Sprühende Grafikleistung

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Nicht zur Verwendung in Intranet- und Internet-Angeboten sowie elektronischen Verteilern.
REPORTAGE
3Dlabs bei Atlas Copco:
Sprühende
Grafikleistung
Atlas Copco Electric Tools in Winnenden setzt den
Fokus auf professionelle, innovative und ergonomische
Elektrowerkzeuge mit hoher Qualität. Den gleichen
Anspruch stellen die Ingenieure und Konstrukteure bei
Atlas Copco an die dafür erforderlichen Entwicklungswerkzeuge wie CAD-Software und -Hardware.
Der schwedische Atlas-Copco-Konzern
besteht aus den vier Geschäftsbereichen
Kompressorentechnik, Miet-Service, Industrietechnik sowie Bau- und Bohrtechnik
und ist weltweit vertreten durch rund
26 000 Mitarbeiter.
Im Jahr 1992 übernahm Atlas Copco die
damalige AEG Elektrowerkzeuge GmbH und
gliederte sie als Atlas Copco Electric Tools
GmbH in den Geschäftsbereich Industrietechnik ein.
Die Division Elektrowerkzeuge beschäftigt heute rund 1200 Mitarbeiter und ist in
mehr als 75 Ländern präsent. Hauptsitz ist
Winnenden bei Stuttgart. Die dort gefertigten Elektrowerkzeuge werden weltweit
unter den Marken Atlas Copco, AEG, Milwaukee und Kango vertrieben. Mit dieser
Mehrmarken-Strategie gewährleistet Atlas
Copco die optimale Erfüllung aller auf die
unterschiedlichen Zielgruppen ausgerich10
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teten Problemlösungen und trägt den
internationalen unterschiedlichen Vertriebskanälen Rechnung.
Erfahrene CAD-Anwender
Voraussetzung für die positive Positionierung der Elektrowerkzeuge im Markt ist ein
entsprechendes Preis/Leistungs-Verhältnis
und vor allem eine hohe Produktqualität.
Dies beginnt bereits bei der ersten Entwurfsskizze, geht über die Entwicklung und
Konstruktion, die Fertigung bis hin zur Auslieferung der Produkte und der entsprechenden After-Sales-Betreuung.
Für die Entwicklung und Konstruktion
setzt man bei Atlas Copco Electric Tools in
Winnenden seit 1997 auf die CAD-Software
Pro/Engineer von Parametric Technology
(PTC) und entwickelt und konstruiert ausschließlich in 3D. CAD-Erfahrung hat man
in Winnenden allerdings schon seit 1985
gesammelt, und auch schon damals mit
einem 3D-System.
Zur Zeit betreut die CAD/CAM-Abteilung in Winnenden insgesamt 28 Anwender
aus der Produktentwicklung und der
Betriebsmittelkonstruktion. Eingesetzt wird
die 3D-CAD-Software Pro/Engineer in der
aktuellen Version 2001 mit den ProgrammPaketen Pro/E Advanced Designer Package
III, Pro/CDRS, Pro/Manufacturing und
Pro/Mechanica Structure + Motion sowie
Pro/Intralink 3.2 zur Verwaltung der CADDaten. Als Hardware kommen NTSI-EnduroServer mit Pentium-4-Xeon-Prozessoren
und NTSI-Contender-Workstations mit
Intel-Pentium-Prozessoren zum Einsatz.
Die NTSI-Workstations sind mit GrafikSubsystemen von 3Dlabs ausgerüstet. »Zu
Beginn unseres Pro/Engineer-Einsatzes,
bevor wir mit NTSI- und 3Dlabs-Hardware
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REPORTAGE
gearbeitet haben, waren wir mit unserem
damaligen Grafiksystem nicht immer
zufrieden«, erinnert sich Dipl.-Ing. Peter
Henske, in der Abteilung R1 für das
CAD/CAM-Systemmanagement
verantwortlich. »Vereinzelt waren Muster- und
Grauzonen auf unseren Bildschirmen zu
sehen, die nichts mit der eigentlichen Konstruktion zu tun hatten. Ein Anruf bei der
PTC-Hotline endete mit dem Hinweis, dass
wir wohl kein zertifiziertes Grafiksystem
einsetzen würden. Eine solche negative
Erfahrung macht man nur einmal.«
»Eine grobe 3D-Darstellung funktioniert
Jedes Jahr neue Hardware
Atlas Copco Electric Tools erneuert jedes
Jahr jeweils ein Drittel der eingesetzten
CAD-Hardware, mit der Folge, dass keine
Hardware älter als drei Jahre ist. Bezogen
auf die Grafiksubsysteme hat man sowohl
die Generation der Oxygen-Karten im Einsatz als auch die jetzt
aktuellen Wildcat-Grafikkarten. Die Frage nach
dem Unterschied in der
Grafikleistung jetzt und
vor drei Jahren beant-
bemerken, dass sich die Grafikleistung der
Grafikkarten weitaus stärker entwickelt hat
als die CPU-Leistung der Workstations. Um
einen Arbeitsplatz realistisch zu simulieren,
legen wir daher Benchmarks zugrunde, die
alle
typischen
Arbeitsprozesse
in
Pro/Engineer umfassen. Hier sieht man
schnell, dass die tatsächliche LeistungssteiHorst Fahrner (links)
und Michael Beuthner,
CAD-Anwender bei
Atlas Copco Electric
Tools in Winnenden:
»Wir legen in unserer
Entwicklungs- und
Konstruktionsabteilung
den Grundstein für die
Qualität unserer
Elektrowerkzeuge«
Dipl.-Ing. Peter Henske (links), CAD-Systemmanagement bei Atlas Copco Electric
Tools in Winnenden, und Dr. Christoph Geiger (rechts), Geschäftsführer NTSI:
»Professionelle Grafikleistung ist ein Muss beim Einsatz von CAD-Software«
prinzipiell mit jeder Grafikkarte«, erklärt
uns Dr. Christoph Geiger, Geschäftsführer
von NTSI, »aber in manchen Grafiksystemen
verschwinden plötzlich Linien oder werden
falsch dargestellt, und oftmals kann der Originalzustand nicht mehr rekonstruiert werden. Unsere NTSI-Hardware ist speziell für
das Produkt Pro/Engineer optimiert. Die von
uns für unsere NTSI-Workstations angebotenen 3D-Grafiksubsysteme sind alle zertifiziert. NTSI selbst macht im Vorfeld eine
intensive Treiberqualifikation und überprüft,
inwieweit Funktionalitäten und Darstellungsmöglichkeiten, die die CAD-Software
bietet, gewährleistet sind. Wichtig ist beispielsweise, dass der Konstrukteur in den
verschiedensten 3D-Modi wie Shaded, WireFrame oder Hidden-Line einen schnellen und
einwandfreien Grafikaufbau erhält. Aber
auch im 2D-Bereich, zum Beispiel bei der
Zeichnungserstellung, ist eine exakte Darstellung von großer Bedeutung. Der Konstrukteur muss sich darauf verlassen können,
dass die Darstellung auf dem Bildschirm
immer seinen Vorgaben entspricht.«
wortet Peter Henske so: »Natürlich hat sich
die Grafikleistung entscheidend weiterentwickelt. Das Hin- und Herschalten zwischen
den verschiedenen Modi geht deutlich
schneller. Wie viel schneller lässt sich
jedoch schwer messen, da ja auch die CADSoftware selbst inzwischen mit noch mehr
Funktionen aufwartet. Mehr Funktionen
bedeuten zugleich aber auch Bedarf an
höherer Rechenleistung und damit oftmals
mehr Zeitaufwand. Diese gesteigerten
Anforderungen werden von der neuen
Hardware aber aufgefangen.«
Arbeiten auf höherem Niveau
Hierzu ergänzt Dr. Christoph Geiger: »Wir
haben einen theoretischen Wert ermittelt,
indem wir eine vor drei Jahren aktuelle Grafikkarte mit der für Pro/Engineer derzeit
schnellsten Grafikkarte der Wildcat-Familie
(Wildcat III 7110) an derselben Baugruppe
getestet haben. Dabei konnten wir feststellen, dass der Grafiktest jetzt um den Faktor
20 schneller geworden ist. Hierbei ist zu
gerung nur den Faktor 3 beträgt. Leider sind
die Baugruppen, an denen ein Konstrukteur
heute arbeitet, um wenigstens diesen Faktor komplexer geworden. Ein Indiz dafür ist
die RAM-Belegung in einer Workstation
heute. Vor drei Jahren wurden von uns
Workstations in der Regel mit 0,5 bis 1 GB
RAM ausgestattet. Heute beträgt die typische Ausstattung 1,5 bis 3 GB RAM. Mit
anderen Worten, auch heute arbeitet ein
Konstrukteur wie vor drei Jahren an der
oberen Grenze der Leistungsfähigkeit seines Arbeitsplatzrechners — allerdings mit
einem inzwischen komplexeren Programm
und auf deutlich höherem Niveau, was Darstellung, Größe, Struktur und Komplexität
der zu bearbeitenden Pro/Engineer-Baugruppen betrifft. Dies korrespondiert
natürlich unmittelbar mit der gewachsenen
Qualität, Komplexität und Leistungsfähigkeit der Produkte, die er entwickelt.«
Grafiksystemen kommt aber nicht allein
in Bezug auf die Leistungsfähigkeit eine
besondere Bedeutung zu. Hochleistungsgrafiksysteme sind eine besonders sensible
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Komponente eines Systems. Die
Konstrukteure bei Atlas Copco
schätzen besonders die Zuverlässigkeit der Wildcat-Systeme
und die außergewöhnliche Treiberqualität, die dazu führt, dass sporadische Applikationsabbrüche unter diesen Grafiksystemen praktisch nicht vorkommen.
Wie wichtig eine professionelle 3D-Grafikkarte ist, werden die nachfolgenden
Anwendungsbeispiele noch zeigen. Aber für
Peter Henske ist auch wichtig, dass der
Bildaufbau schnell und ruckfrei erfolgt:
»Aus unserer früheren Erfahrung mit dem
einfacheren Grafiksystem wissen wir, was
es bedeutet, wenn die Darstellung beim
Bildaufbau ruckelt oder der Bildaufbau
selbst Minuten dauert. Das ist keinem unserer CAD-Anwender zuzumuten. Mit dem
3Dlabs-Grafiksystem können wir selbst
komplexe 3D-Baugruppen nicht nur in
Echtzeit drehen und zoomen, was beispielsweise sehr wichtig für Einbauuntersuchungen ist, sondern können auch sehr ins Detail
gehen.«
Das Grafiksubsystem
von 3Dlabs sorgt für
schnellen Bildaufbau
und realitätsnahe
Darstellung.
(Bild: Atlas Copco)
Vollständig in 3D entwickeln und
konstruieren
Atlas Copco Electronic Tools fertigt im
Jahr rund zwei Millionen Elektrowerkzeuge,
wie zum Beispiel Bohrmaschinen, Bohrund Meißelhämmer, Winkelschleifer, Geradschleifer, Bandschleifer, Schwingschleifer, Stichsägen, Kreissägen, Säbelsägen und
die unterschiedlichsten Akku-Geräte.
Sämtliche Elektrowerkzeuge werden mit
Pro/Engineer vollständig in 3D entwickelt
und konstruiert.
Peter Henske mit seiner Abteilung R1
sieht sich dabei als Dienstleister für die
Abteilungen innerhalb von Atlas Copco, die
mit CAD/CAM in irgendeiner Form in
Berührung kommen: »Wir machen das
Systemmanagement, kümmern uns um
Hardware und Software, um die entsprechende Installation, den Datenaustausch
mit Zulieferern, und wir organisieren die
notwendigen CAD-Schulungen. Diese sind
vor allem dann erforderlich, wenn eine
neue Pro/Engineer-Version installiert wird.
So planen wir, Ende des Jahres auf das neue
Wildfire von PTC umzusteigen. Und nachdem es sich hier um eine ziemlich umfangreiche Neuerung handelt, wird auch eine
entsprechende Schulung unserer Mitarbeiter notwendig sein. Hier können wir im
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Die Explosionszeichnung einer Stichsäge. Die detaillierte exakte Darstellung hilft dem Servicetechniker. (Bild: Atlas Copco)
Übrigen auch auf die Unterstützung von
NTSI zählen.«
Eine zusätzliche Dienstleistung ist die
Bauteiloptimierung mit Hilfe von Pro
Mechanica, technische Berechnungen wie
zum Beispiel Auslegung von Stirnradgetrieben, Toleranzketten, Federn, Bohrhammerlayout und das Führen einer Kunststoffdatenbank.
Zusätzlich untersteht Peter Henske das
gesamte digitale Archiv mit rund 80 000
Dokumenten wie technischen Zeichnungen, Änderungsmitteilungen, Werksnormen, Patenten und Approbationen. Auf
dieses digitale Archiv greifen inzwischen
mehr als 160 Anwender im Haus zu, aus
Produktentwicklung und Betriebsmittelkonstruktion, dem technischen Einkauf, der
Arbeitsvorbereitung, Fertigung und dem
Wareneingang.
Über Web-Access können auch entsprechend Zugangsberechtigte von extern auf
das digitale Archiv via Internet zugreifen,
wie zum Beispiel andere Atlas-CopcoBereiche oder auch einige Zulieferfirmen.
Wie wichtig auch beispielsweise eine
leistungsfähige Grafikkarte in der Dokumentation und Serviceunterstützung ist,
zeigt sich in der Möglichkeit, Explosionszeichnungen sozusagen bis ins kleinste
Detail darstellen zu können. »Rund 1200
Explosionszeichnungen werden jedes Vierteljahr aktualisiert und an mehr als 500 Service-Stellen weltweit auf CD-ROM verschickt«, erläutert uns Peter Henske. »Hier
kommt vor allem auch die durch
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basiert ebenfalls auf den mit Pro/Engineer
gewonnenen 3D-Daten.
Aus Erfahrung klug geworden, weiß
Peter Henske, dass er nicht nur gute Software braucht, um wettbewerbsfähig zu
sein, sondern auch die entsprechende gute
CAD-Hardware: »Natürlich sind uns Finanz-
Einbauuntersuchungen
einzelner Baugruppen erleichtern dem Entwickler und
Konstrukteur seine Entwurfsarbeit. (Bild: Atlas Copco)
Maßangaben und sonstige Konstruktionshinweise sind schnell eingeblendet. (Bild:
Atlas Copco)
Pro/Engineer gegebene Wiederverwendbarkeit von abgespeicherten Baugruppen
zum Tragen.«
Sicherheit für die Konstruktion
Die Grafikleistung spielt gerade auch bei
der Flächenmodellierung/Industrial Design
eine besondere Rolle. Hier ist Horst Fahrner
der Spezialist: »Wir arbeiten mit Pro/CDRS
bzw. mit dem Nachfolgeprodukt ISDX und
müssen uns gerade bei dieser komplexen
Entwurfsarbeit auf eine richtige, sehr
detaillierte und schnelle Darstellung auf
unserem Bildschirm verlassen können.
Außerdem ist es sehr vorteilhaft, mehrere
Varianten durchlaufen zu lassen, um so
mehr Sicherheit für die Konstruktion zu
gewinnen.« Wie wichtig eine Detaildarstellung ist, zeigt unter anderem das Beispiel der
von Michael Beuthner modellierten Stichsäge. Allein der Ventilator hat 37 Lüfterschaufeln, die jeweils mit einem Radius von
0,2 mm verrundet und mit Ausformschrägen
versehen sind. Sämtliche Bauteile werden
sehr realitätsnah modelliert und dargestellt,
was wiederum die Qualität der Gesamtkonstruktion festigt und damit schon von vornherein für die am Ende der Prozesskette
geforderte Produktqualität sorgt.
Für die Produktqualität sorgen unter
anderem auch die Berechnungen und die
Simulation mit Hilfe von Pro Mechanica.
Festigkeitsuntersuchungen von statisch
belasteten Bauteilen und Baugruppen, aber
auch das Analysieren der Eigenfrequenzen
stehen hier im Vordergrund. Viele 3DDaten, die aus Pro/Engineer abgeleitet werden, gehen an externe Dienstleister. So beispielsweise für das Rapid Prototyping.
»Unsere Entwickler sind
immer wieder begeistert«, so
Peter Henske, »wie seriennah
und passgenau diese Versuchsmusterteile sind. Diese
Teile lassen wir, je nach Verwendungszweck, entweder
im Lasersinterverfahren oder
als Stereolithografie-Teile
mit nachfolgendem Vakuumguss herstellen, ob nur als
einzelnes Anschauungsobjekt oder als Funktionsmuster für die praktische Erprobung in größerer Stückzahl.«
Weitere Daten gehen an die CNC-Fertigung
im Haus, wo zwei CNC-Fräsmaschinen und
eine CNC-Drehmaschine für die Versuchsmusterfertigung bereitstehen. Wobei durch
die Rapid-Prototyping-Teile das Fräsen von
Versuchsmustern in den letzten Jahren
stark zurückgegangen ist.
Rainer Vogler, verantwortlich für die
NC-Programmierung aus Pro/Engineer heraus: »Eine optimale Bildschirmdarstellung
unterstützt uns sehr dabei, manchen Ablauf
besser erkennen zu können. So binden wir
beispielsweise unsere Fertigungsleute frühzeitig in Abläufe mit ein. Und eine realitätsnahe Abbildung hilft, manches mögliche
Fertigungsproblem gleich im Entstehen zu
beseitigen.«
Fazit und Wünsche an die CADZukunft
Die eigentlichen Werkzeuge und Spritzgussformen für die unterschiedlichen
Kunststoff- und Druckgussteile lässt Atlas
Copco außer Haus bei Zulieferunternehmen
produzieren. Die Werkzeugherstellung
ziele vorgegeben. Und ebenso muss ich eine
sicher teurere Investition an leistungsfähigerer Hardware, als ich sie vielleicht bei
einem Billighändler um die Ecke bekäme,
begründen. Aber bedenkt man, wie wichtig
heutzutage bei immer komplexer werdender Software und Hardware eine fundierte
Betreuung auch nach dem Kauf ist, zahlt
sich das innerhalb kürzester Zeit aus. Vor
allem das Hintergrundwissen von NTSI fällt
hier sehr positiv ins Gewicht. Ein Problem
sehen wir in der Tatsache, dass neue Softwareversionen nur aufwärtskompatibel
sind, was oft zu Komplikationen führt,
wenn wir Daten mit Dienstleistern oder
Zulieferfirmen austauschen müssen, die
noch eine ältere Version einsetzen. Hier
wäre es wünschenswert, die Pro/E-Daten
auch im Format einer älteren Version
abspeichern zu können.«
Ein weiterer Wunsch ist, die im Augenblick noch bestehenden Insellösungen wie
auf der einen Seite Pro/Engineer, dann das
Digitale Archiv und als weiteres das SAPSystem alles einmal zusammenfließen zu
lassen. »Das ist eine Aufgabe, die wir wohl in
nächster Zeit unter dem Begriff PLM in
Angriff nehmen werden.«
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