Design Tipp Dezember 2014



3D-CAD-Programme: Funktionen und Dateiformate für den Formteilentwurf

Schauen Sie sich um. Fast alles, womit Sie zu tun haben wurde mit großer Wahrscheinlichkeit durch dreidimensionales rechnergestütztes Design (3D-CAD) hervorgebracht – Wohnhäuser, Möbel, Autos, Leuchten, Smartphones und Computer. Auf seiner grundlegendsten Ebene ermöglicht ein 3D-CAD -Programm es Ingenieuren, ihren Entwurf in einem dreidimensionalen Modell darzustellen. Je nach Branchenschwerpunkt des CAD-Programms und der zur Unterstützung und Erweiterung seiner Software verwendeten modularen Erweiterungen, können Produktentwickler und Ingenieure extrem komplizierte Produkte entwerfen, die anschließend gebaut oder produziert werden können. Bei Proto Labs wird jedes einzelne, für die Produktion vorgesehene Teil als 3D-CAD-Modell in einem von verschiedenen Dateiformaten unterschiedlicher CAD-Programme vorgelegt.


Programme

Es gibt ein paar gängige Designprogramme, die bei der Entwicklung von 3D-CAD-Modellen für Prototypen und Produktionsteile häufig zum Einsatz kommen. In gewissem Mß sind die meisten unter ihnen für den Austausch von Dateien zwischen verschiedenen Plattformen untereinander kompatibel.


Häufig verwendete Programme sind:

  • SolidWorks (.sldprt)
  • Autodesk Inventor (.ipt)
  • AutoCAD (3D .dwg)
  • PTC ProE/Creo (.prt)
  • CATIA (.catpart)
  • SpaceClaim (.scdoc)
  • SketchUp (.skp)

Weitere neutrale Dateiformate lassen sich in die meisten Programme importieren bzw. daraus exportieren:

  • IGES (.igs)
  • STEP (.stp)
  • ASIS (.sat)
  • Stereolithographie (.stl) – Proto Labs akzeptiert STL-Dateien für das additive und das Fräsverfahren, nicht jedoch für das Spritzgussverfahren.

Die Funktionen der einzelnen professionellen Konstruktionsprogramme unterscheiden sich geringfügig voneinander. Die meisten Programme beinhalten jedoch Funktionen für grundlegende Volumenmodellierung, Kunststoff- und Formdesign, Schweißkonstruktionen, Blechbearbeitung, Konstruktion flexibler und starrer Rohrsysteme, sowie Konstruktion großer Baugruppen.


Das Datenmanagement mit Versionsverwaltung – in manchen Programmen Standard, in anderen als Erweiterung erhältlich – hilft CAD-Programmierern dabei, Modelländerungen während des Designprozesses effizient nachzuverfolgen (einschließlich Namenskonventionen) und die vergangenen und aktuellen Aktivitäten bei jedem Entwurf zu überwachen. Wenn ein Ingenieur an einem Modell arbeitet, wird verhindert, dass andere Ingenieure unwissentlich auf den Entwurf zugreifen und die Arbeit des ursprünglichen Ingenieurs überschreiben. Darüber hinaus lassen sich Änderungen an einer komplizierten Baugruppe, die weitere Unterbraugruppen enthält, auf jede in der Designstruktur darüber liegende Ebene anwenden. Dank der Intelligenz des Datenmanagement-Systems lassen sich alle anderen relevanten Bereiche in der Baugruppe, welche die Änderung der Geometrie betrifft, automatisch aktualisieren.

Das 3D-Modell zeigt die dreiteilige Torus-Baugruppe von Proto Labs in SolidWorks.

Das 3D-Modell zeigt die dreiteilige Torus-Baugruppe von Proto Labs in SolidWorks.


Viele Programme enthalten außerdem Produktivitätstools, die z.B. geometrische und Funktionsvergleiche zwischen verschiedenen Versionen, Analysen der Dicke, Formschräge und Symmetrie, weitere Designprüfungen, sowie Tools zur Erstellung von Materiallisten und viele weitere Funktionen.


Neutrale Dateiformate

Auch wenn die Volumenmodell-Informationen bei der Übertragung eines 3D-Modells von seinem nativen CAD-Programm an ein alternatives Programm unversehrt bleiben, können bei der Umwandlung je nach Format jedoch einige Designelemente verloren gehen. Aus diesem Grund exportieren Designer beim Austausch von Teiledateien zwischen verschiedenen Systemen ihre Modelle häufig in ein neutrales Dateiformat, das nicht an einen bestimmten Anbieter gebunden ist. Die primären Dateiformate mit anbieterneutralen Daten sind STEP (Standard for the Exchange of Product model data) und IGES (Initial Graphic Exchange Specification) sowie STL (Stereolithographie), das vermehrt bei der additiven Fertigung zum Einsatz kommt.


Wenn Sie eine neutrale Datei zur Herstellung bei Proto Labs hochladen, akzeptieren wir bei Spritzgussteilen sowohl STEP- als auch IGES-Dateien. Somit akzeptiert Proto Labs fast alle Dateiformate. (Beachten Sie, dass STL-Dateien auf unser additives Verfahren und unseren Fräsdienst beschränkt sind.)


Intelligente und dumme Modelle

Wenn Sie ein Modell zwischen zwei Programmen austauschen – egal ob es im System von Proto Labs geladen oder auf Ihrem System importiert ist – kann der Verlust von Konstruktionsintelligenz zu einem sogenannten dummen Volumenmodell führen (siehe Abbildungen 1 und 2). In diesem Zustand fehlen die Parametereigenschaften des Modells. Wenn die Fläche auf einer Seite eines Teils verschoben wird, werden nicht mehr automatisch alle betroffenen anderen Merkmale verschoben. Sie können zwar möglicherweise die Abmessungen neu berechnen, um die Änderung vorzunehmen, doch sobald Sie die Größe einer Fläche durch Ziehen mit der Maus verändern, wird diese Änderung nicht auf die anderen, davon betroffenen Designmerkmale angewendet. Diesbezüglich sind Sie daher eingeschränkt. CAD-Dateien, die innerhalb desselben Programms funktionieren, behalten in der Regel dieses Parameterwissen bei.


Die Parametereigenschaften können bei „intelligenten“ und „dummen“ Modellen unterschiedlich sein.

Abbildung 1: Intelligentes Modell

Abbildung 1: Intelligentes Modell

Abbildung 2: Dummes Modell

Abbildung 2: Dummes Modell


Vorgeschlagene Änderungen

Unabhängig von dem bei Proto Labs hochgeladenen Dateiformat stellen wir innerhalb von 24 Stunden eine automatisierte Designanalyse zu diesem Modell bereit. Kürzlich haben wir diese Analyse um eine neue Funktion erweitert, die nicht nur potenzielle Formbarkeitsprobleme identifiziert, sondern außerdem an einem zweiten Modell Änderungen vorschlägt, wenn an einem Modell kleinere Änderungen vorgenommen werden müssen, wie z. B. Formschräge in dünnen/dicken Abschnitten. Unsere Angebotssoftware dokumentiert und zeigt genau, welche neuen Änderungen am Modell vorgenommen werden sollten. Sie können anschließend diese Änderungen akzeptieren oder ein neues Modell hochladen. Wenn eine SolidWorks-Teiledatei hochgeladen wurde, behalten wir sie bei und nehmen Änderungen direkt am intelligenten Modell vor, bevor wir es an Sie zurückschicken. Wurde ein anderes CAD-Programm verwendet, können Sie optional entweder eine STEP- oder eine IGES-Datei herunterladen.


Die von Proto Labs akzeptierten 3D-CAD-Dateiformate sind unter protolabs.de aufgeführt. Wenn Sie Fragen zu einem bestimmten Programm oder Format haben, wenden Sie sich bitte an einen Kundendienstmitarbeiter unter +49 (0) 6261 6436 947 oder customerservice@protolabs.de.


Anmerkung der Redaktion: Ab Januar 2015 wird „Protomold Design-Tipps“ zu „Proto Labs Design-Tipps“. Das neue Format wird neben den regelmäßigen Tipps zum Spritzgussverfahren neuerdings auch Tipps zum Fräs- und Herstellungsverfahren enthalten. Dabei konzentrieren sich die Tipps auf einen Service oder veranschaulichen, wie alle drei Dienste von der Prototypenherstellung bis zur Produktion zusammenarbeiten können.