Systematischer Vergleich von CAD-Software im Maschinenbau. Untersuchung der gängigsten Programme auf aktuelle Mindestanforderungen

Inhaltsverzeichnis

Kurzfassung

Vorwort

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung der Arbeit
1.3 Aufbau und Vorgehen bei der Bearbeitung

2 Grundlagen und Technik
2.1 Anfänge der CAD-Technik
2.2 Konstruieren mit CAD
2.3 CAD in der Produktentwicklung und Fertigung

3 Marktanalyse
3.1 Darstellung der CAD-Produkte
3.2 Auswertung der Ergebnisse und Auswahl
3.3 Zusammenfassung der Ergebnisse

4 Untersuchung der kostenfreien Software
4.1 Allgemeine Softwarebeschreibung
4.2 Beschreibung der Konstruktionsaufgabe
4.3 Konstruktionsphase und Vergleich

5 Zusammenfassung und Ausblick

Anhang A: 2D-Zeichnungsableitungen
A.1 Grundplatte
A.2 Befestigungsbügel
A.3 Motorblock
A.4 Zylinderkopfdichtung
A.5 Zylinderkopf
A.6 Schwungscheibe
A.7 Kurbelwelle
A.8 Kurbel
A.9 Kurbelzapfen
A.10 Pleuel
A.11 Kolben
A.12 Zusammenbau (Screenshot)

Glossar

Literaturverzeichnis

Kurzfassung

Durch den effizienten Einsatz von CAD-Systemen (C omputer A ided D esign) können die industriellen Prozesse effizienter, kostengünstiger und sicherer gestaltet werden und sind heutzutage unverzichtbare Werkzeuge für Ingenieure, Konstrukteure und Technische Zeichner.

Im Zuge der zunehmenden Globalisierung, mit dem steigenden Preisdruck und den sich weiter beschleunigenden technischen Fortschritt, wächst zunehmend der CAD-Markt und erweitert sich in neue Richtungen. Unter den sich am Markt fest etablierten Anbietern von CAD-Programmen entwickelt sich eine wachsende Anzahl von kostenfreien CAD-Lösungen auf dem Markt.

In dieser Abschlussarbeit werden, durch eine umfassende Marktanalyse mittels Internet- und Literaturrecherche, möglichst alle aktuell gängigen Softwaresysteme, die im deutschsprachigen Raum für den Bereich des Maschinenbaus angeboten werden, erfasst und aufgezeigt. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die am Markt frei verfügbaren Produkte gesetzt sowie eine gezielte Auswahl der Applikation zu Testzwecken getroffen, welche anschließend auf die aktuell grundlegenden Mindestanforderungen untersucht und bewertet wird.

Schlagwörter:

CAD-Systeme, Marktanalyse, Maschinenbau, Untersuchung, Bewertung

Vorwort

Die vorliegende Arbeit zum Thema «Systematischer Vergleich von CAD-Software im Maschinenbau» wurde im Rahmen der Bachelorarbeit im Fernstudium Maschinenbau der Wilhelm Büchner Hochschule Darmstadt angefertigt. anonym danke ich besonders für die Überlassung des Themas und die Bereitschaft, die Abschlussarbeit von Seiten der Hochschule zu betreuen und zu unterstützen.

Bei allen anderen Mitwirkenden, die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben, bedanke ich mich herzlichst.

Abschließend möchte ich meiner Familie danken, die mir das Studium und damit auch diese Arbeit ermöglicht hat.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Vorgehen bei der Bearbeitung

Abbildung 2: Top-Down-Struktur - Modellierung einer Welle [06]

Abbildung 3: Bottom-Up-Struktur, Zusammenbau eines Kolbens [06]

Abbildung 4: CAx-Systemkette [06]

Abbildung 5: Druckluftkolbenmotor [39]

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Übersicht CAD-Programme

Tabelle 2: Vergleich Inventor vs. FreeCAD

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Anfangs wurde mittels CAD die Verwendung eines Computers als Hilfsmittel beim technischen Zeichnen bezeichnet. Heute sind professionelle CAD-Anwendungen komplexe Expertensysteme für den Entwurf und die Konstruktion technischer Lösungen. Durch den effizienten Einsatz von CAD-Systemen können die industriellen Prozesse effizienter, kostengünstiger und sicherer gestaltet werden und sind heutzutage unverzichtbare Werkzeuge für Ingenieure, Konstrukteure und Technische Zeichner.

Im Zuge zunehmender Globalisierung mit dem steigenden Preisdruck und den sich weiter beschleunigenden technischen Fortschritt, wächst zunehmend der CAD-Markt und erweitert sich in neue Richtungen. Der Softwaremarkt unterliegt somit einem ständigen Wandel, so gibt es mittlerweile unter den sich am Markt fest etablierten Anbietern von CAD-Programmen eine wachsende Zahl von kostenfreien CAD-Lösungen auf dem Markt.

In diesem Kapitel werden zum Einstieg in das zu bearbeitende Thema die Motivationsgründe genannt. Im Anschluss wird auf die Zielsetzung dieser Bachelorarbeit eingegangen und der Fokus der Ausarbeitung näher erläutert. Abschließend werden das Vorgehen und der Aufbau der Bearbeitung dargestellt.

1.1 Motivation

Im Rahmen des Studiums zum Bachelor of Engineering im Fachbereich Maschinenbau der Wilhelm Büchner Hochschule Darmstadt ist ein Modul „Bachelorarbeit und Kolloquium“ im siebten Semester zu absolvieren. Dabei werden folgende Ziele und Anforderungen gestellt [01, S. II]:

- Innerhalb einer vorgegebenen Frist die theoretischen fachlichen Grundlagen der Bachelorarbeit durch Literaturrecherche und -studium selbständig zu erarbeiten
- Nachweis von im Studium erworbenen Fachkenntnissen
- Fähigkeit zum systematischen und methodisch korrekten Bearbeiten eines begrenzten Themas
- Nachweis der Selbstständigkeit bei der Lösung einer vorgegebenen Aufgabe
- Fähigkeit zur Problematisierung und (Selbst-)Kritik
- Qualität der Ergebnisse – Neuartigkeit, Güte, Zuverlässigkeit
- Fähigkeit zur logischen und prägnanten Argumentation
- Ergebnisse der Arbeit in der schriftlichen Abschlussarbeit darzulegen und in einer formal korrekten Präsentation mündlich vorzutragen

1.2 Zielsetzung der Arbeit

Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, eine umfassende Marktanalyse, mithilfe gründlicher Literatur- und Internetrecherche, der aktuell auf dem Markt vorhandenen 3D-CAD-Tools, die vorwiegend in dem Bereich des Maschinenbaus eingesetzt werden, durchzuführen. Anschließend sind die auf dem Markt identifizierten Programme in Kurzform darzustellen.

Bei der Ausarbeitung der Abschlussarbeit ist ein besonderes Augenmerk auf die am Markt frei verfügbaren Produkte zu setzen. Dabei sind die Programme auf die heutzutage gängigen grundlegenden Mindestanforderungen zu untersuchen und mit den sich auf dem Markt fest etablierten kommerziellen Tools (z.B. Inventor von Autodesk) zu vergleichen.

Nach einer gezielten Auswahl mittels Auswertung ist eine Best-Practice-Ermittlung der am Markt frei verfügbarer CAD-Software durchzuführen. Hierfür ist die Software in der Praxis, anhand der Erstellung einer 3D-Baugruppenkonstruktion sowie deren Ableitung in 2D-Zeichnung, einzusetzen und gründlich zu erproben. Anschließend ist eine Bewertung aus Sicht des Anwenders zu erstellen. Folgende Bewertungskriterien sind aufzuzeigen:

- Leichte Erlernbarkeit
- Einfache Handhabung
- Anwenderfreundliche und bedienerfreundliche Benutzeroberfläche
- Modellierung von Bauteilen
- Zusammenbau der Baugruppe
- Definition von Abhängigkeiten
- Aufwand bei Konstruktionsänderungen
- Simulation von Bewegungsabläufen
- Ableitung von Zeichnungen und deren technische Bemaßungen etc.
- Automatisch generierbare Stücklisten
- Verwendung von Bibliotheken (Norm- und Wiederholteile)

Abschließend sind die Ergebnisse der oben genannten Aufgaben in übersichtlicher Form darzustellen und die Vorgehensweisen ausführlich zu dokumentieren.

1.3 Aufbau und Vorgehen bei der Bearbeitung

Für eine zielorientierte Ausarbeitung ist eine strukturierte Vorgehensweise von bedeutender Relevanz.

Nachdem in den vorangegangenen Abschnitten die Motive und Zielsetzung der Arbeit definiert wurden, wird im zweiten Kapitel ein Einblick in die themenbezogenen Grundlagen und Begrifflichkeiten vermittelt. Auf dieser Basis wird im dritten Kapitel eine Marktanalyse durchgeführt. Die Ergebnisse der Marktanalyse werden in Kurzform dargestellt. Darauf aufbauend werden die Ergebnisse ausgewertet und die Auswahl der zu untersuchenden Software getroffen. Im vierten Kapitel erfolgt eine praxisnahe Untersuchung der Software anhand Konstruktion einer mechanischen Baugruppe. Des Weiteren werden Anforderungen, welche dem aktuellen Stand der Technik entsprechen, aus einer kommerziellen 3D-CAD-Software abgeleitet. Die abgeleiteten Anforderungen werden zu Bewertungskriterien zusammengefasst und mit den gewonnen Erkenntnissen aus dem Konstruktionsbeispiel verglichen und bewertet. Abschließend werden im fünften Kapitel die Ergebnisse zusammengefasst und gegenüber verschiedenen Anwenderzielgruppen die Empfehlungen zur Nutzung der Software ausgesprochen.

Die Vorgehensweise der Bearbeitung und die Schwerpunkte der einzelnen Kapitel können der nachfolgenden Grafik in übersichtlicher Form entnommen werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Vorgehen bei der Bearbeitung

2 Grundlagen und Technik

Am Anfang dieses Kapitels werden die wesentlichen Punkte der geschichtlichen Entwicklung der CAD-Technik aufgezeigt. Als nächstes werden die Prinzipien des Konstruierens mit CAD beschrieben. Darin werden die grundlegenden CAD-Modellierungstechniken einschließlich CAD-bezogener wissensbasierter Techniken und deren Anwendungsgebiete dargestellt. Abschließend wird der Ablauf zur computerunterstützten Produktentwicklung und Fertigung mit Implementierung einer CAD/CAM-Prozesskette beschrieben. Dies beinhaltet einen Überblick über CAx-Systeme, welche beim rechnerunterstützten Konstruieren und Fertigen zur Anwendung kommen.

2.1 Anfänge der CAD-Technik

Die Anfänge der CAD-Geschichte liegen nach Engelke [02, S. 6] am Ende der 1940er Jahre. Die Firmen Douglas Aircraft, North American Aircraft, Renault, Citroen und Ford begannen mit der Entwicklung mathematischer Beschreibung von polynomialen Kurven und Oberflächen im Flugzeug- und Automobilbau. In den 1960er Jahren, erweiterten sich die Entwicklungen um NC-Programmierung und 3D-Oberflächenbau durch die Firmen GM (General Motors Company) und Boeing. In den 1963er Jahren zeigte Ivan Sutherland mit seiner SketchPad-Entwicklung das erste Mal auf einer grafischen Computeroberfläche das Erstellen und Verändern von einfachen Zeichnungen. Im Jahr 1971 gründete Dr. PJ Hanratty das Unternehmen MCS (Manufacturing and Consulting Services Inc) und entwickelte eine CAD-Anwendung Automated Drafting and Machining (ADAM). In der gleichen Zeit entstanden auch weitere Firmen wie IBM (International Business Machines Corporation), Microsoft und Intergraph. Ende der 1970er wurden Computer immer erschwinglicher, so standen auch CAD-Programme dafür auf dem Markt, zunächst mit 2D in den 1970er Jahren. Im Jahr 1982 wurde von der Firma Autodesk das 2D-CAD-Programm AutoCAD eingeführt, welche es sich seither zum meist eingesetzten Produkt am Markt entwickelt hat [03, S. 3].

Durch die immer höhere Leistungsfähigkeit der Computer und der besser werdenden Software, kamen in den 1980er Jahren dann schnell CAD-Programme für den 3D-Bereich auf den Markt [02, S. 6].

2.2 Konstruieren mit CAD

Der Begriff Konstruieren hat sich in den vergangen Jahren beständig gewandelt und ist nicht verbindlich definiert. Im deutschen Sprachraum existieren dafür je nach Branche, Schwerpunkt oder Anwendung auch noch weitere Bezeichnungen wie z.B. Projektieren, Entwickeln, Entwerfen, Antizipieren, Gestalten, industrielle Formgestaltung oder Wortzusammensetzungen wie Produktentwicklung, Produktgestaltung usw. (vgl. [04]).

Während des Konstruierens werden die Ideen oder gefundene Lösungen in unterschiedlichen Zeichnungen, wie z.B. Schaltpläne, Zusammenbau- und Einzelteilzeichnungen, Montagezeichnungen usw. festgehalten. Zu den Konstruktionswerkzeugen gehörten über Jahrhunderte das Zeichenbrett, Zeichenstifte und Datenträger. Seit der Einführung der CAD-Systeme ergaben sich völlig neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Konstruktionslösungen, da die gefundene Konstruktionslösung mit allen Informationen der Lösung in Form von rechnerinterner Datenmodelle erzeugt werden und nicht unmittelbar als Zeichnung ausgegeben werden muss [05, S. V].

Die CAD-Technik hat sich im Bereich der Konstruktion und Zeichnungserstellung etabliert und wird in allen möglichen, insbesondere in den technischen Berufszweigen wie Maschinenbau, Luft- und Raumfahrt, Bauwesen usw. eingesetzt. Der Einsatzbereich der rechnergestützten CAD-Modellierung liegt vor allem in der Einzel- und Kleinserienfertigung, wie z. B. im Modell-, Formen- und Werkzeugbau und eignet sich besonders für mittlere und hohe Werkstückkomplexität, wie z.B. bei 3D-Freiformflächen.

Zu Beginn der 3D-CAD-Entwicklung wurden, durch das Kopieren und Verschieben von 2D-Geometrielementen in die dritte Koordinatenrichtung, aus 2D-Ansichten 3D-Modelle in Form von Linien- und Flächenmodellen erzeugt. Mit modernen CAD-Systemen wird von vornherein die räumliche Gestalt in der dritten Dimension realitätsnah beschrieben, um dann bei Bedarf u.a. daraus die 2D-Zeichnung abzuleiten.

Das Modellieren von 3D-Modellen kann mit der Top-Down- oder Bottom-Up-Methode erfolgen. Mit der Top-Down-Methode wird ein Modell z.B. über Boolesche Operationen nach und nach untergliedert (siehe Abb. 2). Diese Methode empfiehlt sich für die Modellierung von Einzelteilen mit hoher Komplexität.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Top-Down-Struktur - Modellierung einer Welle [06]

Bei der Bottom-Up-Methode werden zunächst die einzelnen Bauteile und Baugruppen modelliert und anschließend über Abhängigkeiten zu einer Gesamtstruktur zusammengebaut (siehe Abb. 3). Diese Methode ist hauptsächlich für das Zusammenstellen von Baugruppen geeignet [06, S. 118 ff].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Bottom-Up-Struktur, Zusammenbau eines Kolbens [06]

In der 3D-Konstruktion existieren unterschiedliche Modellierungs-Techniken, die sogenannten parametrische Modellierung und direkte Modellierung. Beide Techniken haben in verschiedenen Konstruktionsphasen und Aufgabengebieten ihre Vor- und Nachteile.

Die parametrische (historienbasierte) Modellierung setzt auf ein striktes Regelwerk, wo in stark strukturierten Umgebungen Produktreihen oder Varianten erstellt oder nach vorgegebenen Regeln Änderungen durchgeführt werden. Randbedingungen, Beziehungen und Abhängigkeiten müssen vorausschauend definiert werden, damit bei jeder Konstruktionsänderung die nachgelagerte Geometrie aktualisiert wird. Beim Arbeiten mit parametrischen 3D-CAD-Systemen können die Modellmaße zusätzlich bei der Zeichnungserstellung verändert werden und bereits erstellte Zeichnungen nach Änderungen des 3D-Modells automatisch aktualisiert werden.

Die direkte Modellierung ist hingegen nicht auf strikte Parametrierung aufgebaut, somit können hier ungeplante Änderungen ohne Zeitverlust durchgeführt werden. Dies verschafft die nötige Geschwindigkeit und Flexibilität vor allem in der Entwicklungsphase eines Produktes.

Über einen kompletten Lebenszyklus eines Produktes ergibt sich der größte Nutzen für ein Unternehmen, wenn beide Modellierer in einem Programm enthalten sind. Viele Hersteller beginnen, die Vorteile der Kombination beider Prinzipien zu erkennen und führen die Hybridtechnologie in ihre Produkte ein. So werden die Vorteile des parametrischen, historienbasierten Modellierens mit der Anwenderfreundlichkeit eines direkten, historienfreien Modellierungsansatzes kombiniert [07].

2.3 CAD in der Produktentwicklung und Fertigung

Nach Hehenberger [06] stellen steigende wettbewerbsbezogene Kosten- und Termindruck sowie wachsende Qualitätsansprüche der Kunden neue Anforderungen an immer kürzer werdende Produktlebenszyklen und die daraus resultierende Verkürzung ihrer Produktentwicklungszeiten sowie die Verbesserung des Fertigungsprozesses. Durch die Unterstützung der immer höher werdenden Rechnerleistung ist es heutzutage möglich, diesen Anforderung gerecht zu werden. Moderne High-End 3D-CAD-Systeme und ihre integrierten CAx-Module, welche beim rechnerunterstützten Konstruieren und Fertigen zur Anwendung kommen, bieten heute eine Vielzahl von Funktionen zur Unterstützung des Produktentwicklungsprozesses, wie etwa:

- Beschreibung und Verarbeitung der dreidimensionalen Geometrie von Bauteilen, Baugruppen, Maschinen und Anlagen
- Beschreibung und Verarbeitung der dreidimensionalen Geometrie von Bauteilen, Baugruppen, Maschinen und Anlagen
- Assoziativität, Parametrierbarkeit
- 2D-Zeichnungsableitung, Zeichnungsverwaltung
- Stücklistengenerierung
- Erstellung von Montageanleitungen
- Kinematische Bewegungsanalysen, Kollisionsüberprüfung
- CAD-CAM-Kopplung für die NC-Fertigung
- FEM-Berechnung für mechanische Spannungen, Verschiebungen, Schwingungen, Temperatur
- Dynamische Analyse von Mehrkörpersystemen (MKS)
- Branchenspezifische Module (Formenbau, Blechbearbeitung)
- Import und Export von Geometrie und Reparaturfunktionen (Reverse Engineering)
- Schnittstellen zur Kopplung mit PDM-Systemen und Konstruktionsmanagement-Systemen

Der Ursprung der CAx-Methoden liegt nach Hehenberger [06, S. 118 ff] in den Bereichen Konstruktion, Berechnung und Fertigung, welche zur Entstehung eines neuen Produktes von Bedeutung sind. CAx-Systeme sind IT-gestützte Modellierungsmethoden zur virtuellen Produktentwicklung. Sie unterstützen die Anwender bei der Darstellung, Berechnung, Optimierung und Simulation von Produkten. Die Abkürzung CAx steht für Computer-Aided x, wobei das x ein Platzhalter für verschiedene Buchstaben darstellt, die als Abkürzung für einzelne Ablaufschnitte und Technologien der Produktion stehen. In letzter Zeit tritt die Verschmelzung und Vernetzung der o.g. Bereiche und CAx-Methoden in den Vordergrund. Wie es in Abb. 4 ersichtlich ist, kommen hier CAx-Werkzeuge zum Einsatz wie CAD, CAE, CAP und CAM, auf die im Folgenden näher eingegangen wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: CAx-Systemkette [06]

Unter CAD (Computer Aided Design, z.dt. rechnergestütztes Konstruieren) versteht man nach [08] das Konstruieren eines Produktes mittels Rechnerhilfsmittel, egal, ob es sich um eine neue Lösung oder um eine Optimierung bzw. Abänderung eines bestehenden Produktes handelt. Neben der Geometrieerzeugung gehören auch alle anderen Tätigkeiten des Berechnens, des Simulierens und der Informationsgewinnung von geometrischen, numerischen und technologischen Daten dazu.

Der Begriff CAE (Computer Aided Engineering, z.dt. rechnergestütztes Auslegen) umfasst das Auslegen von technischen Produkten und ihren Komponenten mittels rechnergestützten konstruktiven Anwendungen, von der Berechnung, Prüfung, Dimensionierung bis hin zum Funktionstest, über die computergestützte Produktion und Fertigung bis hin zur Analyse. Der Begriff CAE umfasst auch alle Module des FEM-Programms (FEM: Finite Elemente Methode), welches ursprünglich für die Lösung von Spannungsproblemen in der Strukturmechanik entwickelt wurde. Zwischen CAD und CAE besteht eine enge Kopplung, da die mit CAD-Systemen erstellte Geometrie oft Basis für ein CAE-System ist und umgekehrt die Ergebnisse einer Berechnung auf den Entwurf rückwirken. Aufgrund der immer stärker werdenden Integration von CAE in CAD-System trifft man den Begriff CAE heutzutage seltener an. Moderne CAD-Systeme werden meistens mit zusätzlichen CAE-Modulen ausgestattet, welche die Durchführung von Berechnungen und Simulationen schon während der Konstruktionsphase möglich machen.

Unter CAP (Computer Aided Planning, z.dt. rechnergestützte Arbeitsplanung, Fertigungsplanung) ist die computergestützte Arbeitsplanung zu verstehen, mit der die technische Ablaufplanung und die Kontrolle der Fertigung erfolgen. Die aus den Bereichen CAD bzw. CAE gewonnenen Daten wie z.B. Geometrie-, Oberflächendaten, Toleranzen, Materialeigenschaften, Stücklisten, Zusammenbautoleranzen usw. werden per Datenfluss von der Konstruktion über die Arbeitsplanung in der Fertigung, Montage und Qualitätssicherung umgesetzt. Im CAP-System sind Informationen über die vorhandenen Betriebsmittel, NC-Programmgenerator, Arbeitsgänge und Arbeitspläne enthalten sowie alle fertigungsbezogenen Planungsaufgaben zusammengefasst. Im CAP-Bereich erfolgt die Auswahl der Maschinen zur Fertigung der Bauteile unter Berücksichtigung von Terminen, Maschinenbelegung, Verfügbarkeit von Fertigungsmittel und Personal sowie alle anderen arbeitsvorbereitenden Tätigkeiten.

Der Begriff CAM (Computer Aided Manufacturing, z.dt. rechnerunterstütztes Fertigen) beinhaltet technische und verwaltungstechnische Aufgaben in der Fertigung und Montage und ermöglicht sowohl die direkte Steuerung und Überwachung von Arbeitsmaschinen wie beispielsweise numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen (NC–Maschinen bzw. CNC–Maschinen), Roboter als auch die der automatisierten Handhabungs- und Transporteinrichtungen sowie automatische Lagerungs- und Logistiksysteme durch Computer. CAM wird in diesem Zusammenhang als Oberbegriff für mehrere Systemtypen verwendet, die auf Basis der vorliegenden CAD-Daten die Fertigungsabläufe unterstützen. Die Aufgaben reichen vom Erstellen der Bearbeitungspläne, Spann- und Werkzeugpläne, NC- und Roboter-Programmierung sowie Verwaltung der zugehörigen Betriebsmittel wie Werkzeuge, Betriebsstoffe, Energie usw. [06, S. 120 ff].

Im Karosseriebau in der Automobilindustrie werden in allen Schritten der Prozesskette Freiformflächen entworfen oder modifiziert. Zur Erstellung von Freiformflächen gibt es verschiedene Ansätze. Beim klassischen Weg wird meistens als Ausgangsbasis für die CAD-Flächenerzeugung ein Tonmodell handgefertigt. Dieses Tonmodell wird mit geeigneten Mitteln abgetastet und digitalisiert, d. h. in eine Punktwolke, die auch Scan genannt wird, oder ein Facettenmodell verwandelt. Man kann auch ohne Tonmodell auskommen, es können virtuelle Flächenmodelle in Rohform mit Hilfe eines CAD-Systems auf Basis von Skizzen erzeugt werden. Es gibt auch sog. virtuelle Ton-Modellierungsysteme, die rechnerunterstützt aus einfachen Flächen oder Körpern Facettenmodelle generieren können, die dann ihrerseits virtuell modelliert werden [09, S. 113 ff].

Des Weiteren können physische Modelle oder Prototypen direkt aus einem 3D-CAD-Model mittels Rapid Prototyping Verfahren erzeugt werden. Aus den virtuellen Modellen können durch schichtweises Hinzufügen von Material komplexe Werkstücke z.B. mit Hinterschneidungen, Freiformflächen, Hohlräumen usw. aufgebaut werden. Als Material können Werkstoffe wie Kunststoffe, Papier, Sand, Keramik und Metalle verwendet werden [10, S. 399].

3 Marktanalyse

In den folgenden Unterkapiteln werden die Ergebnisse der Marktanalyse in Form von zusammengefasster Kurzbeschreibung der Produkte mit den wichtigsten Funktionen dargestellt. Auf die Möglichkeit der kostenfreien Nutzung der Programme wird zusätzlich hingewiesen. Darauf aufbauend werden die Ergebnisse ausgewertet und die Auswahl der zu untersuchenden Software getroffen. Die Ergebnisse der Marktanalyse werden zusammengefasst und in übersichtlicher tabellarischer Form dargestellt.

3.1 Darstellung der CAD-Produkte

Im Internet [11] befindet sich eine Liste mit über 175 Einträgen verschiedener CAD-Programme für unterschiedliche Berufszweige und Anwendungen. Im Rahmen der Aufgabenstellung wurde bei der Recherche eine Reihe von folgenden Suchkriterien gezielt verfolgt: Die Software hat ihren Schwerpunkt in der Modellierung der Bauteile in 3D sowie deren Ableitung in 2D, des Weiteren ist sie in deutschsprachiger Ausführung verfügbar und für den Maschinenbaubereich bestimmt. Nachfolgend werden die recherchierten Produkte in Kurzform vorgestellt:

ARES® Commander Edition (Hersteller: Gräbert GmbH, Deutschland)

Ein an AutoCAD angelehntes 2D/3D-CAD-System beherrscht sämtliche 2D-Funktionen und unterstützt den Anwender in einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten in der CAD Konstruktion. Zusätzlich ist es absolut kompatibel zum AutoCAD DWG-Standard und weiteren Industriestandards, was dem Anwender bestehende Zeichnungen ohne Konvertieren verwenden lässt. Es verfügt neben dem Modellierer von 3D-Objekten über einen Renderer, um die erstellten Objekte im richtigen Licht präsentieren zu können. Es sind zudem Programmierschnittstellen vorhanden, um den Funktionsumfang in Eigenregie zu erweitern und anzupassen. Die Software ist in der Mittelklasse anzusiedeln und eine branchenübergreifende 3D/2D CAD-Lösung für Architektur, Konstruktion und Ingenieurwesen [12].

BricsCAD V14 (Hersteller: Bricsys nv, Belgien)

Das CAD-Programm bietet eine direkte 3D-Modellierung mit den gewohnten 2D-Features, liest und schreibt Dateien im .dwg-Format und hat somit eine hohe Kompatibilität zu AutoCAD, wodurch keine Konvertierung notwendig ist. Neben der Baugruppenmodellierung und einem Blechverkleidungsmodul enthält das CAD-Programm einen Renderer, der es möglich macht, im permanenten Rendermodus zu arbeiten sowie Lichter und Materialien zu erzeugen und zu verwalten. BricsCAD ist für die Bereiche Architektur, Konstruktion und Ingenieurwesen bestimmt [13].

CADdy++ Maschinenbau (Hersteller: DataSolid GmbH, Deutschland)

Eine Software zur Erstellung von technischen 2D-Zeichnungen, Grundrissplänen und 3D-Modellen. Es verfügt über vollständige 2D-Zeichenfunktionalität zur Erstellung fertigungsgerechter 2D-Zeichnungen und zur Definition von Konturen als Basis für die 3D-Modellierung und deren Zeichnungsableitung in Form assoziativer Ansichten von 3D-Modellen und Verwaltung inklusive Stücklistenerstellung. Es bietet vollständige, assoziative Bemaßungsfunktionalität, Folientechnik zum Ein- und Ausblenden von Geometrie, umfangreiche Berechnungen von Flächeninhalten, Umfang und Momenten, fotorealistische Darstellung inklusive Materialdefinition durch integriertes Render-Programm. Über 6000 Symbole aus den Bereichen Maschinenbau, Hydraulik/Pneumatik, Anlagenplanung, Architektur, Technische Gebäudeausrüstung, Elektrotechnik und Vermessung stehen hier zur Verfügung. Im- und Export von DWG- und DXF-Dateien sowie SAT-Dateien für z.B. NC-Fertigung oder FEM-Berechnungen stehen hier ebenfalls zur Verfügung. Die Software kann um ein weiteres Produktdaten-Management-System erweitert werden und dient der übersichtlichen Verwaltung aller Produkt- und Engineering-Daten sowie Office-Dokumente [14].

CADMAI (Hersteller: CADMAI Software GmbH, Deutschland)

Ist ein Programm, das sowohl als vollständiges 3D-CAD-System eingesetzt werden kann, als auch als Modul in Fremdapplikationen integriert werden kann. Die Software hat seinen Schwerpunkt in der parametrischen 2D und 3D Konstruktion und ist vollassoziativ, das bedeutet, dass nicht nur Schraffuren/Bemaßungen sich an definierte Geometrie anpassen, sondern alle Elementarten miteinander in Abhängigkeit gebracht werden können. Die Steuerung der Parameter kann ebenso durch externe Programme wie zum Beispiel Tabellenkalkulationen, Datenbanken oder Produktdaten-Management-Systeme durchgeführt werden [15].

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