Grundkurs Konstruktionslehre - Konstruieren Und Entwerfen Mit Dem Computer - Cad - Skript - Prof Dr -Ing Christian Weber - Universitt Des Saarlandes -

23 01 2006 0tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber grundkurs konstruktionslehre tz03 konstruieren entwerfen mit dem computer cad prof dr ing christian weber universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad e mail weber cad uni saarland de 23 01 2006 1tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber tz03 konstruieren entwerfen mit dem computer cad inhaltsverzeichnis 00themen bersicht 01cad funktion und begriffe 02cad arbeitsplatz 03cad systeme schematischer aufbau 04cad arbeitstechnik 05cad systeme daten und funktionsintegration 06beispiele cad 07digital mock up dmu konzept und anwendungen 08beispiele dmu 09berechnung und simulation begriff anwendung systemklassen 10beispiele analyse mit hilfe der methode der finiten elemente fem 11product data managmt pdm product life cycle managmt plm 01 03 02 04 05 06 07 08 00 09 10 11 23 01 2006 2tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber grundkurs konstruktionslehre themen bersicht 00einf hrung 01einstieg was ist entwickeln und konstruieren 02grundregeln des technischen zeichnens 03konstruieren entwerfen mit dem computer cad 04ma eintragung bema ung 05darstellende geometrie 06technische oberfl chen toleranzen passungen 07maschinenelemente standard und normteile bersicht 23 01 2006 3tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber cad computer aided design rechnerunterst tztes konstruieren cad systeme sind software systeme die die produktgeometrie und struktur sowie in einigen f llen parametrische systeme die bez ge zwischen elementen in einem digitalen modell erfassen produktmodell und das entwerfen und ausarbeiten erleichtern besonders bei vielen gleichen hnlichen konstruktionen und oder h ufigen nderungen in der praxis ist das modellieren mit cad stand der technik der cad einsatz darf nicht isoliert betrachtet werden sondern wird erst dann wirtschaftlich wenn die im rechner vorhandenen produktdaten im gesamtproze weiter genutzt werden z b f r berechnung und simulation fertigungs montage pr fplanung neue technologien zur schnellen erstel lung von muster und versuchsteilen rapid prototyping rapid tooling zunehmend werden in der praxis dreidimensionale cad systeme eingesetzt die gegen ber zweidimensionalen systemen und auch gegen ber dem skizzieren und zeichnen von hand viele vorteile bieten 3 vollst ndige erfassung der geometrie bessere integration mit anderen pro grammen berechnung fertigung neue funktionen digital mock up vr neue technologien vielfach nur auf basis 3d cad anwendbar 23 01 2006 4tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber cad theoretische grundlagen theoretische basis der vorwiegend geometrieverarbeitenden cad systeme ist die mathematik insbesondere folgende teilgebiete mathematik geometrie darstellende geometrie analytische geometrie topologie differentialgeometrie l sung geometrischer aufgaben mit zeichnerischen methoden basis technisches zeichnen l sung geometrischer aufgaben mit rechnerischen methoden basis cad dabei sind viele sachverhalte mit hilfe der vektor matrizenalgebra besonders elegant darstellbar und besonders effizient programmierbar 4 analytische geometrie differentialgeometrie topologie 23 01 2006 5tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber cad arbeitsplatz 1 graphischer bildschirm mit fl chen f r tastatur f r alpha numerische eingaben maus alternativ graphisches tablett f r graphische eingaben fr 8 15 computerpool pcs windows nt 3d cad system catia v5 lkt computerpool workstations unix 3d cad system soliddesigner ansichtsdarstellung en befehlsmen s textmeldungen ggf produktstruktur 5 23 01 2006 6tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber cad arbeitsplatz 2 computerpool fr 8 15 pcs windows nt 3d cad system catia v5 6 23 01 2006 7tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber cad arbeitsplatz 3 computerpool lkt workstations unix 3d cad system soliddesigner 7 23 01 2006 8tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber cad system modellierkern cad systeme schematischer aufbau basisalgorithmen digitales modell datenbasis erweiterte anwendungs bezogene algorithmen schnittstelle zu anderen programmen graphische ein ausgabeoberfl che ein ausgabe prozessoren umfang und struktur der datenbasis sind ma geblich f r die leistung des systems heute blich 3d datenbasis hybridmodell d h volumina fl chen kanten einfache und freiformfl chen kurven umfang und struktur der datenbasis sind ma geblich f r die leistung des systems heute blich 3d datenbasis hybridmodell d h volumina fl chen kanten einfache und freiformfl chen kurven funktion geometrieelemente erzeugen ndern l schen grundlagen analytische geometrie topologie funktion geometrieelemente erzeugen ndern l schen grundlagen analytische geometrie topologie technische elemente und modellierungsfunktionen u u benutzerdefiniert technische elemente und modellierungsfunktionen u u benutzerdefiniert lesen und schreiben von dateien in vorgegebenen standard formaten lesen und schreiben von dateien in vorgegebenen standard formaten system integration system integration 8 23 01 2006 9tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber konstruieren entwerfen mit cad schematischer ablauf ideen generieren skizzieren ideen generieren skizzieren 3d modellieren 3d modellieren erstellen ausleiten von tech nischen zeichnungen 2d erstellen ausleiten von tech nischen zeichnungen 2d funktionen pr fen berechnen pr sentieren prototypen versuche fertigung montage vorbereiten hier nicht betrachtet funktionen pr fen berechnen pr sentieren prototypen versuche fertigung montage vorbereiten hier nicht betrachtet lkt studentenprojekt liegerad 1999 9 23 01 2006 10tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiel typische arbeitsweise beim 3d modellieren 1 2d kontur skizze in einer arbeitsebene erstellen 10 3d cad system catia v5 23 01 2006 11tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiel typische arbeitsweise beim 3d modellieren 2 extrudieren oder rotieren zum basis volumen solid 11 3d cad system catia v5 23 01 2006 12tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiel typische arbeitsweise beim 3d modellieren 3 weitere formelemente anbringen bohrungen taschen 12 3d cad system catia v5 23 01 2006 13tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiel typische arbeitsweise beim 3d modellieren 4 feingestaltungselemente anbringen rundungen fasen weitere ber g nge 13 3d cad system catia v5 23 01 2006 14tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiel typische arbeitsweise beim 3d modellieren 5 2d darstellung en ableiten zeichnung komplettieren z b bema en beschriften 14 3d cad system catia v5 23 01 2006 15tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber nutzung der mit cad erstmals erzeugten produktdaten 15 kosten kalkulation einkauf vertrieb marketing drucker plotter zeichnungen f r archiv werkstatt kunden zulieferer nc werkzeug maschineindustrie roboter koordinaten me maschine fr 8 15 din a0 plotter lwp kmm zeiss prismo im zip lft nc fr smaschine maho im zip fr 8 15 computerpool berechnung simulation 23 01 2006 16tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber fertigung montage pr fung produkt nutzung produkt abl sung weitere unterst tzungssysteme in der produkterstellung cax produkt entwicklung konstruktion fertigungs montage pr fvorbereit produkt planung produktlebensphasen vereinfacht ohne marketing vertriebst tigkeiten cad cae cao capp nccam caq edm pdm cat vr dmu rp rt cadcomputer aided design eingesetzte softwaresysteme auswahl systemintegration ist heute eines der hauptprobleme systemintegration ist heute eines der hauptprobleme 16 aktuelle entwicklungstrends product life cycle managemt plm virtuelle produktentwicklung digitale fabrik aktuelle entwicklungstrends product life cycle managemt plm virtuelle produktentwicklung digitale fabrik caecomputer aided engineering berechnung und simulation u a fem mks cfd caocomputer aided optimisation catcomputer aided tolerancing vr dmuvirtual reality digital mock up rp rtrapid prototyping rapid tooling capp nc computer aided process planning nc programming numerical control camcomputer aided manufacturing caqcomputer aided quality management edm pdm engineering product data management cax computer aided anything 23 01 2006 17tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber 17 beispiele cad 1 lkt maschinenelemente konstruktions bung boden schleifmaschine 3d cad system soliddesigner 2001 gesamtprodukt baugruppe hinweis beispiele aus verschiedenen l sungen jene wanke modellierung top down modellierung bottom up einzelteil 23 01 2006 18tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber 18 beispiele cad 2 unter baugruppe einzelteil drahtmodell schattiertes volumenmodellvisualisierung als lkt maschinenelemente konstruktions bung boden schleifmaschine 3d cad system soliddesigner 2001 23 01 2006 19tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiele cad 3 ausleiten von technischen zeichnungen lkt maschinenelemente konstruktions bung bodenschleifmaschine 2d cad system me10 2001 19 23 01 2006 20tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiele cad 4 20 black integration physikalischer eigenschaften noch forschungsgegenstand anwendungen visualisierung simulation und berpr fung von platzverh ltnissen packaging space management auch teil automatisch zur berpr fung vieler varianten kollisionsanalyse freig ngigkeit clash sonderfall bewegungssimulation mechanisches verhalten kr fte und verformungen z b elastische plastische verformungen unter kraft innere mech spannungen erm dung elektrisches verhalten el spannung und stromflu thermisches verhalten temperaturen w rmeflu ergonomische eigenschaften bedienbewegungen haltung beteiligter personen lichtverh ltnisse fertigungs und montageverhalten trennende spanabhebende fertigungsverfahren umformende fertigungsverfahren urformende fertigungsverfahren montage pr fsimulation materialflu zeitlich konstant station r oder zeitl ver nderlich instation r visualisierung zu nehmend mit vir tual reality vr 33 23 01 2006 34tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber berechnung und simulation systemklassen funktion des produktes umwandlung der eingangs in die ausgangsgr en durch physikalische oder chemische abl ufe im produkt sonderfall bewegungssimulation mechanisches verhalten kr fte und verformungen z b elastische plastische verformungen unter kraft innere mech spannungen erm dung elektrisches verhalten el spannung und stromflu thermisches verhalten temperaturen w rmeflu ergonomische eigenschaften bedienbewegungen haltung beteiligter personen lichtverh ltnisse fertigungs und montageverhalten trennende spanabhebende fertigungsverfahren umformende fertigungsverfahren urformende fertigungsverfahren montage pr fsimulation materialflu cat mks cfd spezifische module fem bem me berechnung e cad regeltechn fem ergonomic simul nc simulation tiefziehsimulation f ll erstarrungssim robotersimulation kmm simulation anlagensimulation 34 23 01 2006 35tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiele fem simulation von verformungen und spannungen 1 fahrwerkskomponente lkt 2001 kugelpfanne studienarbeit lkt 2003 linear elastisches werkstoffverhalten au er gummikomponenten max 5 000 10 000 elemente station re berechnung 35 23 01 2006 36tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiele fem simulation von verformungen und spannungen 2 film starten graphik anklicken berstsimulation drucksensor halter engineering herisau schweiz www fem ch elastisch plastisches nicht lineares werkstoffverhalten 36 23 01 2006 37tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiele fem simulation von verformungen und spannungen 3 film starten graphik anklicken simulation uhrendruckknopffeder halter engineering herisau schweiz www fem ch 37 kontaktproblem mehrfach geometrische nichtlinearit t 23 01 2006 38tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiele fem simulation von verformungen und spannungen 4 film starten graphik anklicken simulation airbag livermore software technologies corp 38 23 01 2006 39tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiele fem simulation von verformungen und spannungen 5 crash simulation daimlerchrysler ag stuttgart elastisch plastisches nicht lineares werkstoffverhalten 300 000 elemente instation re berechnung 150 000 zeitintervalle rechenzeit auf modernen h chstleistungsrechnern bis zu 50 h 39 23 01 2006 40tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber beispiele fem simulation von verformungen und spannungen 6 applied research associates inc film starten graphik anklicken crash simulationen schienenfahrzeuge sheffield university 40 23 01 2006 41tz03 universit t des saarlandes konstruktionstechnik cad prof dr ing c weber daten und proze management pdm plm 1 product data management pdm 1 pdm ist das management von produktdefinierenden daten in verbindung mit der abbildung und dem management von technischen organisatorischen ge sch ftsprozessen produkt und proze management zusammen erlauben die l ckenlose rekonfiguration beliebiger konstruktions und fertigungsst nde ber den gesamten produktlebenszyklus funktionen ausbaustufen produktdaten und dokumentenmanagement einschlie lich produktstrukturdaten teilefamilien klassifikation versionshaltung nderungs und