
POSIWIRE ®
Wegseil-Positionssensoren
regelt ein Ultraschallsensor. Die
Umschaltung der Geschwindigkeitsstufen erfolgt über zustellbare Nockenleisten.
Während bei früheren Projekten für ähnliche Transportaufgaben Außenläufermotoren
verwendet wurden, setzt die
An dem Schienensystem befinden sich auch Stromschienen zur
Daimler AG heute auf die de- Übertragung der Antriebsenergie sowie Steuerungsleisten.
zentralen Antriebssysteme, die
die Energieeffizienzklasse IE4 erreichen.
Ihre Anforderung war ein Getriebemotor
AuE – Automation
mit dezentralem Umrichter, der binär anund Engineering
gesteuert die Regelung der Kolonnenfahrt
Die Ursprünge der Firma AuE – Auto(Abstandsregelung) übernehmen kann.
Mechatronisches Antriebssystem
Die mechatronische Antriebseinheit Movigear ist ein dezentrales Antriebssystem.
Speziell für Stand-alone-Anwendungen,
beispielsweise im Automobilbereich, gibt
es die Variante Movigear DBC-B (Direct Binary Communication). DIP-Schalter und
Potenziometer ermöglichen die einfache
und schnelle Inbetriebnahme ohne PC. Für
Anwendungen mit konstanter Geschwindigkeit kann man am Gerät parametrierbare Festdrehzahlen und Rampen einstellen.
Über Binäreingänge lässt sich die Antriebseinheit mit einer zentralen SPS oder im Vorort- beziehungsweise Handbetrieb steuern.
Zudem gibt es eine Schnittstelle für Diagnose und Parametrierung.
Projektverlauf
Der Anlagenbauer AuE hat die fahrbaren
Shuttle für das Mercedes-Benz-Werk entwickelt, gefertigt und in Betrieb genommen.
Anfang 2011 stellte SEW-Eurodrive AuE das
mechatronische Antriebssystem Movigear
vor. Ein halbes Jahr später führte AuE einen
ersten Test mit zwei Versuchsfahrzeugen auf
einer Teststrecke im eigenen Hause durch.
Die Ergebnisse fielen zufriedenstellend aus:
„Besonders die einfache Inbetriebnahme
mittels DIP-Schalter und die daraus resultierende kurze Inbetriebnahmezeit gefielen“,
erläutert Kattner. Bereits im September 2011
bestellte AuE 26 Einheiten. Bis Ende Januar
mation und Engineering – liegen in
einer 1980 gegründeten Sonderabteilung der Wegmann-Gruppe. Nach
mehreren Umstrukturierungen stieg
das Unternehmen 2001 in das Geschäftsfeld der Achsmontage ein und
2006 in das der kompletten Montageanlagen. Im Folgejahr wurden die ersten Montageanlagen für Getriebe und
Lkw-Achskomponenten ausgeliefert.
2009 erfolgte die Umfirmierung in AuE
Kassel GmbH und die Eingliederung
in den Firmenverbund des Sondermaschinenbauers Strama-MPS. Mit seinen
Kunden in der Automobil- und Zulieferindustrie integriert AuE Mechanik,
Elektrik und Steuerungstechnik sowie
übergeordnete IT- und Logistiksysteme für alle Fertigungsaufgaben rund
um Achse und Fahrwerk. Ein weiterer
Schwerpunkt sind Achseinstellanlagen,
die mittlerweile bei allen Automobilisten im Einsatz sind.
2012 wurde das Transportsystem aufgebaut.
Seit dem Produktionshochlauf arbeitet es
zur vollen Zufriedenheit. „Aktuell ist eine Erweiterung der Anlage im Gespräch und es
wurde auch weiteren interessierten Kunden
jbi |
vorgestellt“, erläutert Kattner. Dipl.-Ing. Gunthart Mau ist Referent Fachpresse bei
SEW-Eurodrive in Bruchsal.
WS100M
• Messbereich
0 ... 2000 / 3500 / 7500 /
10.000 mm
• Analog, 4...20mA,
SSI, CANopen, J1939
• Schutzart IP68 / IP69K
POSITAPE ®
Wegband-Positionssensoren
WB85
• Messbereich
0 ... 6000 mm
SSI, CANopen, J1939
• Schutzart IP67
POSICHRON ®
Magnetostriktive Pos. Sensoren
PCST25
• Messbereich
0 ... 5750 mm
SSI, CANopen, J1939
POSIMAG ®
Magnetband-Pos. Sensoren
PMIS3
• Messbereich
0 ... 30.000 mm
• HTL, TTL, TTL24V
• Schutzart IP67
• Im Flach- und Hochprofil
POSIROT ®
Winkelsensoren und -encoder
PRAS2EX
• 360°-Winkelsensor
• Analogausgang
• Ex-Versionen
POSITILT ®
Neigungssensoren
PTAM27 / PTDM27
• 1/2-Achsen-Neigungssensor, ±180°, ± 60°
• Analogausgang,
CANopen, J1939
• Schutzart IP67
www.asm-sensor.de
[email protected]
Tel. 08123-986-0
052 | Antriebstechnik | Optimierung von Asynchronmotoren
E n e r g i eeff i z i e n z s t e i ge r n – o h n e He r s t ellk o s t e n zu e r h ö h e n
Effizienz und Kosten
im Einklang
In einem gemeinsamen Projekt haben die Viersener Groschopp AG und eine Arbeitsgruppe aus dem Fachbereich
Elektrotechnik der FH Düsseldorf einen Asynchronmotor des Herstellers so überarbeitet, dass die Energieeffizienz
deutlich gesteigert wurde, ohne die Herstellungskosten zu erhöhen. Hierfür wurden der magnetische und der
elektrische Kreis komplett neu ausgelegt. von Thomas Georg Wurm
A
ntriebe mit einer guten Energiebilanz, sprich einem hohen Wirkungsgrad, werden in der gängigen Literatur oft als wirtschaftlich
günstig vor allem im Blick auf ihre Lebenszykluskosten beschrieben. Je drastischer
der Anstieg der Energiepreise, desto schneller amortisieren sich die in der Herstellung
und Anschaffung zunächst meist deutlich
teureren Geräte, so die Argumentation.
Maßnahmen, die zwar die Energieeffizienz der Motoren steigern, bei denen aber
höhere Herstellkosten anfallen, sind etwa
der Mehreinsatz des elektrisch und magnetisch aktiven Materials. Auch die Substitution von Aluminium durch Kupfer im Läufer der Maschine erhöht die Materialkosten
und erfordert andere Werkzeuge.
Hürde der Herstellkosten
Die Herausforderung besteht darin, bei
gleichbleibenden Herstellungskosten eine
signifikante Steigerung der Energieeffizienz
zu ermöglichen. Hierfür wurden zunächst
exemplarisch für die Asynchronmotoren
des Typs IG100 die magnetischen und elektrischen Kreise nach neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen ausgelegt.
Für einen Asynchronmotor ist neben der
gleichmäßigen Ausnutzung des magnetischen Kreises auch die sinnvolle Auswahl
des Nutzahlverhältnisses im Ständer und
Läufer wichtig. Zusatzverluste und Drehmomentsättel im Anlaufbereich der Maschine werden vermieden, wenn die Läufernutzahl kleiner ist als die Ständernutzahl.
Eine ungerade Läufernutzahl reduziert zwar
Groschopp hat mit der FH
Düsseldorf die Energieeffizienz der Asynchronmotoren
vom Typ IG100 deutlich gesteigert – bei gleichbleibenden Herstellkosten.
Drehmomenteinsattelungen im Anlauf der
Maschine und kann für unterschiedliche
Polzahlen verwendet werden, ist aber kritisch mit Blick auf magnetische Geräusche,
insbesondere bei großen Baulängen. Der
Blechschnitt der ursprünglichen Motorausführung hatte ein Nutzahlverhältnis von
24 Ständernuten und 17 Läufernuten und
konnte deshalb sowohl zwei- als auch vierpolig eingesetzt werden. Mit Rücksicht auf
die Herstellkosten der Wicklung wurden die
24 Ständernuten beibehalten. Die Läufernutzahl des neuen vierpoligen Motors wurde auf 22, die des zweipoligen Motors auf
18 festgelegt.
Baugröße erhalten
Trotz Optimierung des magnetischen Kreises konnte mithilfe der Finite-ElementeMethode der Außendurchmessers von 100
Millimetern beibehalten werden. Auf Basis
des ermittelten Blechschnitts kam ein analytisches Programm zum Einsatz, das sehr
schnell und mit hoher Genauigkeit die Motorkennlinien, axiale und radiale Kräfte sowie das zu erwartende Geräuschverhalten
des Motors berechnet.
Durch die hohen Flussdichten im Joch
des zweipoligen Motors ergeben sich ein
hoher Magnetisierungsstrom und zusätzliche Eisenverluste. Der neu ausgelegte
Schnitt verfügt im Vergleich über einen
deutlich größeren Querschnitt im Joch, der
im Wesentlichen durch einen reduzierten
Läuferdurchmesser erreicht wird. Eine sehr
ungleichmäßige Verteilung der Flussdichte
ergibt sich beim bestehenden Blechschnitt
für die vierpolige Ausführung. Während im
Joch des Ständers verhältnismäßig gerin-
Optimierung von Asynchronmotoren | Antriebstechnik | 053
ge Flussdichten vorherrschen (grüne Farbe), sind die Ständerzähne schon sehr stark
gesättigt (rote Farbe). Durch eine Vergrößerung des Läuferdurchmessers bei in etwa
gleichen Ständernuten vergrößern sich die
Zähne und das Joch wird im Querschnitt
reduziert. Es ergibt sich eine gleichmäßige
magnetische Ausnutzung des Blechs.
Betrag der magnetischen Flussdichte
der zweipoligen
Ausführung, links:
bestehender Blechschnitt, rechts die
Neuauslegung.
Effizienzsteigerung
Mit dem bestehenden Blechschnitt wird
in der zweipoligen Ausführung bei einer
Eisenlänge von 100 Millimetern eine Leistung von 710 Watt bei einem Wirkungsgrad von 72,4 Prozent erreicht. Leistung
und Wirkungsgrad steigen durch den neu
entwickelten Blechschnitt auf 740 Watt bei
79 Prozent.
Diese Werte werden bei einer um 20 auf
80 Millimeter reduzierten Eisenlänge erreicht.
In diesem Fall konnten mithilfe eines optimalen magnetischen Kreises die Verluste
bei vergleichbarer Leistung um etwa 28
Prozent reduziert werden und gleichzeitig
wurden durch reduzierte Eisenlänge die
Herstellkosten gesenkt. Bei der vierpoligen
Ausführung ergab sich ein ähnliches Bild.
Einfluss des Umrichters
Bei der Betrachtung der Energieeffizienz ist
zu beachten, dass der optimale Wirkungsgrad eines Asynchronmotors in jeder Wicklungsauslegung nur bei einer bestimmten
Abgabeleistung und Klemmenspannung
erreicht wird. In Verbindung mit einem Frequenzumrichter lassen sich durch dessen
optimale Einstellung weitere Energiesparpotenziale nutzen. Das verbesserte Berechnungsprogramm von Groschopp liefert
hierfür exakte Daten. Bei netzbetriebenen
Asynchronmotoren lässt sich der optimale
Wirkungsgrad nur durch eine Anpassung
Neuauslegung des
Blechschnitts der
vierpoligen Ausführung (rechte Seite)
zeigt eine gleichmäßigere magnetische
Ausnutzung des
Blechs.
der Motorwicklung erreichen. Groschopp
bietet solche applikationsspezifischen
Wicklungen auch schon bei geringen
Stückzahlen ohne Mehrkosten an.
Anforderungen der EU
Innerhalb der EU dürfen aktuell Motoren
mit einer Leistung ab 750 Watt nur vertrieben werden, wenn sie der Wirkungsgradklasse IE2 der Norm EN60034-30 entsprechen. Bereits 2017 wird diese Anforderung
verschärft und die Wirkungsgradklasse IE3
für diese Motoren als Spezifikation gültig. Die Leistung von 750 Watt erreichen
zweipolige Normmotoren standardmäßig
Beispielhaftes Wirkungsgradkennfeld bei
gegebener Wicklungsauslegung. „+“ markiert
das Maximum, die eingetragenen Höhenlinien
haben eine Stufung von
0,05 Prozent Wirkungsgrad.
Bilder: Groschopp
mit einem Blechschnitt von 120 Millimetern Durchmesser und 60 Millimetern Länge. Legt man den neuen Blechschnitt des
IG100 mit 100 Millimetern Außendurchmesser und 80 Millimetern Eisenlänge auf
die gleiche Leistung aus, so erzielt dieser
mit 79,3 Prozent einen Wirkungsgrad, der
über IE2 (77,4 Prozent) liegt. Im Vergleich
zum Normmotor benötigt der IG100 hierfür 7 Prozent weniger Eisen. Bei gleichem
Eisenvolumen und geringfügig erhöhter
Kupfermenge in der Nut wird bereits die
Wirkungsgradklasse IE3 (80,7 Prozent) erreicht.
Fazit
Die Steigerung der Energieeffizienz von
elektrischen Maschinen ist für Groschopp
seit langem ein wichtiges Thema. Bereits
bei der Einführung der Baureihe IG 1997
wurde darauf hingewiesen, dass die Mehrkosten dieser optimierten Motoren gegenüber Normmotoren sich innerhalb eines
Jahres amortisieren können. Mit einem herstellungsneutralen Ansatz zur Effizienzsteigerung erhöht sich der zu erwartende Gejbi |
winn zusätzlich. Thomas Georg Wurm ist Geschäftsführer der
Groschopp Vertriebsgesellschaft GmbH.
Das Stahlwerk im Caopu New
Area in der Provinz Yunnan.
S i eme n s bea t me t H o c h o fe n Numme r 1 be i c h i n es i sc h em S t a h le r zeuge r
Feuer, Luft und Erz
Die Kunming Iron & Steel Holding Co. Ltd. (KISCO) ist größter Eisen- und Stahlerzeuger in der westchinesischen
Provinz Yunnan. Für den neuen Hochofen Nummer 1 lieferte Siemens die Gebläseantriebe. Das Konzept „Integrated
Drive Systems“ (IDS) sorgte für schnelle Installation und sicheren Betrieb mit einer Verfügbarkeit von mehr als
99 Prozent.
S
echseinhalb Millionen Tonnen Stahl
verlassen die Produktion von KISCO
im Jahr. Im Rahmen des elften Fünfjahresplans der chinesischen Regierung investiert das Unternehmen in Maßnahmen, um die veraltete Ausrüstung zu
ersetzen und die Produktpalette weiter zu
optimieren. Wichtigstes Infrastrukturprojekt
war dabei die Errichtung einer neuen Produktionsanlage für High-End-Long-SteelProdukte und hochfeste Stahlbleche im Caopu New Area, 30 Kilometer südwestlich von
Kunming. Ziel ist die Produktion von acht
Millionen Tonnen Stahl pro Jahr.Deshalb errichtete KISCO 2008 den 2.500-KubikmeterHochofen Nummer 1 mit einer jährlichen
Kapazität von zwei Millionen Tonnen Roheisen. Mitte 2012 wurde er angeblasen.
Der Hochofen erzeugt aus aufbereitetem
Eisenerz in einem kontinuierlichen Schmelz-
und Reduktionsprozess flüssiges Roheisen.
Damit der Hochofen nie abkühlt, sind auch
Nebenanlagen wie die riesigen Axial- oder
Radialgebläse essentiell. Sie liefern dem
Hochofen Verbrennungsluft.
40.000 Kilowatt für das Gebläse
Am neuen Hochofen treibt ein vierpoliger
Simotics-Synchronmotor mit einer Nennleistung von 40.000 Kilowatt und einer
Drehzahl von 1.500 Umdrehungen pro Minute ein Gebläse an. Um einen derart leistungsstarken Motor direkt zu starten, ist ein
Sanftstart über einen Frequenzumrichter
wichtig. Das vermeidet gefährliche elektrische und mechanische Spitzenbelastung
beim Starten.
Siemens setzte bei der Integration des
Antriebs in das Gebläsehaus auf sein IDSKonzept. Kernelement ist die Dreifach-In-
tegration des Antriebsstranges – horizontal
von Kupplung und Getriebe bis zum Motor
und Umrichter entlang des Energieflusses
als mechatronische Einheit, vertikal innerhalb der Automatisierungspyramide in die
Steuerungsarchitektur und zeitlich innerhalb des Produktlebenszyklus.
Die horizontale Integration verbessert die
Verfügbarkeit und Effizienz der Anlage. Die
vertikale Integration sichert die Anlagenproduktivität und die Flexibilität und sorgt mit
zusätzlichen Funktionalitäten für Sicherheit,
Wartbarkeit und Umweltschutz.
Installation
Die größte Herausforderung des Projekts in
Kunming war die Installation des Antriebssystems. Ergebnis ist ein Gebläseantriebsstrang, bestehend aus einem Sinamics GL
150 MV-Umrichter, Simotics H-modyn Mo-
Integrierte Antriebe | Antriebstechnik | 055
Das Antriebssystem von Siemens treibt die Gebläse an, die den Hochhofen mit
Verbrennungsluft versorgen.
toren, Flender Rupex-Kupplungen und Flender-Graffenstaden-Getriebe mit 40 Megawatt Leistung und 1.500 beziehungsweise
3.770 Umdrehungen.
Der Umrichter Sinamics GL150 MV kann
sowohl im drehzahlveränderlichen Betrieb
als auch im Anfahrbetrieb große Synchronmotoren ansteuern. Die stoßfreie Übergabe
entlastet das Netz und schont die Mechanik des Antriebsstrangs. Das heißt weniger
Verschleiß und eine längere Lebensdauer
der Komponenten. Auf der elektrischen Seite arbeitet das redundant ausgelegte Steuerungssystem Simatic S7-400H. Es steuert
die wichtigen Kennzahlen der Turbine wie
Strahldruck und Strahlleistung.
Graffenstaden-Turbogetriebe
Die Siemens-Tocher Flender-Graffenstaden
ist seit mehr als 60 Jahren als Hersteller für
Turbogetriebe für die industrielle Energieerzeugung tätig. Bei KISCO installierte Siemens ein Getriebe, das am Eingang 1.500
Umdrehungen pro Minute aufnimmt und
am Abtrieb 3.770 Umdrehungen pro Minute liefert.
Während der Integration der Automatisierung und des Antriebsstrangs in den
Hochofen hatten die Ingenieure und Techniker von KISCO Zeit, sich mit dem System
im täglichen Betrieb und der regelmäßigen
Wartung vertraut zu machen. Ohne zusätzliche Schnittstellen kann der Bedarf an Ersatzteilen stark reduziert werden, was die
Lagerkosten senkt.
„Das von Siemens gelieferte Antriebssystem für unser Gebläse am Hochofen Nummer 1 läuft perfekt“, sagte Shi Yiwei, Leiter
Automatisierung bei KISCO Caopu New
Area. Seit der offiziellen Inbetriebnahme im
Juni 2012 wurde eine optimale horizontale
Integration des Siemens-Antriebssystems
Frequenzumrichter für die großen Synchronmotoren schonen per Sanftstart
Bilder: Siemens
Stromnetz und Antriebsstrang.
erreicht. Systemzuverlässigkeit und Systemverfügbarkeit sind höher als 99 Prozent. Dies
garantiert einen zuverlässigen Betrieb des
Gebläses und maximiert die Wirtschaftlichkeit. Shi Yiwei sagt, dass die Siemens-Technologie KISCO helfe, einen Meilenstein im
Eisen- und Stahl-Bereich Chinas zu setzen.
Er ist überzeugt, dass Integrated Drive Systems ihn unterstütze, das „Herz“ des Hochofens zu schützen.
Modernisierung von Nummer 6
2009 beschloss KISCO die Modernisierung
des Gebläse-Frequenzumrichters und der
Automatisierungstechnik im Hochofen
Nummer 6. An einem Stahlwerk nachzurüsten, ist extrem schwierig, weil jeder Tag
Stillstand und jede Zeitverzögerung Millionen kosten kann. Nachrüstungen müssen
deshalb im laufenden Betrieb stattfinden.
Durch die enge Zusammenarbeit zwischen
Siemens-Ingenieuren und KISCO-Management konnte die Modernisierung und Inbetriebnahme der Anlagen innerhalb von
einer Woche abgeschlossen werden. Seit
der Modernisierung liegt die Erfolgsquote beim Anlauf des Gebläses (Deutsche
Maschinen Fabrik GMM, Gutehoffnungshütte) bei 100 Prozent. Das inzwischen 35
Jahre alte Siemens-Antriebssystem im Gebläse des Hochofens Nummer 6 läuft immer noch zuverlässig. Da das Leitsystem
ursprünglich von einem anderen Anbieter
kam, traten während der Modernisierung
des Frequenzumrichters einige Probleme
wegen Dateninkompatibilität auf. Dies erschwerte die Arbeit an der Anlage.
Aufgrund der Erfahrungen setzte Shi
Yiwei bei der Automatisierung des Gebläses
für Hochofen Nummer 1 von vornherein auf
neue Module, eine verbesserte Kommunikation und die Erfahrung der Siemens-Ex-
perten, denn sie kennen nicht nur das Leitsystem, sondern auch das Antriebssystem.
In Nummer 1 wurde eine optimale Kommunikation und Datenverbindung zwischen dem Leit- und dem Antriebssystem
umgesetzt, was den Zeitaufwand für die
Inbetriebnahme und Installation erheblich
reduzierte. Installation und Inbetriebnahme
nahmen bei dem neuen Projekt lediglich 25
Tage in Anspruch. Da in der Antriebssteuerung ausschließlich Siemens-Produkte eingesetzt wurden, konnten sich 20 Mitarbeiter in nur einer Woche in die Wartung und
den Betrieb der Anlage einarbeiten. jbi |
Das Herz des Hochofens
Neben Erzen braucht ein Hochofen Luft und erst
dann kann er Stahl erzeugen. Luft bekommt er über
mehrere Düsen in Form von Heißwind. Dieser heizt
die Verbrennung des Kokses mit Sauerstoff an. Nach
dem Anblasen eines Hochofens dauert eine Ofenreise – also der reibungslose Dauerbetrieb bis zum
nächsten Instandhaltungstermin – zehn bis zwanzig Jahre. Während dieser Zeit müssen alle Einrichtungen reibungslos funktionieren. Hochofen und
Winderhitzer dürfen niemals kalt werden.
Die Winderhitzer sind bis zu 50 Meter hohe Behälter, die mit feuerfesten Silikatsteinen gitterförmig
ausgemauert sind. Sie werden mit Gichtgas oder
Erdgas bis auf 1.550 Grad Celsius aufgeheizt und
danach in den Stand-by- oder Speicher-Betrieb
geschaltet. Im Speicherbetrieb strömt Kaltluft von
außen durch die Speichersteine und wird so aufgeheizt, dass der Wind mit bis zu 1.350 Grad in den
Hochofen strömt. Um die Luft-Temperatur auch
während des Abkühlens des Winderhitzers konstant
zu halten, wird ein abnehmender Teil Außenluft
durch einen Bypass am Erhitzer vorbei geführt. Zu
einem Hochofen gehören immer drei bis vier Winderhitzer, die im Wechselbetrieb arbeiten.
056 | Antriebstechnik | Servosysteme
Re x r o t h - Tec h n i k i m E i n sa t z be i T r ad i t i o n s h e r s t elle r
Späne im Takt
Auch Traditionsherstellern weht eine steife Brise Wettbewerb entgegen. Seppelfricke Armaturen reagiert
mit einem modernisierten Maschinenkonzept. Die Komplettbearbeitung auf der Rundtaktmaschine verkürzt
die Zykluszeiten deutlich. von Karlheinz Baier
Seppelfricke hat
in eine Rundtaktmaschine investiert. Die Vorteile:
kurze Taktzeiten
sowie hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit.
D
ie Seppelfricke Armaturen GmbH
bietet ein Spektrum von rund
7.000 Produkten in den Bereichen
Verbindungstechnik, Trinkwasserarmaturen, Gasarmaturen, Heizungsprodukte, Tiefbauprodukte sowie Mess- und
Regeltechnik. Eine komplette Modernisierung des Maschinenkonzepts soll die Marktposition bei zunehmendem Wettbewerbsdruck stärken.
Bedeutendste Maßnahme ist, zahlreiche
Bauteile nun anhand von Komplettbearbeitung auf Rundtaktmaschinen zu fertigen.
Mit CNC- und Antriebstechnik von Rexroth
zur Ansteuerung der zahlreichen Achsen
reduziert Seppelfricke die Zykluszeit damit
um bis zu 84 Prozent.
Armaturenhersteller stehen heute vor großen Herausforderungen. Zwar werden die
Absatzmärkte größer, aber der Wettbewerbsdruck steigt enorm. Gleichzeitig ist
kaum ein Bereich so eng mit der gesamten
Wirtschaft verbunden wie die Armaturenindustrie, deren Spektrum sich vom Wasserhahn über Fittings bis hin zu intelligenten Reglern erstreckt. Die Fertigung dieser
Produkte muss kostengünstig, schnell und
qualitativ hochwertig sein, um die Erwartungen der Kunden zu erfüllen. Effizienz
und Produktivität haben somit Priorität.
Die Verantwortlichen bei Seppelfricke
sahen sich deshalb nach neuen Konzepten um und entschieden sich für zwei
Rundtaktmaschinen des italienischen
Maschinenbauers BTB Transfer zur kombinierten Dreh- und Fräsbearbeitung
verschiedenster Werkstücke. Immerhin
umfasst die Fertigungspalette des Armaturenspezialisten Lösungen für die
Bereiche Verbindungstechnik, Trinkwasser- und Gasarmaturen, Heizungstechnik,
Tiefbau sowie Mess- und Regeltechnik.
„Armaturen übernehmen in ihren jeweiligen Anwendungen Schlüsselfunktionen beim Absperren, Steuern, Regeln und
Sichern. Damit sind sie entscheidende
Faktoren für die Sicherheit, Genauigkeit
und Zuverlässigkeit und müssen gemäß
diesen hohen Anforderungen gefertigt
werden“, betont Uwe Schölich, Betriebsleiter bei Seppelfricke.
Servosysteme | Antriebstechnik | 057
Die modernen Rundtaktmaschinen mit
Antriebs- und Steuerungstechnik von Rexroth sind für diese Ansprüche konzipiert.
Sie überzeugen durch kurze Taktzeiten,
hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit
sowie eine komfortable Bedienung – und
stellen damit die Basis zur Steigerung der
Produktivität dar. Schmuckstück der renovierten Industriehalle in Gelsenkirchen ist
eine 10-Stationen-Rundtaktmaschine mit
mehreren Kreuzschlitteneinheiten zur Bearbeitung von Rohlingen.
Wie Betriebsleiter Uwe Schölich erläutert,
kann er rund 400 verschiedene Produkte auf
dieser Maschine bearbeiten lassen. „Während
wir komplizierte Bauteile früher auf bis zu drei
Maschinen fertigen mussten, können wir nun
alle Fräs-, Bohr- und Dreharbeitsgänge auf einer Maschine durchführen. Einige Teile laufen
in zwei Aufspannungen, aber dennoch in einer Operation. Deshalb variieren unsere Taktzeiten sehr stark und liegen je nach Bauteil
zwischen 3,5 und 30 Sekunden.“
Bis zu 64 Achsen pro CNC
Zur parallelen Bearbeitung an mehreren
Stationen sind ein gleichbleibender Produktionsvorgang und kurze Taktzeiten relevant. Eine Rundtaktmaschine hat dazu
eine hohe Anzahl an Bearbeitungsachsen,
für die mehrere CNC-Steuerungen erforderlich sind: einen Master und bis zu drei
Slaves. Die besonderen Herausforderungen bestanden in einer gemeinsamen Bedienoberfläche für bis zu vier CNC-Steuerungen sowie in der Kommunikation der
Steuerungen untereinander.
BTB Transfer löst dies durch die Anwendung von drei Rexroth-Steuerungen IndraMotion MTX. Die Performance jeder ein-
zelnen CNC erlaubt es, bis zu 64 Achsen in
zwölf unabhängigen CNC-Kanälen anzusteuern. Dabei ist es unerheblich, ob es sich
um Drehen, Bohren oder Fräsen handelt, da
sich die IndraMotion MTX für alle Arbeitsgänge einsetzen lässt.
Schölich erklärt: „Wir können zunächst
ein Gewinde schneiden und in der nächsten Station eine Fräsbearbeitung durchführen.
Diese
Komplettbearbeitung
verkürzt die Zykluszeit auf 16 Prozent, verglichen mit unseren früheren Maschinen.
Darüber hinaus können wir noch präzisere
Bauteile fertigen, was ebenfalls zur höheren Produktivität beiträgt.“
Sichere Multiachs-Lösung
Für die präzise Bewegung der Achsen sorgt
das modulare Rexroth-Antriebssystem
IndraDrive M in Kombination mit IndraDynServomotoren. Die Multiachs-Lösung geht
effizient mit der Energie um. Dafür sorgen
rückspeisefähige Umrichter samt geregeltem Zwischenkreis: Die beim Bremsen eines elektrischen Motors entstehende elektrische Energie wird ins Netz zurückgespeist
und nicht in Wärme umgewandelt. Zudem
können sich Maschinenbauer und -anwender auf integrierte Sicherheitsfunktionen
verlassen wie „Safe Torque Off“.
Die Kommunikation der CNC-Steuerungen mit den Antrieben erfolgt via standardisiertem sercos-Bus in Echtzeit. Dadurch
ist selbst bei den vielen Achsen die Synchronisation der Antriebe gewährleistet.
Einfach effizient
Seppelfricke programmiert die Rundtaktmaschine auf einem PC in der Arbeitsvorbereitung. Grundlage hierfür ist die PC-
Die Multiachs-Lösung besteht aus Servomotoren, die zusammen
mit dem modular aufgebauten Antriebssystem für präzise Bewegungen sorgen.
Simulation der CNC-Steuerung, die BTB
Transfer zur Erstellung eines Offline-HMI
nutzte (HMI – Human Machine Interface).
Anhand dieser Lösung können Seppelfricke-Mitarbeiter die NC-Programme für die
zu bearbeitenden Bauteile nun am PC-Arbeitsplatz erstellen. „Das brauchen wir jetzt
nicht mehr direkt an der Maschine machen,
so dass sich Maschinenstillstandzeiten
durch Teilewechsel deutlich reduziert haben“, kommentiert Schölich.
Wegen den positiven Erfahrungen mit
der Rundtaktmaschine entschied sich Seppelfricke zwischenzeitlich für das Retrofit einer vorhandenen älteren Maschine.
„Auch hier haben wir nun Komponenten
von Rexroth. Wir werden das Antriebssystem IndraMotion MTX bei künftigen Neuinvestitionen als Standard setzen“, bekräftigt
Schölich. Damit verweist er auf bereits geplante weitere Maschinen gleicher Bauart
jbi |
für das Werk Gelsenkirchen. Karlheinz Baier arbeitet im Vertrieb mit dem
Branchenschwerpunkt Werkzeugmaschinen
bei der Bosch Rexroth AG.
Eine der Steuerungen kann bis zu 64 Achsen betreiben, davon 32 mit Spindelfunktion.
Bilder: Bosch-Rexroth
058 | Antriebstechnik | Getriebe für Roboter
A n t r i ebs t ec h n i k p o s i t i o n i e r t sc h we r e B au t e i le i n de r He r s t ellu n g
Geschweißt auf den Punkt
Panasonic Roboter- und Schweißsysteme setzt bei neuen Schwerlast-Dreh-/Kipptischen auf einen Getriebekopf von
Nabtesco. Bis zu fünf Tonnen tragen die Positionierer. von Marcus Löw
Die neuen Schwerlast-Ausführungen der Schweißsystem-Positionierer tragen je nach Ausführung zwei, drei oder fünf
Tonnen.
P
anasonic, in Europa vor allem als
Hersteller von Unterhaltungselektronik bekannt, gehört seit mehr als
30 Jahren zu den international renommierten Herstellern von Robotern,
insbesondere von Schweißrobotern. Dabei setzen die Ingenieure des japanischen
Großkonzerns seit Jahren auf Präzisionsgetriebe von Nabtesco.
Neu im Programm der Panasonic Roboter- und Schweißsysteme Europa sind
Schweißroboter mit Schwerlast-Dreh-/
Kipptischen. Bei den Getriebeköpfen greifen die Entwickler auch bei diesen Modellen auf Nabtesco-Technik zurück.
Während die Panasonic Standardpositionierer für Schweißanlagen bis zu eine
Tonne tragen können, erlauben die neuen
Schwerlast-Ausführungen deutlich höhere
Tragkräfte: je nach Ausführung zwei, drei
oder fünf Tonnen.
Für die Neuentwicklung der Maschinen
war neben der erhöhten Traglast der Einsatz von Panasonic-Servomotoren eine feste Vorgabe.
Sergio Maeda, verantwortlicher Bereichsleiter bei Panasonic, hatte unter anderem die
Aufgabe, den passenden Getriebekopf zu
finden. Nach eingehender Recherche und
Beratungen durch mehrere Anbieter fiel die
Entscheidung zugunsten der Getriebeköpfe der RD-C-Serie von Nabtesco.
Die RD-C-Getriebeköpfe treiben zunächst
die horizontalen Drehachsen der Schweißtische an, um alle auf dieser Achse liegenden Schweißpunkte erreichen zu können,
ohne das Werkstück umzuspannen. Auch
die horizontale Drehung/Kippneigung erfolgt über RD-C-Getriebeköpfe.
Am Anfang war ein volles Lastenheft
Das Lastenheft forderte eine Reihe von
Merkmalen, die von dem Getriebekopf zu
erfüllen waren:
• Getriebekopf benötigt eine Hohlwelle zur
Kabeldurchführung
• Lager müssen hohe Stoßbelastungen beim
Be-/Entladen von Bauteilen standhalten
•D
er Panasonic-Servomotor soll sich direkt
adaptieren lassen
• Steifheit und Präzision müssen eine Positioniergenauigkeit von plusminus 0,05 Millimeter bei einem Radius von 250 Millimetern zulassen
• Lebensdauer muss möglichst hoch sein
• Die Konstruktion der Positionierer soll
möglichst einfach bleiben
• Das Preis-Qualitätsverhältnis muss stimmen
Da die bisherigen Positionierer von Panasonic ebenfalls mit Getrieben von Nabtesco
ausgestattet und die Erfahrungen damit
durchweg positiv waren, gerade zu Präzision und Langlebigkeit, lag die Entscheidung
nahe, auch für die großen Positionierer Getriebeköpfe des Antriebsspezialisten einzusetzen. „Die einfache und unkomplizierte Zusammenarbeit mit dem Vertrieb von
Nabtesco brachte in kürzester Zeit die richtigen Informationen und schließlich das
passende Produkt, die Getriebeköpfe der
RD-C-Serie“, erläutert Maeda.
Der modulare Aufbau der Präzisionsgetriebe der Serie RD erlaubt vielseitige Einsatzmöglichkeiten. Die einbaufertigen und
vorgeschmierten Getriebe haben eine
rechnerische Lebensdauer von 6.000
Stunden. An den motorseitigen
Flansch ist ein Adapter für gängi-
Getriebe für Roboter | Antriebstechnik | 059
zungsverhältnisse realisieren als bei einer
zentrierten Montage, sodass auf vorgeschaltete Planetengetriebe häufig verzichtet werden kann.
Die Getriebeköpfe fangen Stoßbelastungen bis zum
Fünffachen ihres Nenndrehmoments auf.
Bilder: Panasonic und Nabtesco
ge Servomotoren anmontiert. Dank modularen Aufbaus lassen sich die RD-Getriebe
nicht nur in Drehtischen, sondern in vielfältigen weiteren Anwendungen einsetzen.
Dank ihrer sehr steifen Konstruktion und
hohen Präzision ist die Serie besonders für
anspruchsvolle Einsätze geeignet, bei denen sehr schnelle Positionierbewegungen mit hohen Traglasten realisiert werden
sollen. Zwei integrierte Schrägkugellager
machen in vielen Fällen eine bauseitige
Lagerung überflüssig, was wiederum die
Konstruktionszeit verringert und die Kosten senkt. Mit dem exzentrisch angeschlossenen Antrieb lassen sich mehr Unterset-
Tür und Tor für Kabel,
Wellen und Laser
Basis der RD-C-Getriebeköpfe sind Einbausätze in zykloider Bauweise. Wie diese verfügen die Getriebeköpfe über eine große
Durchgangsbohrung mit einem Hauptstützlager. Durch diese Hohlwelle mit einem
Durchmesser bis zu 150 Millimeter können
Wellen, Laser oder – wie bei Panasonic – Kabel und Leitungen geführt werden.
Die Getriebeköpfe weisen eine große
Überlastfähigkeit auf, die Stöße bis zum
Fünffachen des Nenndrehmoments erlaubt. Hinzu kommt eine hohe Torsionssteifigkeit. Ein geringes Spiel von unter einer
Winkelminute sorgt für Präzision und für
die hohen Untersetzungen (i bis zu 1/258)
und hohen Drehmomente. Zudem baut
das Getriebe recht klein.
Seit Ende 2011 sind die Getriebeköpfe
in den Schwerlast-Positionierern von Panasonic im Einsatz. „Wie schon bei den Nabtesco-Getrieben in unseren Robotern sind
wir mit der Zuverlässigkeit sehr zufrieden.
Ausfälle der Getriebe sind überhaupt kein
Thema“, zeigt sich Peter Deutsch, Manager
Technical Solutions Team bei Panasonic,
hochzufrieden.
Mehr als vier Millionen Nabtesco-Umlaufgetriebe sind weltweit im Einsatz. Das Hauptanwendungsgebiet sind Industrieroboter,
von denen international mehr als 60 Prozent
ihre Leistung mit Nabtesco-Getrieben umsetzen. Doch auch in anderen Anwendungen, wo hochpräzise und robuste Getriebe
benötigt werden, verlässt man sich oft auf
jbi |
die Produkte von Nabtesco. Marcus Löw ist Manager Sales Department bei
Nabtesco Precision Europe.
Automatisiertes SchweiSSen
Alle Schweiß-Punkte einer Baugruppe erreichen zu
können, bedeutete früher häufig, das Werkstück
umspannen zu müssen. Dabei entstanden Ungenauigkeiten, die zu fehlerhaften Ergebnissen führten. Die Fehler mussten unter großem Aufwand
(Zeit und Kosten) entdeckt und beseitigt werden,
sofern dies möglich war. In vielen Fällen war eine
Reparatur oder Fehlerkorrektur dann so kostspielig,
dass das Werkstück verschrottet wurde.
Hier helfen Bauteilpositionierer mit Präzisionsgetrieben, Produktionszeiten und -kosten zu senken.
Das nun dreh- und kippbar gelagerte Werkstück
lässt sich ohne Umspannen schweißen. Das Ergebnis sind präzise Schweißnähte von hoher Güte und
kurze Produktionszeiten.
Durch ihre hohe Torsionssteifigkeit sind die Getriebeköpfe extrem robust.
060 | Elektrotechnik & Automation | Drahtlose Energieübertragung
Tec h n i k , d i e u n t e r d i e Hau t ge h t
Aus der Klinik in die Industrie
Die Medizintechniksparte intens der Wittenstein AG hat für das aktive Marknagel-Implantat Fitbone eine drahtlose
Energiezufuhr entwickelt, die sich auch für Anwendungen in der Industrie eignet. von Felix Grödl und Heiko Haag
durch die Körperbewegungen ihr Lage und
Ausrichtung verändern könnten. Ähnliches
gilt auch in automatisierten Handlingsystemen. Stehen die Parameter und kritische Faktoren fest, ermitteln Entwickler von Wittenstein intens mit Finite-Elemente-Simulation
die optimale Spulengeometrie und passen
das System an. Verschiebungen und Auswirkungen leitender Materialien lassen sich effizient kompensieren. Das verhindert beziehungsweise vermindert Wirbelstromverluste
und Störeinflüsse. Selbst bei Winkelfehlern
und Spulenversatz erreichen die Systeme einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent.
Der Distraktionsmarknagel Fitbone
ist ein aktives Implantat.
P
roduktsicherheit, Ergonomie und
Verfügbarkeit sind in der Medizin
besonders essenziell und auch in
der Industrie gefragte Eigenschaften. Drahtlose Energieübertragung ist ein
Weg, diese zu erreichen. Auch die zunehmende Miniaturisierung von Sensorik und
Aktorik sowie Industrie 4.0 befeuern die
Drahtlos-Technik.
Bei der vierten industriellen Revolution
verschmelzen Produktion und Internet miteinander – Cyber-Physische Systeme (CPS)
brauchen jederzeit ausreichend Energie,
damit sie Sensordaten sammeln, Aktionen
ausführen und Daten übertragen können.
Die von Wittenstein für den Fitbone entwickelte Technik versorgt
Implantate mit bis zu 20 Watt.
Das von Wittenstein intens entwickelte
System nutzt elektromagnetische Felder
zur induktiven Übertragung der Energie. Die in die Empfängerspule induzierte
Spannung löst einen Stromfluss in der angeschlossenen Last aus – es wird Energie
übertragen. Die Resonanzkopplung der
Schwingkreise von Sender- und Empfängerspule optimiert dabei die Effizienz der
Energieübertragung.
Bei medizinischen Implantaten beispielsweise wird die Sendespule in der Regel auf
die Haut aufgesetzt. Die Empfängerspule
sitzt im Fettgewebe oder in einer Muskelschicht unter der Haut. Die Energieübertragung erfolgt unmerklich und frei von Reizung und Schmerz durch das Gewebe.
Auch Handgeräte im Operationssaal mit
vollständig gekapselten Gehäusen lassen
sich durch Induktion mit Energie versorgen. Analog dazu können induktive Systeme auch die Akkus von Sensoren und Antrieben in der Industrie kontaktlos laden.
Ausgelegt mit FEM
Der Einsatzfall bestimmt, ob die Spulen einen
Luft- oder Ferritkern benötigen, wie groß die
Spulen sind, wie Sender- und Empfängerspule zueinander ausgerichtet seien müssen, über welche Distanz die Übertragung
funktionieren muss und welche Leistung
und Spannung die Anwendung fordert.
Bei Implantaten im menschlichen Körper
kommt hinzu, dass die eingesetzten Spulen
Aktive Implantate im Vormarsch
Der Markt für Medizintechnik wächst weltweit; 220 Milliarden Euro schwer. 90 Milliarden davon entfallen auf die USA und 65 Milliarden auf Europa. Der Gesamtumsatz der
Medizintechnik-Produzenten in Deutschland steigerte sich 2012 um 4 Prozent auf
22 Milliarden Euro.
Die demografische Entwicklung und eine
sich weitende Definition von Gesundheit
treiben auch in Zukunft die Nachfrage weiter an. Patienten sind zunehmend bereit, in
ihre Gesundheit zu investieren.
Herzschrittmacher oder Systeme zur Unterstützung anderer Organe, Muskeln oder
Nerven haben heute entweder eine Batterie
(begrenzte Lebensdauer) oder erfordern ein
Kabel, das durch die Haut nach außen geführt werden muss. Beides ist nicht optimal.
Aktive Implantate mit typischer Leistungsaufnahme zwischen einem und fünf
Watt lassen sich nun drahtlos versorgen.
Das hat zwei Vorteile: Zum einen entfällt
ein transkutanes Kabel; zum anderen macht
ein aufladbarer Akku hoher Energiedichte
Nachoperationen zum Austausch von Batterien überflüssig.
Ein intelligentes Energiemanagement
überwacht dabei mindestens Strom und
Spannung des Akkus. Zudem ist es möglich, komplexe Informationen wie Akkuoder Umgebungstemperatur, den Ladezustand oder das Verbrauchsverhalten in das
Drahtlose Energieübertragung | Elektrotechnik & Automation | 061
Systemdesign:
Im Implantat sind eine
Steuerung für
Sensoren und
Aktoren sowie
das Energieund Akkumanagement untergebracht.
Lade- und Energiemanagement einfließen
zu lassen. Sogar die Alterung von Akkuzellen lässt sich vorherbestimmen, um die Ladeparameter laufend anzupassen.
Autarke Produktionsmittel
In der Industrie ist deutlich mehr Energie
nötig, um beispielsweise autonome Werkstückträger oder autarke Roboterachsen
zu versorgen. Die Wittenstein AG fokussiert
bei den Entwicklungen für die Industrie
Applikationen mit bis zu fünf Kilowatt. Zudem hat Wittenstein ein modulares Energiespeicher-Management entwickelt, bei
dem Superkondensatoren (Supercyps) die
Lithium-Ionen-Akkus ergänzen. Die Vorteile der passiven elektronischen Bauelemente sind extreme Kapazitätswerte, bezogen
Bilder: Wittenstein
auf ihr Bauvolumen, und eine sehr hohe
Leistungsdichte. Somit sind hohe Ladebeziehungsweise Entladeströme und mehr
als eine Million Zyklen möglich. Damit sind
die Supercaps auch das ideale Speichermedium beispielsweise für rückgewonnene
Energie beim Abbremsen einer Roboterachse.
Verstärkte Automatisierung, intelligente
Monitoringsysteme und autonome Steuerung mit CPS werden zahlreiche weitere
Anwendungsfelder für die kabellose Übertragung erschließen.
Immer öfter kabellos
Die drahtlose Energieübertragung, kombiniert mit dem modularen EnergiespeicherManagement, ist ein wichtiger Baustein für
miniaturisierte Mechatroniksysteme. Dieses
Versorgungskonzept bietet Vorteile – für
jbi |
Patienten und Produktion. Power für CPS
Die drahtlose Energieübertragung erfüllt
wesentliche Voraussetzungen für den Einsatz in der Industrie 4.0. Um Arbeitsabläufe
schneller, effizienter und flexibler zu gestalten, müssen CPS (cyber-physische Systeme) Felix Grödl ist Entwicklungsingenieur bei Wittenin der „mitdenkenden“ Produktion auch mit- stein intens.
einander kommunizieren und je nach Aus- Heiko Haag ist Leiter Entwicklung Hard- und Software bei der Wittenstein AG.
führung sensorische oder aktorische Funktionen
übernehmen
– dafür benötigen sie
Energie. Die induktive
Übertragung ist – verDIALOGFORUM
schleißfrei und kabellos
– klar im Vorteil.
In
automatisierten
Montageprozessen erlaubt die berührungslose Energieübertragung,
intelligente WerkstückDie Zusammenarbeit von Einkauf und Engineering
träger einzusetzen, die
sichert Wettbewerbsvorteile
Kennzeichnungs- und
am 10. Dezember 2013 in München
Bearbeitungsdaten zwischenspeichern
und
• Sourcineering - Einkauf und Engineering gehen in Zukunft
Sensoren wie Aktoren
Hand in Hand
betreiben – beispielswei• So reduziert eCl@ss Prozesskosten im Engineering
se bei der automatischen
• Erfolgreiche Produktkostenoptimierung mit Lieferanten
Temperaturerfassung
• Standortübergreifende Produktentwicklung und
Lieferantenintegration
oder der elektromecha•
Prozessleitsystem
verbessert Produktionsprozesse
nischen Feinausrichtung
•
Komplexität
bei
der
Produktentwicklung durch
des Werkstücks auf dem
Vernetzung von Konstruktion und Einkauf steuern
Montageträger.
Sourcing
All about
Sourcineering-Day 2013
THEMEN
Für die Medizin optimiert
Von der Energieübertragung, die Wittenstein für den Distraktionsmarknagel Fitbone
entwickelt hat, können weitere mechatronische Systeme in der Medizinstechnik
profitieren: Retina-Implantate (künstliche
Netzhaut), Miniatur-Magnetventile zur Hirndruck-Steuerung, urologische Implantate
zur Behebung von Inkontinenz, dehnbare
Magenbänder zur Behandlung von Fettleibigkeit, Kunstherzen, Medikamentenpumpen, Stimmband- oder Blasenschrittmacher sowie auch Hüftgelenke und andere
aktive Implantate. Sie alle benötigen Spannungen zwischen 8 und 24 Volt in einem
Frequenzband von 80 bis 300 Kilohertz.
Diese Frequenzen stellen das Optimum
aus verschiedenen Einflussgrößen dar: Gewebeverträglichkeit, Baugröße der Spulen,
elektromagnetisches Absorptionsverhalten
von Fettgewebe und Muskelschichten, Minimierung von Wirbelstromverlusten und
zulässige Erwärmung elektronischer Komponenten gemäß ISO 14708-1 „Chirurgische Implantate − Aktive implantierbare
medizinische Geräte“. Das Energieübertragungssystem für aktive Implantate ist CEkonform und erfüllt die Anforderungen der
Norm EN 60601, die Sicherheitsanforderungen und ergonomische Forderungen an
medizinische elektrische Geräte und in medizinischen Systemen definiert.
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062 | Elektrotechnik & Automation | Sensorik
S c h le i f r i n gübe r t r age r u n d W i n kelse n s o r k o mb i n i e r t
Harmonisches Doppel
Schleifringübertrager übertragen Ströme, elektrische Signale oder Medien zwischen einem stationären und einem
rotierenden Bauteil. Zur Positionserfassung sind heute Winkelsensoren integriert, die beim Hersteller Morgan Rekofa
von Novotechnik kommen. von Stefan Sester und Ellen-Christine Reiff
Neue Reihe: Den RFX 6900
gibt es für sicherheitsrelevante
Anwendungen auch in einer
redundanten Variante.
Bild: Novotechnik
E
in Schleifringübertrager besteht
aus einem Schleifringkörper und einem Stromabnehmer. Das Prinzip
lässt sich in viele Varianten umsetzen – wie auch der Produktprogramm des
Herstellers Morgan Rekofa zeigt. Es gibt
für unterschiedliche Branchen geeignete
Schleifring- beziehungsweise Drehübertrager, für Haupt-, Mess- und Steuerströme,
Daten- sowie Videosignale oder sogar Medien wie Luft, Wasser oder Öl.
Bei den elektrischen Systemen lässt sich
zwischen kontaktierender und kontaktloser Übertragung per Lichtwellenleiter
unterscheiden. Zusätzlich können diese
Baugruppen mit entsprechenden Medienverteilern kombiniert und im Gesamten gekapselt werden.
Beispiel Positionserfassung
Ein typischer Anwendungsfall der RekofaKomponenten sind Radbagger. Schleifring-
übertrager übernehmen
die Energie- und Datenübertragung zwischen
drehbarem Aufbau und
axial beweglichem Unterwagen, also dem Fahrgestell. Gleichzeitig muss allerdings auch die genaue
Position des Baggerarms
erfasst werden, um beim
Fahren die Geradeausstellung sicherzustellen
und Gefährdungen und
Beschädigungen zu vermeiden.
Diese Aufgabe übernehmen Winkelsensoren, die direkt in den Schleifringübertrager integriert sind. Die Sensoren müssen
auch unter den rauen Betriebsbedingungen an der Baustelle den Winkel zuverlässig
und genau erfassen und sich in den geringen Einbauraum integrieren lassen.
Als Morgan Rekofa nach geeigneten
Sensoren suchte, fanden sich diese im Programm des Sensorikspezialisten Novotechnik: Wenn gewünscht, erfassen nun magnetische Winkelsensoren beispielsweise
der Baureihen RFD 4000 beziehungsweise
RFC 4800 in den Schleifringübertragern die
Position.
Technische Daten
Die Winkelsensoren erfassen den Messwinkel berührungslos ohne mechanischen Verschleiß. Sie liefern absolute Messwerte über
360 Grad, die sie der Steuerung als Analogsignal mit einer Auflösung von zwölf bit zur
Verfügung stellen. Die unabhängige Linearität liegt bei +/- 0,5 Prozent, die Wiederholgenauigkeit bei +/- 0,1 Prozent. Zudem erlaubt die kompakte Bauform der Sensoren
eine einfache Integration.
Alle Winkelsensoren sind mehrkanalig
ausgeführt, so dass sich auch sicherheitsrelevante Anwendungen umsetzen lassen.
Darüber hinaus stehen beim RFC 4800 eine
Vielzahl analoger und digitaler Schnittstellen zur Verfügung.
Funktionsprinzip
Um Winkel kontaktlos zu erfassen, verfügen die Sensoren über einen auf einer drehenden Achse gelagerten magnetischen
Positionsgeber. Je nach Drehposition verändert sich die Orientierung des Magnetfeldes und damit das Eingangssignal des
Sensors. Diese Signaländerung wird innerhalb des Sensor-ICs in ein drehwinkelproportionales Ausgangssignal umgerechnet
und je nach Applikation entweder über
direkte Kabelverbindung oder über einen
Kontakt des Schleifringübertragers zur
Verfügung gestellt.
Einfache Montage
Dass Sensorelement und Positionsgeber
voneinander getrennt sind, vereinfacht
die Montage. Der Sensor kann bis zu vier
Millimeter entfernt und bis zu drei Milli-
Morgan Rekofa
Morgan Rekofa mit Stammsitz in Antweiler an der Ahr wurde 1921 als „Rheinische Kohlebürsten Fabrik“ gegründet
und ist heute Hersteller von Schleifringübertragern. Außer zahlreichen
Standard-Systemen kann das Unternehmen mit eigener Konstruktion und
Entwicklung auch individuelle, kundenspezifische Lösungen realisieren.
Sensorik | Elektrotechnik & Automation | 063
meter versetzt vom Positionsgeber platziert werden.
Das kam bei den Morgan-Rekofa-Konstrukteuren gut an. Weder Welle noch Lager
sind notwendig und der Messabstand ist
variabel. Der gleiche Sensor lässt sich dadurch problemlos für die teilweise doch
sehr unterschiedlichen Schleifringübertrager einsetzen. Bei Bedarf könnte selbst
durch Material hindurch gemessen werden, solange dieses nichtmagnetisch ist,
was je nach Applikation weitere Konstruktionsfreiheiten erschließt.
Lösungen fürs Harte
Mit den harten Bedingungen auf der Baustelle haben die magnetischen Sensoren
keine Probleme. Die Gehäuse bestehen aus
hochwertigem und temperaturbeständigem Kunststoff. Zudem sind die Sensoren
vollkommen vergossen und damit nässeund verschmutzungsunempfindlich.
Für die elektrische Verbindung sorgen
Einzeladern oder Rundkabel, die ebenfalls
mit eingegossen sind. Die Sensoren erfüllen die Schutzart IP67 beziehungsweise
IP69K und arbeiten bei Umgebungstemperaturen zwischen -40 und +125 Grad
Celsius.
Neue Baureihe
Neben den bestehenden Typen hat Novotechnik gerade eine neue Baureihe magnetischer Winkelsensoren herausgebracht.
Zur Positionserfassung
setzen wir heute magnetische
Winkelsensoren in unseren
Schleifringübertragern ein“,
Christoph Daun, Konstruktion und
technischer Vertrieb bei Morgan Rekofa.
Bild: Morgan Rekofa
Die RFX 6900 lässt sich in der Mechanik von arbeitet an bordnetztauglichen VersorBau-, Agrar- und Forstmaschinen oder auch gungsspannungen von 9 bis 34 V; für siSchiffsrudersteuerungen gut integrieren. cherheitsrelevante Anwendungen steht
Der Messwert wird redundant als analoges zudem eine vollredundante Variante zur
jbi |
Signal ausgegeben, was auch bei größeren Verfügung. Leitungslängen eine sichere Übertragung
gewährleistet.
Dipl.-Ing. Stefan Sester ist Produktbereichsleiter RoFür harte Umgebungsbedingungen ist tative Sensoren bei Novotechnik.
auch dieser Sensor gut gerüstet. Dank ro- Ellen-Christine Reiff, M.A., arbeitet beim Redaktionsbustem Metallgehäuse und vergossener büro Stutensee.
Elektronik erfüllt er die Anforderungen der
Schutzart IP67 beziehungsweise IP69K und
eignet sich auch für
mobile Anwendungen
mit hohen EMV-Anforderungen. Der Sensor
mit Ihrem persönlichen
Kompetenz in
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Der magnetische Winkelsensor der Baureihe
RFD 4000 ist bei Morgan Rekofa im Einsatz.
Bild: Novotechnik
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Prinzip: Bei der kontaktlosen Winkelerfassung sitzt ein magnetischer Positionsgeber
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Bild: Novotechnik
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064 | Elektrotechnik & Automation | Fertigungsnahe Messtechnik
A u t o ma t i s i e r e n m i t M e h r s t elle n messpl ä t ze n
Effizient zur Qualität
Fertigungsunternehmen stecken erheblichen Aufwand in Qualitätsprüfungen. Mehr und mehr versuchen sie,
diesen Aufwand durch Automatisierung einzudämmen. Ein Weg sind Mehrstellenmessplätze – die Technik liefert
beispielsweise Heidenhain.
Messaufbau prüft die spanend bearbeitete Fläche eines Strangpressprofils.
D
ie Qualität der Produktion erfordert immer häufiger fertigungsnahe Messtechnik und Dokumentation. Das ist oft nur noch
automatisiert wirtschaftlich. MehrstellenMessplätze prüfen in Vorrichtungen eingelegte Werkstücke automatisch auf Maßhaltigkeit. Dies erfolgt häufig über taktile (also
berührende) Messgeräte, die Länge oder
Winkel erfassen können. Eine Folge-Elektronik nimmt die Sensor-Informationen auf
und entscheidet, ob Sollmaße und Toleranzen der gemessenen Eigenschaft eingehalten werden.
Die Anforderungen an solche Systeme sind in den vergangenen Jahren gewachsen: Immer öfter verlangen Kunden,
dass die Qualität der bezogenen Produkte durchgängig dokumentiert wird, was
sowohl eine Kontrolle aller produzierten
oder montierten Teile als auch die Protokollierung derselben erfordert. Abhängig
von Stückzahlen und Taktzeiten, sind die
Prüfprozesse zu automatisieren. Eine elektronische Datenerfassung ist deshalb fast
unverzichtbar.
Zudem sind die Prüfvorrichtungen immer häufiger in den Produktionsprozess
integriert. Direkt nach Bearbeitung oder
Montage wird gemessen, bevor der nächste Prozessschritt erfolgt. Messaufbau und
Prüfgeräte müssen die raue Arbeitsumgebung in der Fertigung vertragen und trotzdem zuverlässig Messergebnisse liefern.
Messtechnik und -rechner
Für diese Aufgaben liefert beispielsweise
Heidenhain die Messtechnik. Die optischen
Messtaster Specto und Acanto beispielsweise eignen sich für fertigungsnahe Mess-
und Prüftechnik. Viele Messapplikationen
benötigen auch Drehgeber und Längenmessgeräte für die Automatisierung.
Zudem hat Heidenhain sein Produktprogramm um die Positionsanzeige ND 2100G
GAGE-CHEK erweitert. Das ist ein Messrechner für Mehrstellen-Anwendungen, der in
der Lage ist, Messinformationen von bis zu
acht Achsen oder mehr eigenständig einzulesen und auszuwerten.
Mit dieser Erweiterung bildet der Hersteller die vollständige Messkette auch für
Mehrstellen-Messplätze ab: von der Erfassung des Messwerts auf der Oberfläche des
Prüflings bis zur Auswertung, Darstellung
und Dokumentation der Prüfergebnisse.
An den Messrechner lassen sich alle
Heidenhain-Messgeräte anschließen, auf
Anfrage auch induktive Wegaufnehmer
(LVDT und HBT) verschiedener Fabrikate.
Herzstück ist eine Software, die eine Verarbeitung der aufgenommenen Messwerte
ermöglicht. Diese kann bis zu 99 verschiedene Teile mit individuellen Merkmalen
unterscheiden.
Alle Merkmale eines Teils lassen sich mit
mathematischen und logischen Funktionen miteinander verknüpfen. Diese Verknüpfungen erzeugen neue Merkmale, die
als Hilfsgrößen dienen oder bereits fertige
Auswertungen ergeben.
Um die Einbindung des Messrechners in
ein Gesamtsystem zu ermöglichen, stehen
verschiedene Schnittstellen zur Verfügung.
Der Austausch von logischen Informationen
erfolgt über 5 Eingänge und 12 Ausgänge (5
Volt Transistor-Transistor-Logik – TTL).
Die Ein- und Ausgänge erlauben eine bidirektionale Übermittlung des Betriebsstatus an Sortierweichen, Kontrolllampen und
andere Geräte im Messaufbau. Es sind einfache SPS-Funktionen darstellbar.
Zudem hat der Messrechner zwei potenzialfreie Relaiskontakte, mit denen er Warnlampen, Magnetventile und andere Kom-
Fertigungsnahe Messtechnik | Elektrotechnik & Automation | 065
ponenten mit kleinen Leistungen direkt
schalten kann.
Wenn gefordert, lässt sich der Prüfablauf
auch in einzelne sequenzielle Schritte teilen. In diesem Fall wird das Programm im
Messrechner als Prüfplan hinterlegt und
abgearbeitet.
Messergebnisse lassen sich auf dem Bildschirm darstellen. Das integrierte Farbdisplay bietet hierbei viele Möglichkeiten zur
Visualisierung: Warn- und Toleranzgrenzen
lassen sich farbig in Form von Zahlen-, Zeiger- oder Balkendiagrammen anzeigen.
Aus einer statistischen Überwachung einer
Messreihe ergeben sich Histogramme, Regelkarten und Prozessfähigkeitskennwerte.
Abschließend können die Ergebnisse
wahlweise auf einem USB-Stick gespeichert
oder über RS-232-Schnittstelle an einen PC
übergeben werden. Optional steht eine
spezielle Datenübertragungssoftware zur
Verfügung, die Messwerte direkt an Microsoft Excel übertragen kann. Zudem unterstützt der Messrechner auch den direkten
Anschluss von Druckern, um die gemessenen Werte direkt auszudrucken.
Blick in die Produktion
Ein Messrechner ND 2100G GAGE-CHEK
steuert im folgenden Beispiel eigenständig einen Prüfablauf. Der Messaufbau prüft
die spanend bearbeitete Stirnfläche eines
Strangpressprofils. Der Bediener positioniert und spannt die Prüfvorrichtung auf
dem Profil und startet das Messprogramm.
Gemäß Prüfplan vermessen zwei SpectoMesstaster erst die Ober- und dann die
Unterkante einer Nut. Aus diesen Ergebnissen ergibt sich durch eine Berechnung
Breite und Lage der Nut. Der Winkel zwischen der Mittellinie und der Auflage des
Produktionsmitarbeiter legt Profil in die Vorrichtung ein. Messergebnisse speichert er auf Stick oder überträgt sie via
RS232 an seinen PC-Arbeitsplatz.
Strangpressprofils ist toleriert. Abschließend ermitteln zwei weitere Messtaster
die Winkligkeit der Seitenfläche des Profils
zur Auflage.
In dieser Vorrichtung
werden Maßtoleranzen
im Bereich von zwei
Hundertstelmillimetern
prozesssicher gemessen. Der Messrechner
gibt die Ergebnisse der
Einzelmessungen und
der rechnerischen Verknüpfungen in Form
von Balkenanzeigen (rot
– gelb – grün) auf dem
Bildschirm aus. Nach Abschluss der Prüfung
werden die Daten automatisch auf einem
jbi |
USB-Stick gespeichert. Messen an mehreren Stellen zur gleichen Zeit steigert Effizienz in der QualitätssiBilder: Heidenhain
cherung.
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30.09.2013 16:29:21
066 | Elektrotechnik & Automation | Leistungssteller
D i e P r o zesse de r F o l i e n p r o duk t i o n
Hightech für den gelben Sack
Klarsichtverpackungen kommen in den gelben Sack. Schade, handelt es sich doch um Hightech-Produkte, bei deren effizienter Herstellung sich modernste Technik mit einem aufwendigen Prozess verzahnt. von Thomas Brüser
Kunststofffolien künstlerisch: Infrarotstrahler erwärmen die Folie im Prozess.
D
ie Herstellung lebensmittelverträglicher Klarsichtverpackungen
ist aufwendig: Zunächst wird eine
zwei Millimeter starke PE-Trägerfolie extrudiert und mit einer Klebeschicht
versehen. Diese Folie verfügt jedoch noch
nicht über die erforderlichen Materialeigenschaften, um Lebensmittel darin zu verpacken.
Erst die Verklebung mit einer zweiten,
dünneren Folie macht sie luftdicht und undurchlässig für UV-Licht. Dazu durchläuft
die Trägerfolie zunächst in einer Laminieranlage ein Infrarot-Strahlerfeld, dessen Wärme die Klebeschicht aktiviert. Beide Folien
werden aufeinander gepresst, gekühlt und
aufgewickelt.
Im zweiten Schritt erfolgt eine Verformung in einer Tiefziehmaschine. Bevor das
Stanzwerkzeug den Kunststoff in die endgültige Form bringt, ist ein weiteres Aufhei-
Bild: Heraeus Noblelight
zen der Folie per Infrarot-Strahlung nötig.
Leistungssteller steuern die Infrarot-Strahlerfelder. Sie passen Strom und Spannung
den jeweiligen Anforderungen an.
In Laminier- und Tiefziehanlagen findet
ein häufiger Materialwechsel statt und jedes Material benötigt zur Verarbeitung eine
andere Temperatur. Darum gibt es Strahler mit unterschiedlichen Wellenlängen.
Für die Leistungssteller bedeutet das jeweils eine andere elektrische Last. Natürlich
könnte man für jede Last beziehungsweise Betriebsart (siehe Infokasten) einen separaten Leistungssteller installieren, doch
ein höherer Verkabelungsaufwand, zusätzlicher Platzbedarf im Schaltschrank und
mehr Kosten wären die Folge.
Ideal sind daher Leistungssteller, die alle
Arten von elektrischen Lasten steuern können und die Infrarot-Strahler nach Bedarf
regeln.
Vier Betriebsarten
Leistungssteller, die sich für alle Betriebsarten eignen, sind beispielsweise die Steller GTF plus und GFW adv von Gefran. Die
anpassungsfähigen Geräte lassen sich mit
den unterschiedlichen Heizlasten verknüpfen: Herkömmliche Widerstände oder solche aus Kanthal oder Super-Kanthal sind
ebenso anschließbar wie Heizelemente
aus Siliziumkarbid, Primärwicklungen von
Transformatoren oder lang-, mittel- und
kurzwellige Infrarotstrahler.
Im Fall der Kunststofflaminieranlage
steuert ein Leistungssteller acht verschiedene Infrarot-Strahler. Ungeachtet der
unterschiedlichen Produkte, die auf der
Anlage gefertigt werden, ist dabei die elektrische Verschaltung bis auf die Konfiguration des Stellers immer identisch. „Die
Steller kommunizieren über CANopen mit
der Steuerung und erhalten so auch deren Parametersätze. Das beschleunigt die
Inbetriebnahme und vereinfacht im Wartungsfall den Austausch eines Stellers“, erklärt Andreas Kraus, Produktmanager Automation bei Gefran. Wenn eine Last ausfällt,
erkennt das der Steller durch die Funktion
(Teil)-Lastbruchüberwachung und meldet
es der Steuerung. Da die Gefran-Leistungssteller über eine integrierte elektronische Sicherung verfügen, erübrigt sich eine Ersatzsicherung. Das spart Platz im Schaltschrank,
ist wartungsfreundlich und schützt vor Manipulation. Ein sicherer Betrieb der Anlage
und niedrige Maschinenstillstandzeiten
sind die Folge.
Die Einphasensteller vom Typ GTF lassen
sich in den Betriebsarten „Nullspannungsschaltend“ und „Pulspaketsteuerung“ durch
zwei weitere Slave-Module zu einem DreiPhasen-Steller erweitern. Ihre Ansteuerung
ist über Potentiometer, Digital- oder Analogsignal oder über Modbus-RTU möglich.
Die GFW-Steller erlauben den dreiphasigen Betrieb für alle vier Betriebsarten. Ihre
Parametrierung erfolgt über PC, die Prozess-
Leistungssteller | Elektrotechnik & Automation | 067
datenerfassung dank Feldbusschnittstelle
wahlweise über eine Modbus-TCP, Profibus,
CANopen, Ethernet IP oder EtherCAT.
Softstart senkt Stromspitzen
Im Gegensatz zu üblichen Leistungsstellern verfügen die GTF- und GFW-Geräte zusätzlich über eine Softstart-Funktion. Sie ist
vor allem für Anwendungen mit positivem
Temperaturkoeffizienten interessant, wie
die Infrarotstrahler auch. „Die Funktion optimiert den Verbrauch und verlängert die Lebensdauer der Strahler“, erklärt Kraus. „Untersuchungen zeigen, dass so 20 Prozent
der Anschaffungskosten für neue Strahler
gespart werden können.“
Smarte Lasten
Die Stromtarife industrieller Verbraucher
werden anhand ihrer Spitzenströme festgelegt. Daher senkt eine Verringerung der maximalen Strombelastung die Betriebskosten meist spürbar. Hier setzt die Funktion
„Smart Load Management“ (SLM) der GFWLeistungssteller an. „Die Funktion sorgt dafür, dass der Regler bei der Ansteuerung
der elektrischen Verbraucher die maximale
Gesamtheizleistung des Systems und die
zu beheizenden Masse berücksichtigt.“, erläutert Kraus. Das SLM verhindert also das
Einschalten aller Heizelemente einer Anlage zur gleichen Zeit. Damit verringert es
Stromspitzen und spart Geld.
„Es gibt kein übergeordnetes Steuerelement. Beim Anstellen der Anlagen prüfen
die GFW-Geräte lediglich, wie viele Leistungssteller insgesamt im System installiert
sind. Ein GTF-Steller übernimmt dann die
Steuerungsfunktion“, so Andreas Kraus. Das
SLM funktioniert ausschließlich in den Betriebsarten „Nullspannungsschaltend“ und
„Pulspaketsteuerung“.
Optimierte Lastenkonfiguration
Beide Leistungssteller gestatten die adaptive Regelung von Strom, Spannung und
Leistung. Die Funktion „Leistungsregelung“
hält die Ausgangsleistung auch bei nicht
stabiler Netzspannung konstant.
Die „Spannungsregelung“ passt die Netzspannung an die aktuelle Lastsituation im
Netz an und die „Stromregelung“ kommt
zum Einsatz, wenn Transformatoren zu
Heizzwecken – beispielsweise in Verbindung mit Kanthal- oder Siliziumcarbid-Heizelementen – verwendet werden. Die Leistungssteller können bei Nennströmen von
25 bis 250 Ampere (GTF) beziehungsweise
40 bis 250 Ampere (GFW) und Nennspannungen von 480 sowie 600 Volt (AC) eingesetzt werden.
Eine automatische Zuweisung des Masters dient der optimierten Konfiguration
der Lasten. Zudem bieten die GFW-Geräte
einen Temperatureingang für die PID-Regelung sowie Alarmausgänge. Ein externes
Bedientableau erleichtert die Bedienung
der Steller. Es erlaubt die Parametrierung,
die Speicherung der Parametersätze und
die Anzeige der Betriebsdaten wie Laststrom, -spannung und -leistung sowie
jbi |
Netzfrequenz. Thomas Brüser ist Geschäftsführer bei Gefran
Deutschland in Seligenstadt.
Die flexiblen Leistungssteller der Serie GTF steuern unterschiedliBild: Gefran
che Heizlasten an.
Betriebsarten von
Leistungsstellern
Nullspannungsschaltend (Zero Cross - ZC): Die
Betriebsart ZC eignet sich für ohmsche Lasten wie
Heizspiralen oder Glühbirnen und ist ideal für träge Prozesse. Der Leistungssteller schaltet die Last
synchron mit den Nulldurchgängen des Netzes
ein und aus und vermeidet so Stromspitzen. Die
Leistung wird proportional zur Einschaltzeit des
Stellers abgegeben. Die Zykluszeit ist parametrierbar und beschreibt die maximale Einschaltzeit bei
100 Prozent Ausgangsleistung. Liegt sie beispielsweise bei 10 Sekunden, schaltet der Steller bei 50
Prozent Ausgangsleistung 5 Sekunden ein und 5
Sekunden aus.
Pulspaketsteuerung (Burst Firing – BF): Die Pulspaketsteuerung unterscheidet sich von Zero Cross
durch eine variable Zykluszeit. Diese ist abhängig
von der Ausgangsleistung und wird vom Steller
bestimmt. Bei 50 Prozent Ausgangsleistung schaltet der Steller die erste Sinusperiode ein und die
darauf folgende Sinusperiode aus, bei 33 Prozent
Ausgangsleistung die erste Sinusperiode ein und
anschließend zwei Sinusperioden aus. Burst Firing
empfiehlt sich für schnelle Prozesse.
Optimierte Pulspaketsteuerung (Half Single Cycle
– HSC): Statt ganzer Sinusschwingungen wie bei
der einfachen Pulspaketsteuerung werden bei der
HSC-Steuerung nur halbe Sinusschwingungen geschaltet. Dies minimiert das Flackern von Infrarotstrahlern, weshalb sich diese Betriebsart besonders
für kurz- und mittelwellige Strahler eignet.
Modulare GFW-Leistungssteller sind ideal für ein-, zwei- oder dreiphasige Heizapplikationen.
Bild: Gefran
Phasenanschnittsteuerung (PA): Bei der schnellsten der vier Betriebsarten schneidet die Steuerung
jede Sinushalbwelle an. Dadurch lässt sich die
Leistung kontinuierlich stellen. Die PA-Steuerung
ist sehr gut geeignet für kurzwellige Strahler, bei
denen sie das Flackern der Lampen vollständig
eliminiert, und für induktive Lasten wie Transformatoren.
L age r fü r Re i n r ä ume
Partikel adé
Staub und Schmutz – selbst kleinste Partikel führen bei der Produktion von
Optiken und Lasern sowie Lebensmitteln und Medizin zu Fehlern. Im Reinraum sind korrosionsbeständige Dünnringlager deshalb erste Wahl, denn sie
minimieren Partikel durch eine geringe Oberflächenabnutzung.
E
lektronische Bauteile wie Wafer und
Mikrochips, ohne die beispielsweise
moderne Haushalts- oder Kommunikationsgeräte sowie Industrie- und
Sicherheitsapplikationen nicht denkbar
wären, benötigen bei der Herstellung neben absoluter Präzision vor allem Sterilität.
Um dies zu erreichen und eine Zerstörung
der mikrometerkleinen integrierten Schaltkreise durch kleinste Partikel oder andere
Verschmutzungen zu verhindern, werden
sie in Rein- und Reinsträumen gefertigt. Für
die Mitarbeiter bestehen hier eigene Vor-
schriften hinsichtlich der Arbeitskleidung:
Spezielle Overalls, Kopfhauben und Überzieher für die Schuhe sind üblicherweise
Vorschrift. Und auch für die verwendeten
Werkzeuge und Produktionsanlagen gelten die besonderen Regeln der jeweiligen
Reinraumklasse.
Die im Reinraum eingesetzten Wälzlager müssen neben der Verschleißfreiheit
höchsten Anforderungen hinsichtlich Präzision, Gewicht, Kompaktheit und Lebensdauer gerecht werden. Solche Lager bietet
Rodriguez an.
Sauber und reinlich
Ein wichtiges Werkzeug bei der Herstellung
von Mikrochips sind Waferstepper und Waferscanner. Die optischen Systeme projizieren die Struktur der Chips lithografisch auf
Wafer aus Silizium. Die komplexen Lithografiesysteme arbeiten bei unterschiedlichen
Temperaturen unter Vakuum oder in Gasatmosphären, beispielsweise in einer trockenen, aggressiven Stickstoffatmosphäre.
Neben Rein- und Reinstraumregeln
zählen engste Toleranzen zu den Anforderungen und führen zu extrem präziser
Mechanik. Das gilt auch für die Lager der
Objektivblenden. Diese Blenden sind üblicherweise sehr kompakt und flach. Entsprechend sind kleine Lager mit einem minimalen Lagerspiel gefragt.
Die Qualitätsvorgaben fordern eine Präzision und Sauberkeit, die Standardlager
ausschließen. Lager in konventioneller
Ausführung sind in der Regel mit Schmierstoff ausgestattet, der unter Umständen
ausgasen könnte. „Optische Geräte sind
hochsensibel. Es wäre möglich, dass sich
die Schmierstoff-Ausgasung auf der Optik des lithografischen Systems ablegt und
dadurch dessen Funktion beeinträchtigt
oder es gar zerstört“, erklärt Ulrich Schroth,
Flache, kompakte Objektivblenden in Wafersteppern benötigen kleinbauende Lager mit minimalem Lagerspiel.
Geschäftsbereichsleiter Präzisionslager bei
Rodriguez.
Lager in den Hochvakuum-Anwendungen der Halbleiterindustrie können Wärme
nicht ableiten. Dadurch kann Schmierstoff
ausflocken. Auch aus diesem Grund müssen einige Lager dauerhaft im Trockenlauf
arbeiten. Stahl-Wälzkörper von Standardlagern würden Abrieb erzeugen. Die Folge ist eine Überschreitung der Grenzwerte
der zulässigen Partikel-Kontamination und
Ausfälle bei der Chip-Produktion.
Zudem beeinträchtigt Abrieb im Lager
die Laufeigenschaften, das wirkt negativ
auf Präzision und Optik.
Dünnringlager aus Edelstahl
Um alle Anforderungen zu erfüllen, werden
daher in diesen Fällen bevorzugt Dünnringlager aus Edelstahl verbaut. Neben
den produkttypischen Vorteilen – einem
geringen Ge-wicht und einem kleinen Lagerquerschnitt, der auch bei steigenden
Bohrungsdurchmessern konstant bleibt
– zeichnen sich diese Lager durch weitere
Eigenschaften aus, die in Rein- und Reinsträumen relevant sind. Edelstahldünnringlager minimieren Oberflächenabnutzung
sowie Partikelbildung und sind korrosionsbeständig. Sie bestehen aus Edelstahllaufringen, nicht-metallischen Käfigen oder
Messingkäfigen sowie Kugeln aus Edelstahl
oder Keramik. Besonders Edelstahllaufringe,
kombiniert mit Kugeln/Rollen aus Keramik,
führen zu einer besonderen Steifigkeit und
niedrigem Drehmoment. Dadurch steigen
Genauigkeit und Wiederholbarkeit, vor allem im schmiermittelfreien Einsatz.
Rodriguez bietet die Speziallager in einer
Vielzahl gängiger metrischer und zölliger
Abmessungen an. Für die Lagerung in den
Blenden der lithografischen Systeme zur
Mikrochip-Herstellung eignet sich beispielsweise eine im Reinraum montierte Variante
aus Edelstahl-Innen- beziehungsweise -Außenringen mit Wälzkörpern aus Keramik und
einem Kugelkäfig aus Teflon. Da Keramik im
Gegensatz zu anderen Wälzkörperwerkstoffen wie Stahl chemisch stabil und korrosionsbeständig ist, lässt sich unerwünschter
Abrieb und Fremdkörper mittels Keramikkugeln vermeiden. Sie verfügen zudem über
ein höheres Elastizitätsmodul und machen
das Lager steifer, weniger anfällig für Vibrationen und damit präziser. Zudem sind Keramikkugeln leichter und elektrisch isolierend.
In aggressiven Umgebungen muss auch das
Käfigmaterial entsprechend beschaffen sein.
So ist eine PTFE-Ausführung aufgrund der
Korrosionsbeständige Dünnringlager | Konstruktionselemente | 069
Reaktionsträgheit gegen Säuren gefeit. Das
Material verfügt über einen sehr geringen
Reibungskoeffizienten. Besonderes Merkmal
ist, dass die Haftreibung ebenso groß ist wie
die Gleitreibung, sodass der Stillstand ohne
Rucken in die Bewegung übergeht.
Ein Angebot für alle Fälle
In lithografischen Systemen müssen Dünnringlager Höchstleistung erbringen und
über mehrere Millionen Zyklen zuverlässig arbeiten. Auf dem Rodriguez-Prüfstand
konnten sie nicht selten mehr als das Doppelte der geforderten Lebensdauer erreichen. „Angesichts der Bedingungen in
der Betriebsumgebung ist das beachtlich“,
kommentiert Schroth.
Ob Halbleiter oder Optiken, Medizinoder Messtechnik, Luft- und Raumfahrt
oder Robotik: Dünnringlager sind in vielen
Anwendungen zu finden. Rodriguez liefert
250 Lagertypen für Anwendungen, in denen Zuverlässigkeit, Präzision, Gewichtsreduktion oder enge Bauräume eine Rolle
spielen – darunter die Präzisionsmechanik
von lithografischen Systemen. Standardmäßig sind Dünnringlager in Hybrid-Ausführung in 1- bis 40-Zoll-Bohrungsdurchmessern lieferbar; auf Anfrage fertigt Rodriguez
jbi |
auch gemäß Kundenwunsch. Offene Edelstahldünnringlager halten die Reibung niedrig.
Rodriguez liefert applikations- und kundenspezifische Edelstahldünnringlager.
Bilder: Rodriguez
Findling bietet neue Lagerserie für
Hochtemperaturanwendungen.
F i n dl i n g se t z t B au r e i h e fü r h o h e Tempe r a t u r e n auf
Fit fürs Extreme
Hohe Belastungen, Drehzahlen oder Ansprüche an Reinheit überfordern Standardlager schnell. Für solche Bedingungen hat Findling bereits Baureihen für extreme Bedingungen im Programm. Nun folgt eine Serie, bei der der Hersteller
an einigen Parametern schrauben musste, um sie fit zu machen für Temperaturen bis über 1.000 Grad. Von Klaus Findling
W
älzlager für extreme Einsatzbedingungen waren bis dato
meist ein Fall für teure Sonderanfertigungen. Findling
will das mit der eXtreme-Serie ändern. Dabei passt der Hersteller bestehende Lagertechnik für die jeweiligen Anforderungen
an – ein Konzept, das ein gutes Preis-Leistungsverhältnis bei kurzfristiger Verfügbarkeit ermöglicht. Gleichzeitig ist höchste
Qualität garantiert: Ausführliche Tests bescheinigen allen Produkten des SpezialSortiments eine überdurchschnittliche Le-
bensdauer auch im Extremeinsatz. Bis dato
waren die drei Serien Xforce, Xspeed und
Xclean verfügbar. Lager in Xforce-Ausführung eignen sich für Lösungen, in denen
hohe Belastbarkeit gefordert ist. Bei der
Entwicklung der Xspeed-Serie hingegen
standen höchste Drehzahlen im Fokus. Die
Xclean-Lager bieten robuste Technik für
Washdown-Anwendungen und sind auch
in Spezialausführungen für Reinraumapplikationen erhältlich.
Nun sind mit der Xtemp-Serie auch spezielle Lager für große Kälte und Hitze ver-
fügbar – Einsatzszenarien sind zum Beispiel
Förderanlagen in Kühlhäusern oder in Lackieranlagen, Ziegelbrennereien, Drehvorrichtungen in Photovoltaik-Anlagen sowie
Wasseraufbereitungs- und Pumpenanlagen in der Steppe oder Wüste. Hier werden
Speziallösungen benötigt, denn StandardWälzlager sind nicht für extreme Temperaturen ausgelegt. Beispielsweise könnte sich
durch Wärmeausdehnung die Lebensdauer des Lagers vermindern oder Schmierstoff könnte auslaufen und andere Maschinenelemente zerstören.
Wälzlager für raue Umgebungen | Konstruktionselemente | 071
Für extreme Temperaturen
Mit den Hochtemperatur-Lagern lassen sich
solche Schäden vermeiden. Sie sind je nach
Ausführung für Temperaturen zwischen -54
und über 1.000 Grad Celsius konstruiert,
optional stehen auch stromisolierende Varianten bereit. Die Basis für alle Ausführungen sind Rillenkugellager, die Findling an
diese Temperaturen anpasst. Maßnahmen
bestehen unter anderem darin, einen geeigneten Werkstoff zu wählen, die Lagerluft
zu optimieren, spezielle Fette einzusetzen
und/oder eine Wärmestabilisierung.
Welcher Werkstoff in Frage kommt, hängt
von der Temperaturspanne ab. Beim normalen Wälzlagerstahl (100Cr6) bleibt die
volle Leistungsfähigkeit bis maximal 150
Grad Celsius erhalten, bei Edelstahllagern
bis maximal 180 Grad. Bei größerer Hitze
bietet sich Keramik an – zum Beispiel Siliciumnitrid (Si3N4), das eine sehr geringe
Wärmedehnung vorweist und chemisch
sehr beständig ist. Ist noch höhere Wärmebeständigkeit gefordert, greift man auf Siliciumcarbid zurück. Die sehr harte Keramik
bietet bis über 1.000 Grad Celsius konstante
Werkstoffeigenschaften. Weder Korrosion
noch Verschleiß schädigen das Lager.
In einigen Fällen ist noch eine Wärmestabilisierung notwendig, eine spezielle Wärmebehandlung des Werkstoffs nach dem
Härten der Lager. Zudem muss die Lagerluft so ausgelegt sein, dass auch bei ex
tremen Temperaturen trotz Wärmeausdehnung der Komponenten die Funktion des
Lagers erhalten bleibt.
Schmieren – aber richtig
Jedoch muss nicht nur das Material, sondern auch der Schmierstoff an die thermischen Einflüsse angepasst werden. Bis zu
160 Grad Celsius kommt in Gehäuselagern
das ABEG-LBG-Lithium-Komplex-Fett zum
Hitzebeständige Keramik bietet sich als Werkstoff
für hohe Temperaturen an.
Feuer und Eis: Die Xtemp-Lager
sind je nach Ausführung für einen Temperaturbereich von -54
bis zu über 1.000 Grad Celsius
konstruiert.
Bilder: Findling
Einsatz. Es ist beständig gegen Feuchtigkeit
und Chemikalien und sehr resistent gegen
Auswaschen. Zudem lässt es sich auch bei
starken Vibrationen, hohen Belastungen
oder Stoßbeanspruchungen verwenden.
Bei höheren Temperaturen bis 450 Grad
Celsius scheiden konventionelle Fette aus.
Festschmierstoffe sind eine Alternative. Gebräuchlich sind Molybdändisulfid (MoS2)
und Graphit. Findling hat Keramiklager
mit einem speziellen Graphitkäfig im Programm, der die Wälzkörper führt. Im Betrieb reibt sich in Kleinstmengen Graphit
ab. Schon diese Graphit-Abrieb reicht zur
Schmierung des Lagers aus. Bei noch ex
tremeren Bedingungen bis über 1.000 Grad
Celsius kommen offene Lager zum Einsatz,
die extern geschmiert werden.
Neben der Schmierung beeinflussen
auch Dichtungen die Lebensdauer der
Wälzlagerkonstruktion. Dichtungen halten
Verunreinigungen fern und den Schmierstoff auch bei hohen Belastungen im Lager. Um dies zu gewährleisten, müssen
die Dichtungen bei hohen Temperaturen
in speziellen Werkstoffen ausgeführt sein.
Findling verwendet meist Dichtungen aus
Viton (einem Fluor-Kautschuk-Gemisch),
die von -20 bis 200 Grad Celsius zuverlässig
einsetzbar sind. Alternativ sind aber auch
andere Werkstoffe wie Acrylnitril-ButadienKautschuk, Silikon-Kautschuk Methyl-Polysiloxan, hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kau-
tschuk oder Acrylat-Kautschuk verfügbar.
Bei Temperaturen über 200 Grad Celsius
können Dichtungen jedoch generell nicht
mehr verwendet werden. In diesen Fällen
lassen sich Verunreinigungen des Lagers
mit Schutzdeckeln aus Metall oder PEEK
(Polyetheretherketon) vermeiden.
Erhöhte Lebensdauer
Durch eine optimierte Konstruktion, Befettung und Dichtungstechnik erreichen die
Lager für extreme Temperaturen ein erhöhte Lebensdauer im Vergleich zu StandardLagern. Bei einer Einsatztemperatur von
120 Grad Celsius ist diese um das 1,2- bis
1,5-fache erhöht. Zudem lassen sich auf
Wunsch Wartungsfreiheit oder besonders
lange Wartungsintervalle erzielen. Auch
Sonderbaureihen sind verfügbar – so kann
Findling Axial-, Pendelkugel- und Zylinderrollenlager in hitzeresistenten Vollkeramikund Hybrid-Ausführungen liefern.
Vor dem Kauf ist in jedem Fall eine gezielte Anwendungsberatung sinnvoll: Eine
falsche Auswahl der Lager kann gerade im
Bereich der Sonderanwendungen zu hohen Kosten sowie Stillstandszeiten der Anlage oder gar der gesamten Fertigungslinie
jbi |
führen. Dipl.-Wirtsch.Ing. Klaus Findling ist Geschäftsführer
von Findling Wälzlager.
072 | KoNstruktionselemente | Klemmverbinder
N o r d i c - W alke r m i t E leme n t e n aus de r I n dus t r i e
Verbinden ohne Schweißen
Klemmverbinder stellen bei der zuverlässigen und stabilen Verbindung von Rohren eine preisgünstige und
flexible Alternative zu Schweißkonstruktionen dar. Das Unternehmen Kodin nutzt Verbinder von
Rose+Krieger (RK) für Fitnessgeräte. von bernd klöpper
M
aschinenbau,
Feinwerktechnik und Fitnessgeräte – Kodin
fertigt seit über 35 Jahren Präzisionsteile als Einzelteil oder
in Kleinserien für Maschinenbau und die
Feinwerktechnik. Dabei baut das Familienunternehmen auch komplette Werkzeuge
und Vorrichtungen nach Kundenvorgabe
– Biege-, Schnitt- und Stanzwerkzeuge für
die Automobil-, Optik- und Elektronikindustrie. Zudem produziert Kodin Messvorrichtungen und Sondermaschinen.
Seit 1995 entwickelt und fertigt das Familienunternehmen aus Gundelsheim
auch Fitnessgeräte. Damit entstand ein völlig neuer Geschäftszweig innerhalb des Unternehmens, der im Jahr 2000 mit der Entwicklung des ersten Nordic-Indoor-Walkers
erweitert wurde – lange bevor Nordic Walking an der frischen Luft die Massen mobil
machte. „Damals suchten wir einen deut-
Nordic-Walker
Indoor-Version:
• Rahmen aus Edelstahl-/Stahl-Profilen mit Verbindungselementen aus Aluminiumguss
• Lenker und Pendelarme höhenverstellbar
• Wartungsfreie, vollverkapselte FAG-Lager
• Kettenantrieb, optional Riemenantrieb
• Notbremse (von Kodin entwickelt)
• Standard- und „Heavy-Duty“-Ausführung für „gewichtige“ Persönlichkeiten
• Geschmiedete Spezialkurbeln, speziell gehärtetes Ritzel
• Grundierung und doppelte Pulverbeschichtung
Transportrollen, Füße justierbar
• Standfläche: 120 mal 50 Zentimeter
• Gewicht: 75 kg (Schwungscheibe: 18 kg)
Aqua-Version:
• Nicht rostender Spezialedelstahl (sole-, chlor- und
mineralbeständig)
• patentiertes Antriebssystem mit achslosem
Schwungrad
• Gewicht: 85 kg
• Wassertiefe 1,35 bis 1,85 Meter
schen Produzenten für die Verbindungselemente zwischen Pendelarmen und Schubstangen und stießen durch die Empfehlung
eines unserer Lieferanten auf RK“, erzählt
Kodin-Gründer und Geschäftsführer Axel
Dick. „Wir verzichten auf wartungsintensive
und störanfällige elektronische Spielereien
– die funktionieren immer“, so Dick, dessen
Indoor Walker in zahlreichen Fitnessstudios
und physiotherapeutischen Praxen
im Einsatz sind. 2005 brachte
Kodin einen Aqua-Nordic-Walker auf den Markt und verbaute Klemmverbinder aus Aluminiumguss. Damit erschloss
sich das Unternehmen neben
Fitnessstudios, Praxen und Privatpersonen auch Schwimmbäder als Kunden.
Bei der Produktion der Fitnessgeräte setzt Kodin auf Präzision, Know-how und neue Technologien. Sämtliche Komponenten
stammen aus Deutschland. Service
und Ersatzteillieferung erfolgen direkt
ab Werk.
Präzise verbinden in Alu
Kodin verbaut in seinen Nordic-Indoor- und Aqua-Nordic-Walkern
Winkel-, Kreuz-, Muffenund Flanschklemmstücke aus der
Solid-ClampsReihe. Diese
Verbindungselemente aus
Pulverbeschichtete Solid Clamps sorgen
beim Nordic-Walker-Indoor von Kodin für
zuverlässige Kraftübertragung zwischen Pendelarmen und Schubstangen. Bild: Kodin
Aluminiumguss und stranggepresstem
Aluminium eignen sich speziell für den
mittleren bis schweren Lastbereich und
überzeugen durch gute mechanische Eigenschaften, eine große Variantenvielfalt
und ein gutes Preis-Leistungsverhältnis.
Vier Designs stehen zur Wahl: Bei einteiligen Elementen bietet RK Rose+Krieger neben dem variantenreichen Industrie-De-
Klemmverbinder | KoNstruktionselemente | 073
RK liefert Klemmstücke auf Wunsch auch schwarz eloxiert und in RAL-Farben lackiert oder pulverbeschichtet.
sign auch hochwertige quad-Elemente aus
stranggepresstem Aluminium mit eloxierter Oberfläche für höchste Momentenbelastung. Die mehrteiligen Klemmverbinder
für die nachträgliche Montage oder Erweiterungen sind als quad-Elemente oder in
Blockform aus Aluminiumguss mit ebenen
Außenkonturen erhältlich.
Für Kodin war beim Aqua-Fitness-Gerät
auch die Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumelemente ausschlaggebend. „Wir haben die Klemmverbinder auf Herz und Nieren geprüft: Ihre Kraftaufnahme übersteigt
sogar noch die von RK garantierten Werte“,
sagt Dick. Er kauft die Klemmverbinder unbehandelt und lässt sie dann je nach Serie und
Kundenwunsch farblich pulverbeschichten.
Beim klassischen Nordic-Indoor-Walker sind
sie schwarz, bei der Aqua-Ausführung, zur
besseren Sichtbarkeit, rot.
Hilfe bei Auswahl
Das RK-Angebot an Klemmverbindern ist
groß: Neben Solid Clamps umfasst das Produktspektrum auch Light Clamps – variable und preisgünstige Klemmverbinder aus
Kunststoff für geringere Belastungen – und
stoßfeste Robust Clamps aus Edelstahl für
schwere Lasten. Die Kunstoff-Verbinder
sind resistent gegen aggressive Stoffe und
Korrosion. Damit empfehlen sie sich unter
anderem für die Lebensmittelindustrie. RK
bietet die Light Clamps in zwei Baugrößen
10 bis 18 Millimeter und 20 bis 30 Millimeter an. Dabei lassen sich die Basisdurchmesser durch Reduzierhülsen anpassen. Wie bei
Solid Clamps hat der Anwender die Wahl
zwischen einteiligen Elementen für schnelle Montage sowie mehrteiligen Klemmstücken, die sich auch für die nachträgliche
Montage und Erweiterungen eignen.
Die hochfesten Robust Clamps aus Edelstahl mit ihrer hohen Temperaturbeständigkeit sind speziell für dynamische Belastungen ausgelegt und eignen sich aufgrund
ihrer Korrosionsbeständigkeit beispielsweise ideal für den Einsatz im Bereich der Lebensmittelverpackung.
Einen Gesamtüberblick über das umfangreiche Produktspektrum der Verbindungselemente bietet der Katalog zur
RK-Verbindungstechnik. Damit sich Konstrukteure in der Vielfalt der rechtwinkligen,
achsparallelen oder Gelenk-Rohrverbinder
zurechtfinden, hat RK zudem die „Auswahlhilfe Verbindungstechnik“ in einer Printund Online-Version entwickelt. Zunächst
wählt der Anwender den Lastbereich –
light, solid, robust. Anschließend unterscheidet er nach der Art der Verbindung –
rechtwinklig, achsparallel oder Gelenk. Nun
ist nur noch zu klären, ob es einteilige oder
mehrteilige Klemmverbinder sein sollen. Ist
das Produkt gefunden, erhält der Kunde auf
Bild: Rose+Krieger
Rohrverbindungen von RK
Die RK-Verbindungselemente bilden eine stabile, lösbare und wiederverwendbare Verbindung
und erfordern weder spanende Bearbeitung noch
Schweißen. Sie decken Rund- und Vierkantrohre in
den Querschnitten 8 bis 80 Millimeter ab und sind
in Aluminium, Edelstahl oder Kunststoff ausgeführt.
Viele Varianten sind ab Lager lieferbar.
einen Klick zugehörige CAD- und Katalogdaten. Ein Kontaktformular erleichtert die
schnelle und einfache Anfrage. Es bietet
auch die Möglichkeit, besondere Spezifikationen in einem Freitextfeld zu beschreiben. Beratend stehen Mitarbeiter zur Seite – denn das persönliche Gespräch kann
auch eine Auswahlhilfe nicht ersetzen. jbi |
Bernd Klöpper ist Leiter Marketing
bei Rose+Krieger.
Mit der „Auswahlhilfe Verbindungstechnik“ erleichtert RK Interessenten die Suche nach geeigneter Klemmtechnik.
Bild: Rose+Krieger
074 | MANAGEMENT | Kostenmanagement
P r o duk t e sc h n ell u n d o p t i m i e r t auf de n M a r k t b r i n ge n
Die Kosten im Griff
Die Kosten bereits während der Entwicklung eines Produkts festzulegen, ist ebenso schwierig und aufwendig wie
wichtig für die Wettbewerbsfähigkeit ganzer Unternehmen. Hilfe versprechen Programme für das Kostenmanagement, die eine laufende Kostenvorhersage auf Basis des CAD-Modells liefern. von holger alexander
D
ie Entwicklung und Fertigung
von neuen Produkten unter Gewichts-, Markt- und Qualitätsgesichtspunkten kann sich insbesondere mit Blick auf die Kosten schwierig
gestalten. Meist stellt sich die ständige Kalkulation der Abweichungen als zeitaufwändig und ressourcenintensiv heraus. Abweichungen vom Plan werden oft erst kurz vor
der Freigabe zur Fertigung entdeckt. Das
führt dazu, dass Gewinnmargen schrumpfen oder die Markteinführung verschoben
wird, um nachzubessern.
Nachbearbeitungen ergeben sich, wenn
es nicht möglich ist, früh im Produktlebenszyklus detaillierte Fertigungskosten identifizieren, bewerten und managen zu können.
Daher setzen einige Fertigungsunternehmen effiziente Kostenmanagementstrategien bereits in den Frühphasen ihrer Produktgestaltung ein. Bei der Kostenanalyse stützen
sich alle am Entwicklungsprozess beteiligten
Mitarbeiter auf diese Informationen.
Mit effizienten Strategien beim Kostenmanagement können Fertigungsunternehmen schon in der frühen Produktent-
wicklung Überarbeitungen vermeiden und
Kosten signifikant reduzieren.
Frühe Kostentransparenz
Den Fertigungsingenieuren müssen optimale Werkzeuge zur Verfügung stehen,
mit denen sie schnell und präzise die
Kosten eines neuen Fertigungsteils bestimmen können. Und zwar durch die
automatische Analyse von Angaben zur
Geometrie und zu den Merkmalen eines
Produktes aus einem CAD-Modell. Dieser
Ansatz ermöglicht auch Mitarbeitern, die
keine Experten für Kosten-Engineering
und Fertigung sind, eine Kostenschätzung
durchzuführen.
Bei der Entwicklung von neuen Produkten sind die Fertigungskosten regelmäßig
neu zu bewerten. Das gilt vor allem dann,
wenn Ausführungen, Produktmerkmale
oder Konzeptionsvarianten hinzugefügt
oder verworfen werden. Dies erfordert,
dass die Mitarbeiter den Kosteneinfluss ihrer Entscheidungen abwägen können.
Im Prozess für Neuentwicklungen sollten
Meilensteine der Kostenkalkulation festge-
legt werden, damit Kostenauswirkungen
von Designideen und Alternativen bewertet und besprochen werden können.
Funktionsübergreifender Ansatz
Zudem ist es wichtig, dass beispielsweise
strategische Einkäufer und Fertigungsingenieure über aktuelle Kostenschätzungen verfügen. Die gemeinsame Sichtweise auf die
Produkt- und Fertigungskosten gewährleistet, dass alle beteiligten Mitarbeiter bereits in
einer frühen Phase zusammenarbeiten und
Zugang zu den gleichen Informationen erhalten. Mit diesem Ansatz lassen sich unvorhersehbare Abweichungen im späten Entwicklungsprozess vermeiden.
So können strategische Einkäufer schon
in einer frühen Prozessphase Make-or-buyEntscheidungen treffen. Das kann die Rentabilität optimieren und die Partner der Beschaffungskette in ihrem Konzeptions- und
Fertigungs-Know-how unterstützen.
Zudem können Fertigungsingenieure
mit Zugang zur gemeinsamen Produktkostenplattform Designs auf ihre Herstellbarkeit hin bewerten und Änderungen
Produktkostenmanagement erlaubt die effiziente
Kalkulation des Ressourcenbedarfs eines Produktes
schon in der frühen Produktentwicklung.
Das Tool von aPriori zeigt die geometrischen Cost Driver (GCD), gewichtet in verschiedenen Farben.
Bilder: aPriori
Kostenmanagement | MANAGEMENT | 075
4. Deutsche Fachkonferenz
Die Software bestimmt die
Kosten eines neuen Produkts oder Einzelteils, indem
sie Merkmale automatisch
aus dem 3D-CAD-Modell
ableitet.
vorschlagen, die Kosten sparen.Durch eine
umfassende Sicht auf relevante Informationen sind Kosten-Ingenieure in der Lage,
Kosten zu senken. Kalkulationswerkzeuge
mit manueller Eingabe, die heute Kostenteams häufig einsetzen, sind effizient bei
der Kontrolle der Kosten von komplexen
Produkten. Jedoch können sie nicht die gesamte Produktlinie abdecken.
Integration in die Systeme
Die meisten neuen Produktinitiativen fangen
nicht bei Null an, sondern bauen auf einer
bestehenden Plattform auf. Daher ist es für
erfolgreiches Kostenmanagement wichtig,
dass sich Fertigungsstücklisten und Kosten
von Teilen aus PLM- oder ERP-Systemen nutzen lassen. Zudem sollte die Software nach
dem Berechnen der Kosten eines neuen Produktdesigns die Daten in die PLM- oder ERPSysteme zurückspielen können.
Kostenmodelle für die Fertigung
Mit einer Produktkostenmanagement-Lösung wie der Software-Plattform von aPriori können Fertigungsunternehmen messbare Einsparungen erzielen. Die Software
bietet eine schnelle und präzise Kostenbestimmung durch automatische Analyse
von Geometrie und Merkmalen aus dem
CAD. Sie nutzt intelligente Kostenmodelle,
die Fertigungsprozesse und -verfahren sowie Materialien berücksichtigt.
Das Programm kann dabei gleichzeitig
mit einer CAD-Anwendung laufen oder als
eigenständige Anwendung, wobei der Benutzer das CAD-Modell von der aPriori-Plattform aus öffnet, wenn er eine Kostenschätzung durchführen möchte. Es bewertet das
Modell in jeder der beiden Konfigurationen
im Blick auf seine Geometrie, Toleranzen,
Oberflächenbeschaffenheit, Material und
andere relevante Parameter. Basierend auf
diesen Informationen kann die Software
nun die so genannten Geometric Cost Dri-
vers (GCD) – also die
Kostentreiber eines Produktdesigns – bestimmen. Zu den repräsentativen Kostentreibern
gehören unter anderem die
Größe, Form, Komplexität, Anzahl an
Löchern und Krümmungen, Dicke, Profil, Toleranzen und Oberflächenbeschaffung.
Die Software bringt die GCD mit einem
physikalischen Modell des Fertigungsprozesses (wie spanende Bearbeitung, Gießen)
in Verbindung und berücksichtigt weitere
nicht geometrische Faktoren aus Kostenrechnung, Arbeitsabläufen, Anlagen und
Produktionsparametern. Die Fertigungsanlagen des Unternehmens und der Zulieferer werden durch Virtual Production
Environments (VPE) dargestellt. aPriori bestimmt das kostengünstigste Herstellungsverfahren für die jeweilige Komponente
oder Baugruppe und gibt diese Informationen in Echtzeit an die Entwicklungsingenieure weiter.
Auf diese Weise wird eine schnelle Berechnung der Kosten für vollständige Baugruppen ermöglicht. Fertigungsingenieure erkennen schnell, wie sie Kosten sparen
können. Design-Teams können die Kosten
alternativer Konzepte bewerten. Projektteams haben einen besseren Überblick über
die Auswirkung verschiedener Optionen.
Zusammenfassungen auf Produktebene und Analysen aktueller Designs lassen
sich erstellen und mit den Zielen vergleichen. Zudem sind detaillierte Schätzungen
für Komponenten möglich, mit denen sich
Entscheidungen zur Konzeption, Fertigung
oder Beschaffung untermauern lassen.
Mit einem effizienten Management der
Produktkosten lässt sich die Einführung
neuer Produkte beschleunigen: DesignTeams erhalten Kostenschätzungen innerhalb weniger Sekunden, statt Stunden oder
Tage zu warten. Die Daten von Fertigung,
Einkauf oder externen Zulieferern liegen
sofort vor. Zudem entfallen meist kostspielige Überarbeitungen nach der Produkteinjbi |
führung.
Holger Alexander ist Sales Director
bei aPriori in Hamburg.
After Sales Service
Frankfurt am Main
3. und 4. Dezember 2013
Vom Kundenwunsch zum
Serviceversprechen
· Internationalisierung: Rechtliche und
marktbedingte Herausforderungen
· Innovationen: Von der Identifikation
bis zur Umsetzung
· Serviceorganisationen: Auswahl,
Entwicklung und Einführung
· Service als Produkt: Konzeption und
Vermarktung
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076 | MANAGEMENT | Industrie 4.0
W as E n t w i ckle r , K o n s t r uk t eu r e u n d F i r me n dav o n h abe n
Informatik für die
industrielle Produktion
Kein Thema hat die Automatisierungstechnik in der letzten Zeit mehr bewegt als die vierte Industrielle Revolution.
Die Fabrikwelt – Anlagen, Werkzeuge und Produkte – soll, mit integrierter Rechenleistung ausgestattet, Daten in hoher Auflösung aus der Umgebung erfassen, verarbeiten und weiterleiten. Was das Entwicklung, Produktionsplanung
und dem Unternehmen bringt. von Dominic Gorecky und Dr. Matthias Loskyll
klar voneinander getrennt verteilt. Diese
Aufteilung wird den künftigen Anforderungen bei Wandlungsfähigkeit und Adaptivität nicht mehr gerecht. Eine Lösung
nach Industrie 4.0 verteilt die Steuerungsaufgaben auf kleinere, beherrschbare Steuerungseinheiten, die beispielsweise für die
lokale Ansteuerung von Feldgeräten oder
Baugruppen zuständig sind. Dabei wirkt
das Paradigma der Serviceorientierung. Es
ist geeignet, mechatronische Funktionalitäten von Anlagenteilen in so genannten
„Services“ zu kapseln. Über standardisierte
Schnittstellen wird es möglich, die Services
flexibel zu kompletten Prozessabläufen
zusammenzustellen.
Bild 1: Die Demonstrationsanlage der SmartFactoryKL und des DFKI veranschaulicht die Kernparadigmen von Industrie 4.0.
D
er sich in Industrie 4.0 abzeichnende Wandel wird primär durch
Trends getrieben, die aus der IT
in die Automatisierungstechnik
drängen. Die Schlüsseltechnologien und
-konzepte werden bereits seit einigen Jahren in der Forschung entwickelt und erprobt. Sie haben zu einem großen Teil einen Reifegrad erreicht, der die Anwendung
in der Produktion erlaubt (Bild 2).
Das intelligente Produkt, das seine eigene
Produktion steuert, ist eines der Paradigmen
von Industrie 4.0. Statt alle fertigungsrelevanten Daten zentral vorzuhalten, prägt sich
das Produkt die Daten in sein digitales „Produktgedächtnis“ ein. Zu diesem Zweck wird
das Produkt mit einem automatisch auslesbaren Datenträger (zum Beispiel Data Matrix
Code, RFID-Transponder) ausgestattet. Auf
dem Datenträger sind die Daten in einem
einheitlichen Format, wie etwa dem Object
Memory Model (OMM-Format) gespeichert.
Neben Auftragsdaten und Produktparametern kann es alle Schritte des Produktlebenszyklus speichern – von der Fertigung über
logistische Prozesse bis hin zu Daten, die
den Endkunden betreffen. Das Produkt führt
sozusagen Tagebuch. Weil das Produkt alle
Daten mit sich führt, ist sowohl eine kunden
individuelle Fertigung ab Losgröße 1 möglich als auch die dezentrale Steuerung der
Produktionsprozesse.
In der Automatisierung herrschen Steuerungen bis dato strikt hierarchisch. Steuerungsaufgaben sind auf den Ebenen der
Automatisierungspyramide vertikal und
Die sich wandelnde Anlage
Durch Definition einheitlicher, standardisierter Kommunikationsschnittstellen lassen sich Automatisierungsfunktionen plattformunabhängig wiederverwenden. Um
Produktionsanlagen variabel an neue Gegebenheiten anzupassen, sind zudem standardisierte physikalische Schnittstellen und
eine modulare Anlagenstruktur nötig.
Bild 1 zeigt eine nach dem Plug-andPlay-Paradigma konstruierte Verpressstation für die Montage. Diese bringt die
Intelligenz für ihre Steuerung auf einem
Mikrokontroller mit, meldet sich automatisch ins Anlagennetzwerk und integriert
sich in den Prozessablauf. Die Station lässt
sich mit wenigen Handgriffen entnehmen
und durch eine alternative Komponente
ersetzen.
Vernetzte cyber-physische Systeme und
die umfassende Verfügbarkeit von Echt-
Industrie 4.0 | MANAGEMENT | 077
zeit-Informationen führen zu einer höheren Komplexität in den Prozessen. Der
Mensch benötigt leicht verständliche Visualisierungen, um die Produktionsprozesse weiterhin nachvollziehen und steuern zu können. Die Schnittstelle zwischen
Mensch und cyber-physischem System
kann mittels virtuellen und erweiterten
Realitäten geschaffen werden. Mobile
Plattformen wie Smartphones und Tablets sind ein erster Schritt. Sie erlauben
einen intuitiven Umgang mit den intelligenten Objekten und den durch sie bereitgestellten Informationen. Datenbrillen
wie Google Glass werden diesen Trend
weiterführen.
Die digitale Kluft
Bereits heute läuft die Produktionsplanung weitgehend virtuell. Jedoch sind die
IT-Werkzeuge von ERP über MES bis PLM
allesamt auf aktuelle und konsistente Daten angewiesen. Doch noch existiert eine
Kluft zwischen realer Welt und digitalem
Abbild in den Planungssystemen der digitalen Fabrik. Diese Kluft stellt ein Hemmnis
für Simulation und Optimierung dar. Oft ist
es zu aufwendig, Änderungen am Aufbau
der realen Produktionsanlagen manuell in
die Datenbestände des Unternehmens zurückzuspielen. Die direkte Anbindung von
cyber-physischen Systemen mit ihrem unmittelbaren Einblick in Zustände von Produkten, Anlagen und Ressourcen, überwinden die digitale Lücke.
Holistische, digitale Modelle und Werkzeuge komplementieren die Fabrik der Zukunft. Sie ermöglichen die Simulation und
Optimierung von realen Prozessen auf Basis feingranularer Informationen in Echtzeit. (Anmerkung der Redaktion: Echtzeit
sei hier betriebwirtschaftlich verstanden.)
Dadurch steigt die Qualität von Entscheidungen und damit die Effektivität gegenüber dem Status quo. Technische Prozesse
können so ab Nullserie im optimalen Betriebspunkt arbeiten.
Die Lücke schließen
Im ersten Schritt gilt es, eine effiziente Akquise und Durchgängigkeit von Daten zu
schaffen: Die von den cyber-physischen
Systemen erfassten Informationen lassen
sich durch standardisierte und plattform
unabhängige Schnittstellen wie OPC-UA
in die Phasen des Produktionsbetriebs, der
Anlagenkonfiguration und des Services
unmittelbar und in hoher Auflösung zurückführen. Durch eine formale, explizite
Bild 2: Technologien und Konzepte für Industrie 4.0 stehen bereits.
Semantik, beispielsweise zur Informationsherkunft, lassen sich Daten computergestützt zusammenführen, anreichern und
wiederverwenden. Webservice-Schnittstellen können die semantisch annotierten Daten so mit den IT-Werkzeugen der digitalen
Fabrik verbinden.
Relevanz für Produktentwickler
Obwohl Industrie 4.0 primär in der Automatisierung wirkt, sind spürbare Auswirkungen auf die gesamte Produktentstehung
zu erwarten. Der Begriff der fertigungsgerechten Konstruktion und Entwicklung ist
mit Blick auf Industrie 4.0 neu zu definieren. Das bereits bei der mechatronischen
Produktenwicklung nötige interdisziplinäre
Denken weitet sich um Wissen um Prozesse
und Produktionstechnik aus. Es gilt, Produkte so zu gestalten, dass sie sich mittels digitalem Produktgedächtnis auf wandlungsfähigen Anlagen fertigen lassen.
Jedoch ist zu bedenken, dass eine hochgradige Flexibilität von Anlagen nur dann
Mehrwert bringt, wenn die Produkte einen
schnelllebigen und individualisierten Markt
bedienen. Auch wenn bereits erste Musterbeispiele aus der Praxis existieren, gilt es,
für die Produktionsplanung erst einmal ein
Verständnis für die neuen Steuerungs- und
Planungsparadigmen wie Plug and Play,
Serviceorientierung und Dezentralität zu
schaffen. Erst dann lassen sich Arbeits- und
Produktionsprozesse so gestalten, dass die
Potenziale – etwa eine höhere Verfügbarkeit
von Informationen – tatsächlich die Effizienz
von Fertigung und Montage verbessern.
Auch wenn Produktentwickler und Produktionsplaner die Schlüsseltechnologien
verinnerlichen und entsprechend umset-
Bilder: DFKI
zen, führen die Industrie-4.0-Schlüsseltechnologien nicht per se zu optimierten
Abläufen im Fabrikbetrieb. Der mentale
Brückenschlag zur Optimierung der eigenen Produktion und ihrer Supportprozesse ist ein kreativer Akt. Er erfordert
einen Dialog zwischen Akteuren aus unterschiedlichen Disziplinen und natürlich
auch der Verantwortlichen in der Produktion selbst.
Ausblick
Die deutsche Industrie befindet sich seit einiger Zeit auf dem Weg zur vierten industriellen Revolution. Verfügbare Basistechnologien sollen die Lücke zwischen realer Welt
und digitalem Abbild schließen. Doch die
Umsetzung der Paradigmen in den einzelnen Phasen der Produktentstehung bereitet noch Schwierigkeiten.
Dennoch bietet Industrie 4.0 enorme
Chancen, sowohl auf Anbieter- als auch
auf Anwenderseite eine Vorreiterrolle einzunehmen. Profiteure werden diejenigen
sein, die es verstehen, Industrie-4.0-Technologien in Prozesse, Produkte und Mehrjbi |
wertdienste umzusetzen. Literatur
[1] Loskyll, M.: Entwicklung einer Methodik zur dynamischen kontextbasierten Orchestrierung semantischer
Feldgerätefunktionalitäten. Fortschritt-Berichte pak,
Band 25, Lehrstuhl für Produktionsautomatisierung,
Technische Universität Kaiserslautern, 2013.
Dipl.-Ing. Dominic Gorecky ist Teamleiter
Innovative Fabriksysteme;
Dr.-Ing. Matthias Loskyll ist stellvertretender
wissenschaftlicher Leiter Innovative Fabriksysteme;
beide am Deutschen Forschungszentrum für
Künstliche Intelligenz (DFKI).
078 | MANAGEMENT | Virtual Reality
3 D - W eb - V i sual i s i e r u n g v o n M asc h i n e n u n d A n lage n
Komplexe Projekte
präsentieren im Web
3D-Inhalte in Webseiten sind nicht Neu, jedoch sind sie meist in kleine Fenster an den Rand gepresst. Warum nicht
ein 3D-Modell als Basis für eine komplette Projektpräsentation im Web verwenden – so die Idee der Innovationsallianz Green Carbody Techologies, um ein Forschungsprojekt zu präsentieren. Von Tino Riedel und Franziska Pürzel
Intuitiv durch das Projekt navigieren.
G
leich beim Start der Website sieht
der Nutzer das Layout eines Automobilwerks in 3D, an das er „heranfliegt“. Er öffnet Dächer, schaut
hinein, wählt Maschinen aus und fragt Informationen ab. Zentrales Bild der Präsentation ist ein symbolisiertes Automobilwerk
und eine Karosserie, damit der Nutzer den
Gesamtzusammenhang nicht verliert.
Das Virtual Reality Center Production Engineering (VRCP) der Professur Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (WZMU)
an der TU Chemnitz beschäftigt sich seit
2003 mit echtzeitfähigen 3D-Modellen.
Begehbare virtuelle Modelle sollen helfen,
komplexe technische Zusammenhänge
verständlich zu machen und Verständnishürden abzubauen.
Die Wissenschaftler wollten eine frei begehbare virtuelle Karte für den Nutzer schaffen. Ein 3D-Modell ist anschaulicher als eine
statische Grafik. Automatische Kameraflüge
führen den Nutzer durch die Projektstruktur,
ohne dass er diese zwingend kennen muss.
Wie weit jemand in das Modell „eintaucht“
bleibt ihm selbst überlassen, ob nur als Rundgang durch eine virtuelle Fabrik oder zur
fachlichen Vertiefung in Präsentationsfolien.
X3DOM-Technik bildet die
grafische Benutzeroberfläche der Visualisierung. Der
Clou ist, dass es sich um
eine ganz normale Website handelt. Möglich macht
das die Einführung von HTML5 und von nativer 3DBeschleunigung in modernen Webbrowsern (Web
Graphics Library – WebGL).
Mozilla Firefox und Google Chrome unterstützen
die neue Technik und sind
zudem auch offline nutzbar. Flash ist damit nicht mehr zwingend notwendig. Das
gibt Webentwicklern neue Möglichkeiten,
Inhalte zu gestalten. Die 3D-Modelle kommen aus einem CAD- oder auch aus einem
Digital-Content-Creation-System wie beispielsweise „Blender“. Es ist möglich, über
3D-Modelle verschiedene Ereignisse auszulösen, also beispielsweise Informationen
und Objekte ein- und auszublenden oder
einen Kameraflug zu starten.
Rundflug durch 3D-Fabrik
Neben den Rundflügen unterstützen zusätzliche Sichten die Navigation – beispielsweise ein Radialmenü zur Projektstruktur,
eine 2D-Standortnavigation, eine Produktsicht sowie eine Präsentationsbox, die passende Präsentationen (PowerPoint-Folien
im 16:10-Format) dynamisch darstellt.
Die Foliensicht ist als Paradigmenwechsel zu verstehen. 3D-Inhalte fristen nicht
länger ihr Dasein als eng gefasstes Fenster,
sondern sind der Ausgangspunkt für die
Präsentation des komplexen Inhalts. Die
Darstellung der Projektstruktur in Gegenständen steigert das Verständnis in unterschiedlichsten Zielgruppen.
Sämtliche Inhalte sind immer parallel und
abhängig von der Situation abrufbar. Die
lineare Struktur einer gewöhnlichen Powerpoint-Präsentation lässt sich damit aufbrechen, so dass keines der Teilprojekte untergeht. Alle sind gleichberechtigt in den
Sichten integriert. Durch die unterschiedlichen Sichten kann der Nutzer seinen Zugang selbst wählen.
Die Eingabe wurde auch für Ein-FingerBedienung auf Touch-Geräten optimiert.
Getestet wurde unter anderem ein kapazitives 40-Zoll-Display, das in einem Pult
integriert ist. In dieser Kiosk-Anwendung
funktioniert der Web3D-Presenter als Informationsplattform, an der der Nutzer spielerisch durch Berühren von Objekten und
Piktogrammen Informationen über das Automobilwerk abrufen kann.
Die Fabrik enthält eine Vielzahl von Modellen – trotzdem läuft die Applikation auch
auf weniger leistungsfähigen Rechnern verzögerungsfrei. Mit steigender Leistungsfähigkeit von Hardware, insbesondere von
Grafikkarten und der Erweiterung von WebGL in den Webbrowsern, werden sich noch
mehr Möglichkeiten für komplexe 3D-Modelle ergeben. Das Internet wird noch ganz
anders erlebbar werden, wie es heute schon
einige Internetplattformen ansatzweise zeigen. Auch die Darstellung von größeren
CAD-Datensätzen sei bereits möglich und
entsprechende Kompressionsalgorithmen
unterstützen dabei die Datenübertragung
im Web. Dadurch wird auch eine kollaborative, webbasierte Arbeitsumgebung für große
jbi |
3D-Datensätze künftig denkbar. Dipl.-Ing. (FH) Tino Riedel und Dipl.-Wirt.-Ing. Franziska Pürzel arbeiten an der TU Chemnitz am Institut für
Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse.
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6/2009
080 | MANAGEMENT | Visualisierung in der Automobilbranche
D r . J a n A . Neu h ö fe r u n d S t ep h a n R i t z , RTT A G , i m G esp r ä c h
Inszenierung in Echtzeit
Der potenzielle Käufer eines Autos hat heute die Möglichkeit, unzählige Ausstattungsvarianten durchzuspielen.
Die Voraussetzung dafür wird hinter den Kulissen geschaffen, wo die Visualisierungsdaten schon in frühen
Entwicklungsphasen Designentscheidungen unterstützen. Wie das in der Autoindustrie am besten gelingt
und welche Trends sich abzeichnen, erläutern Dr. Jan A. Neuhöfer, Business Development Manager und
Stephan Ritz, Head of Design & Engineering bei RTT, im Gespräch mit dem DIGITAL ENGINEERING Magazin (DEM).
Sicht- und Funktionsanalysen sowie Nutzbarkeiten zu prüfen und zu optimieren.
Virtuelle Realitäten: DeltaGen 12 for Teamcenter synchronisiert Design-, Entwicklungs- und Marketing-Daten.
DEM: Welche besonderen Anforderungen stellt die Automobilindustrie an Visualisierungslösungen im Vergleich zum
Maschinenbau?
Dr. Jan Neuhöfer: In der Automobilindustrie sind das vor allem Designentscheidungen und die Frage nach der visuell wahrgenommenen Qualität. Diese gibt es aber
auch beim Bahnverkehr oder in der Luftfahrt. Stets geht es darum, möglichst frühzeitig fundierte Entscheidungen treffen zu
können, was Formgebung sowie Materialund Farbkombination betrifft, um die Identität einer Marke sicherzustellen und zum
Beispiel ein Premiumsegment zu definieren. Auch im Maschinenbau müssen diese
Entscheidungen getroffen werden, jedoch
Bild: RTT
vorwiegend aus einem funktional-technischen Blickwinkel heraus.
Stephan Ritz: Für das Design gilt: Überall
dort, wo die Nutzer ästhetische Ansprüche
haben, ist die Visualisierung sehr wichtig.
Diese Ansprüche gelten heute unter anderem auch im Maschinenbau oder bei Nutzfahrzeugen. Gerade in der Automobilindustrie ist der Wettbewerb sehr stark und die
Anforderungen an das Design sind sehr
hoch. Im Innenraum gilt es beispielsweise,
verschiedene Materialien wie Chromteile,
Leder, Kunststoff und Textilien möglichst
hochwertig aufeinander abzustimmen. Im
Engineering wird die High-End-Visualisierung im Bereich Visual Engineering eingesetzt, um zum Beispiel Ergonomie-Themen,
DEM: An welchen Stellen der Prozesskette kommen die Visualisierungslösungen heute hauptsächlich zum Einsatz?
Stephan Ritz: Wir wollen die realitätsnahe
Visualisierung in Echtzeit für unsere Kunden über den kompletten Produktentwicklungsprozess hinweg nutzbar machen. Einige Kunden sind hier schon sehr weit. Sie
generieren und nutzen im Design einen
hochwertigen Produktvisualisierungsdatensatz, der im Engineering weiterverwendet und angereichert wird. Letztlich wird
dadurch schon in einer sehr frühen Entwicklungsphase für das Marketing ein erstes äußerst realistisches Bild generiert.
Dr. Jan Neuhöfer: Darüber hinaus ergeben
sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten im Aftersales-Bereich, wie etwa bei der Erstellung
von Wartungsanleitungen. Im Idealfall nutzt
man also die Visualisierungsdaten über die
gesamte Wertschöpfungskette hinweg. Das
ist unser Ansatz. Die Automobilindustrie ist
Vorreiter, aber auch in anderen Branchen
wie Transportwesen oder im Bereich Weiße
Ware und sogar in der Modeindustrie gibt
es entsprechende Entwicklungen.
DEM: Wie sieht das Zusammenspiel zwischen Visualisierung und Simulation aus?
Stephan Ritz: Zunächst ist es wichtig zu
betonen, dass unsere Kernkompetenz klar
im Bereich der hochrealistischen Visualisierung und Interaktion mit Daten liegt. Die Generierung von Simulationsdaten verbleibt
weiterhin in den entsprechenden Expertentools, jedoch bieten wir hier die Schnittstellen zum Import in RTT DeltaGen an. Für den
CAE-Bereich gibt es beispielsweise die Möglichkeit, Strömungssimulationsdaten direkt
zu importieren und interaktiver sowie plasti-
Visualisierung in der Automobilbranche | MANAGEMENT | 081
Dr. Jan A. Neuhöfer, Business Development
Manager bei RTT
Stephan Ritz, Head of Design & Engineering bei RTT
scher darzustellen. Zusätzlich integrieren wir
zunehmend externe Simulationen direkt in
unser Paket und bieten deshalb Lösungen,
die weit in Spezialfelder vordringen wie zum
Beispiel Ergonomie und Fahrsimulation. Dadurch ergibt sich die Grundlage für ein erheblich besseres Verständnis hochkomplexer Daten. Somit wird der Dialog zwischen
verschiedensten Bereichen unterstützt, und
dem Entscheider werden Zusammenhänge schneller klar. Man hat aber nicht nur
die Möglichkeit, eine Simulation zu erfassen. Durch die Kombination von mehreren
Simulationssträngen mit High-End-3D-Visualisierung sind komplexe Untersuchungen
durchführbar wie zum Beispiel Fahrdynamik-Szenarien mit RTT DeltaGen Real Drive.
Also sind Situationen, etwa in ein Fahrzeug
einzusteigen und dieses dann sowohl physikalisch als auch aus subjektiver Sicht korrekt
zu fahren, möglich. Das ist schon sehr nahe
am Maximum dessen, was man aktuell im Visual Engineering umsetzen kann.
Dr. Jan Neuhöfer: Die Phasen in der Produktentwicklung rücken immer enger zusammen, allein schon aus Effizienzgründen.
Time to Market lautet hier das Schlagwort.
Das gilt natürlich besonders für Design und
Engineering. Die Prozesse und Phasen werden beschleunigt; gleichzeitig unterstützt
die Produktentwicklung die erste Planung
zur Vermarktungsstrategie des Produkts,
indem schon sehr früh hochwertiges Bildmaterial beigesteuert werden kann. So lassen sich komplexere und kostenintensive
Marketing-Projekte wie aufwändige FotoShootings besser absichern.
Dr. Jan Neuhöfer: Im klassischen Verkaufsraum hat der Kunde einen Katalog mit vielen Bildern und Produktdetails vorliegen.
Dort schaut er sich die Teileliste an und
wählt die Ausstattung aus, die er in seiner
Vorstellung mit den Referenzfahrzeugen
des Händlers kombinieren muss. Im neuen Schauraum kann er das Fahrzeug virtuell in seiner Konfiguration betrachten
und Varianten interaktiv ausprobieren. Das
steigert die Vorfreude und fördert den Verkaufsprozess. Derartige High-End-3D-Visualisierungen bieten sich vor allem für einen
Premiumstore auf beengtem Raum mitten
in der Stadt an. Händler können auf diese
Weise die komplette Bandbreite des Portfolios präsentieren. Und sie haben sehr viele Möglichkeiten, das Auto markenkonform
zu inszenieren, wobei auch die technischen
Innovationen als Point of Interest herausgestellt werden.
Stephan Ritz: Des Weiteren profitieren die
HerstellervondenTechnologien,diewirimDesign und Engineering einsetzen, zum Beispiel Augmented Reality. So können sie
beispielsweise die Vorzüge von neuen Modellen – wie es der Autohersteller Dongfeng
Nissan mittels Augmented Reality getan hat
– präsentieren. Der Trend geht eindeutig in
die Richtung, Technologien zu adaptieren
und in andere Bereiche zu tragen.
DEM: Inwiefern profitieren die Händler
und schließlich die Kunden von Visualisierung in frühen Entwicklungsphasen? Können Sie uns hierfür ein Beispiel
nennen?
DEM: in der frühen Entwicklung liegen
CAD-Daten noch nicht im entsprechenden Reifegrad vor. Worauf kommt es an,
wenn man trotzdem realistische Modelle erzeugen will?
Stephan Ritz: Die Daten sind natürlich
Teil einer Entwicklung. Diese Entwicklung wird aber durch die Visualisierung
nicht nur dargestellt, sondern ebenso beeinflusst. Deshalb ist auch ganz klar, dass
Daten in einer frühen Design- und Ent-
wicklungsphase noch nicht vollständig
vorliegen können, sondern in Entwicklung
sind. Aus Sicht der Visualisierung bieten
wir über den gesamten Prozess die Möglichkeit an, die Daten mit unseren Tools
sehr effizient zu verarbeiten und zu verwalten. Hier sorgen wir dafür, dass Kunden
in Bezug auf technologisches Know-how
immer up to date sind und die Produktdaten stets in höchster Visualisierungsgüte
verfügbar bleiben. Gleichzeitig sind wir in
der Lage, bestimmte Teileuntersuchungen
durchzuführen, die sich auf bestimmte
Daten beschränken. Dazu bieten wir Tools
an, die spezielle Untersuchungen ermöglichen wie zum Beispie RTT Ramsis, aber
auch DeltaGen Real Drive, wo wir auf ganz
bestimmte Ergebnisse abzielen. Am Ende
werden dann die Daten mit Hilfe der PDMAnbindung RTT DeltaGen for Teamcenter
und der Plattform für Datenmanagement
und kreative Zusammenarbeit, RTT PictureBook, an die Prozesse angebunden.
DEM: Wie lässt sich Visualisierung mit
der Fabriksimulation so koppeln, dass
die Daten jeweils auf dem neuesten
Stand sind?
Dr. Jan Neuhöfer: Die digitale Planung
und Absicherung von Produktionsprozes-
Mit Hilfe der CFD-Visualisierung lassen sich komplexe StrömungsQuelle: Audi/RTT
daten interaktiv darstellen. Bei einer virtuellen 3D-Simulation mit RTT DeltaGen Real Drive
werden physikalisch-korrekt simulierte Bewegungsdaten mit einer hochrealistischen Darstellung in Echtzeit verknüpft. Quelle: RTT
082 | MANAGEMENT | Visualisierung in der Automobilbranche
Für die Präsentation wurden in DeltaGen gerenderte, virtuelle
Geometrien mit einem realen Onstage-Setting kombiniert. Das
AR-Modell bestand aus mehr als 30 Millionen Polygonen.
Quelle: Dongfeng Nissan/RTT
Mit Hilfe von RTT Ramsis lassen sich ergonomische Untersuchungen durchführen, um Erreichbarkeit, Komfort und Sichtfeld zu
Quelle: RTT
überprüfen. sen ist heutzutage State of the Art, jedoch
bewegen sich die meisten Produkte auf
dem Markt auf einem vorwiegend abstrahierten Visualisierungsniveau.
Stephan Ritz: Hier setzen wir an und liefern
einen echten Mehrwert überall dorthin, wo
der Mensch im Vordergrund steht. Ein Beispiel ist hier ein visuell ergonomisch gestalteter Arbeitsplatz. Beleuchtung, Schatten und
Sichtbarkeit, etwa von Instrumenten und
Warnhinweisen, sind hier wichtige Aspekte.
Dr. Jan Neuhöfer: Und mit unserer direkten
Anbindung von DeltaGen an die PDM-Lösung Siemens Teamcenter stellen wir sicher,
dass die dargestellten Produktionsmittel immer auf dem neusten Stand sind. Dennoch
bleiben wir in unseren Konvertierungsmöglichkeiten extrem offen, indem wir für verschiedene Datenquellen im Design und im
Engineering Konverter anbieten.
Stephan Ritz: Für uns ist das ein Bereich
mit sehr viel Potenzial. Zu diesem Zweck
bieten wir verschiedene Tools für Ergonomie-Untersuchungen an, aber ebenso die
Option, Daten durch Interaktion und komplexe Logiken miteinander zu verknüpfen.
DEM: Wie gestaltet sich die Integration
der Visualisierungsdaten in VR-Lösungen, so dass zum Beispiel der Monteur
in der Produktion anhand der Visualisierung bestimmte Montageprozesse bereits einüben kann?
Stephan Ritz: Hier ist DeltaGen ein zentrales Tool für hochrealistische Visualisierung, egal ob die Visualisierung auf einem
Bildschirm, einer Powerwall oder in einer
CAVE stattfindet. Das ist eine recht komfortable Situation, weil unser Tool einfach und
je nach Anwendung ergänzt werden kann,
so dass sich alle Darstellungsfälle innerhalb
eines VR-Zentrums handhaben lassen. Die
Dualität in Sachen Tools ist als solches nicht
mehr vorhanden. DeltaGen kann soweit
modular ergänzt werden, dass die Daten
in einem VR-Zentrum für Montageprozesse
und Trainings bereitgestellt und abgebildet
werden können.
DEM: Die genannten Integrationen basieren doch oft noch auf „selbstgestrickten“ Lösungen. Wie geht RTT damit um?
Dr. Jan Neuhöfer: Eine gezielte Individualisierung ist in vielen Fällen sogar unumgänglich. Hier bieten wir mit dem neuen
Release DeltaGen 12 ein Software Development Kit (SDK) an, das die Möglichkeit
eröffnet, die Funktionen zu erweitern oder
sogar eigene Plug-ins zu entwickeln, um
DeltaGen besser in Unternehmensprozesse
zu integrieren.
DEM: Gibt es hier Bemühungen, die Prozesse zu vereinheitlichen und zu integrieren?
Stephan Ritz: Wir stellen die fließende Integration in die Visualisierungsprozesse mit
PictureBook, DeltaGen for Teamcenter und
den jeweiligen RTT-Konvertern für DeltaGen sicher. Gleichzeitig bieten wir Services
an, um gemeinsam mit unseren Kunden
die Integration der Visualisierung in ihre
Prozesse zu optimieren.
DEM: Wie gelingt es, das Produktwissen,
das in ERP- oder PDM-Systemen vorliegt, mit den Visualisierungsdaten zu
verbinden und aktuell zu halten?
Dr. Jan Neuhöfer: Grundlage hierfür ist
eine nahtlose Integration von High-EndVisualisierung in das PLM. Genau dies bieten wir mit unserer Anbindung von DeltaGen an die sehr verbreitete PDM-Lösung
Siemens Teamcenter. Wir arbeiten hier aber
nicht direkt auf der EBOM (Engineering Bill
of Material), sondern auf einer referenzier-
ten Ableitung, der so genannten RTT VBOM
(Visualization Bill of Material). Diese erlaubt
eine visualisierungsgerechte Anreicherung
mit Zusatzinformationen wie Beleuchtungsund Umgebungsinformationen, ermöglicht aber darüber hinaus die Nutzung vieler
Teamcenter-Kernfunktionalitäten wie Revisionierung und Workflow-Unterstützung.
DEM: Durch die Datenmengen würden
sich da nicht auch Cloud-basierte Lösungen für die Visualisierung anbieten –
inwiefern werden diese in der Automobilindustrie schon eingesetzt?
Dr. Jan Neuhöfer: Cloud-basierte Lösungen entwickeln wir derzeit vor allem im
Marketing und im POS-Bereich mit großem
Erfolg. Unsere enge Partnerschaft mit NVIDIA erlaubt uns darüber hinaus, von den
neuesten Entwicklungen im Bereich des
GPU-basierten Cloud Computing zu profitieren und diese sogar mitzugestalten.
Stephan Ritz: Beim Engineering gehen wir
mit High Performance Computing neue
Wege, um der hohen Anforderung heutiger Visualisierung gerecht zu werden. Wir
arbeiten hier mit den Höchstleistungsrechenzentren zusammen.
DEM: Wie wird die Produktentwicklung
in der Automobilindustrie in drei bis
vier Jahren aussehen und welche Rolle
spielt dann 3D-Visualisierung?
Dr. Jan Neuhöfer: Ähnlich wie bei der Evolution des Computer Aided Design von 2D
nach 3D ist von einer Weiterentwicklung der
3D-Produktdaten-Visualisierung hin zu einer
hochrealistischen Darstellung in Echtzeit auszugehen. Schlussendlich geht es ja um den
entscheidenden Vorteil, das eigene Produkt
lange vor Produktionsbeginn bis in seine Details hin zu kennen und dieses zu optimieren.
Da gehört das Wissen um das reale Aussehen
des Produkts einfach dazu – und zwar in jeder Phase der Produktentwicklung.
Stephan Ritz: Dieser Ansatz wird durch die
gezielte Integration von unterschiedlichsten Simulationen und die Darstellung von
verschiedenen Komplexitäten unterstützt.
Das führt dazu, dass man im Design und
Engineering in Zukunft Daten nicht nur betrachtet, sondern direkt in diese Daten und
ihre Analysen eintaucht.
DEM: Herr Dr. Neuhöfer, Herr Ritz, vielen
Dank für das Gespräch.
Die Fragen stellte Andreas Müller.
Ausgabe 1/14 – erscheint am 20. November 2013 | Vorschau | 083
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Systeme
Die wichtigste Messe für unser Heft ist alljährlich die EuroMold. Die Tage vom 03. bis 06.
Dezember stehen im Zeichen von Werkzeugbau, CAD/CAM und Produktentwicklung. In
der kommenden Ausgabe bieten wir einen
Vorgeschmack auf die Messe, sprechen mit
den Experten aus den Bereichen, sammeln
und filtern die wichtigsten Fakten und Informationen vorab.
Bilder: Demat
Mitarbeiter dieser Ausgabe:
Holger Alexander, Karlheinz Baier, Christof Bartkowiak, Thomas Brüser,
Klaus Findling, Dominic Gorecky, Felix Grödl, Heiko Haag, Prof. Dr.-Ing.
Markus Kley, Bernd Klöpper, Dr. Martina Klug, Dr. Matthias Loskyll,
Marcus Löw, Gunthart Mau, Andreas Müller, Prof. Dr.-Ing. Martin Müller,
Franziska Pürzel, Ellen-Christine Reiff, Tino Riedel, Laszlo Ritzel,
Jörg Schwenk, Stefan Sester, Igor Sokrut, Michael Wendenburg,
Thomas Georg Wurm
EuroMold
Automatisierung
Ende November steigt das Jahres-Event der
Automatierungsbranche, die sps ipc drives.
Wir berichten von den für die Entwicklung
und Konstruktion relevanten Themen aus den
Bereichen Steuerungstechnik, Antriebstechnik
und Industrie-PCs, industrielle Kommunikation, Elektrotechnik und Fluidik.
Bilder: Mesago
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Textchef: Armin Krämer (-156; [email protected])
Rapid-Technologien
Wie aus dem 3D-CAD ohne Umwege ein Bauteil entsteht: In unserem Special beleuchten
wir diesmal die Rapid-Technologien wie die
unterschiedlichen 3D-Druck-Verfahren, Lasersintern und Stereolithografie. Experten beantworten die Frage, welche Technologien sich
bereits zu Digital Manufacturing, also zur echten Fertigung mit Rapid-Technologien, eignen,
welche Hürden zu nehmen und welche Potenziale zu bergen sind.
Bilder: Rapidtech
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