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DPS-Software: Vom CAD direkt ins ERP CAD-Daten effizient durchgängig nutzen

| Redakteur: Konrad Mücke

Der Spezialist für hochbelastbare Komponenten aus Ingenieurskeramik Doceram GmbH konstruiert mit dem 3D-CAD-System SolidWorks. Von der DPS Software GmbH entwickelte Softwaremodule vereinfachen Berechnungen und Simulationen und kommunizieren CAD-Daten zur Warenwirtschaft und zum Marketing.

Varianten bilden besonders einfach: Die Zusatz-Softwaremodule sorgen für schnelle Arbeitsabläufe in der Konstruktion.
Varianten bilden besonders einfach: Die Zusatz-Softwaremodule sorgen für schnelle Arbeitsabläufe in der Konstruktion.
(Bild: Doceram GmbH)

Bauteile aus Keramik sind wegen der herausragenden Eigenschaften des Werkstoffs extrem verschleissfest, schlagzäh, thermisch beständig und elektrisch isolierend. Solche Bauteile dienen unter anderem in automatisierten Schweissanlagen in der Automobilproduktion als Positionierstifte. Sie erreichen dort selbst unter höchsten Beanspruchungen bis zu vierzigfach längere Standzeiten verglichen mit Stiften aus Hartmetall. Gefertigt werden die Keramikstifte von der Doceram GmbH in Dortmund aus der blauen Keramik Cerazur als standardisierte Bauteile ähnlich üblichen Normen. Sie werden auch im Textilmaschinenbau, in der Elektronikproduktion und in der Dentaltechnik eingesetzt. Darüber hinaus fertigen die Dortmunder als Experten für hochfeste Werkstoffe auch individuell auf den Bedarf und auf die Anwendung spezifisch abgestimmte und konstruierte Komponenten beispielsweise für die Medizintechnik.

Schrumpf exakt kalkulieren

Die Produktion von Bauteilen aus Hochleistungskeramik unterscheidet sich grundsätzlich von den Fertigungsprozessen in der Metallbearbeitung. Aus einem hochreinen, isostatisch unter sehr hohem Druck gepressten Pulver werden zunächst Rohlinge geformt und bearbeitet. Anschliessend erhalten diese Halbzeuge in einem Sinterofen bei Temperaturen über 1000° C ihre endgültige Form. Dabei schrumpfen sie um etwa 20 Prozent. Da die Bauteile nach dem Sintern aufgrund ihrer extremen Härte nur sehr aufwendig zu bearbeiten sind, strebt man stets an, sie konturnah zu fertigen. Das beeinflusst die Konstruktion. Christian Galla, verantwortlich für die Prozessplanung bei Doceram, berichtet: «Wir berechnen bei jeder Pulvercharge die Schrumpfung in Prozent bis auf vier Stellen hinter dem Komma.» Die Konstruktions- und Fertigungsdaten müssen dann jeweils individuell angepasst werden. Speziell bei kundenspezifisch konstruierten Bauteilen fordert das eine ausgereifte Software und interne Datenkommunikation. Um die Ansprüche zu erfüllen, arbeiten die Konstrukteure seit dem Jahr 2010 mit der 3D-CAD-Software auf der Plattform SolidWorks. Betreut und unterstützt werden sie von den Experten der DPS Software GmbH in Leinfelden-Echterdingen.

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Varianten effizient konstruieren

In der Softwareplattform SolidWorks bei Doceram ist eine umfassende Werkstoffdatenbank integriert. Sie ermöglicht es den Konstrukteuren, aus der CAD-Zeichnung Kennwerte wie Festigkeit, Dichte und Masse der konstruierten Bauteile zu berechnen.

Intensiv genutzt wird auch das Zusatzprogramm «Toleranz». Es passt die Abmessungen und die Vorgaben für die Fertigung an individuelle Forderungen an. Dazu sagt Christian Galla: «Dieses Programm bringt beim Konstruieren und Projektieren von Keramikbauteilen grosse Vorteile, weil das exakte tolerieren der Abmessungen und das Einhalten hoher Genauigkeiten deutlich aufwendiger ist als beim Konstruieren mit Metall.» Varianten zu generieren als häufig auszuführende Tätigkeit verwirklichen die Konstrukteure mit dem Produktkonfigurator «DriveWorks» deutlich einfacher und komfortabler als allein mit einem CAD-System. Dieser gehört zur Softwareplattform SolidWorks. Ulrike Rissmann, in der Konstruktion von Doceram verantwortlich für die Softwareplattform, berichtet: «Wir können in DriveWorks sehr einfach die CAD-Daten von Bauteilen verändern und variieren. Das spart viel Zeit und vermeidet Doppelarbeit.» Derzeit wird die Software noch ausschliesslich auf der Ebene der Einzelkomponenten genutzt, also für die Aufnahmen der Positionier- und Zentrierstifte und für die Keramikstifte selbst. Künftig soll diese komfortable Art der Variantenkonstruktion aber auch für komplette Baugruppen genutzt werden. Dann wird es beispielsweise möglich sein, die Zusammenbauzeichnungen direkt aus dem Softwaremodul «Drive­Works» zu erzeugen. Ulrike Rissmann ergänzt dazu: «Unser Ziel ist es, nicht mehr zu zeichnen, sondern ausschliesslich mit den intelligenten 3D-Modellen in SolidWorks zu arbeiten.»

CAD-Daten zum Planen, Berechnen und Simulieren

Erst jüngst haben die Keramikspezialisten in Dortmund das PDM-Modul zu SolidWorks installiert. Mit ihm verwirklichen sie zum einen den Überblick über den wachsenden Bestand an Konstruktionsdaten, zum anderen die Verbindung zum ERP-System. Christian Galla: «Wir haben SolidWorks PDM im Zuge der Digitalisierung vor etwa einem Jahr implementiert, um unsere Daten und Dokumentationen besser verwalten zu können. Dieses Ziel haben wir vollständig erreicht und dadurch die Zeichnungsverwaltung erheblich vereinfacht. Ausserdem konnten wir dank der direkten Anbindung an das ERP-System auch die Datendurchgängigkeit wesentlich verbessern.» Neben neun Arbeitsplätzen mit der Standardversion der 3D-CAD-Software verfügen die Konstrukteure in Dortmund über eine Workstation mit der Version Premium von Solid­Works. Diese nutzen sie zur Simulation. «Mit dieser Software führen wir Strukturanalysen und Finite-Elemente-Berechnungen durch. Das ist bei der Entwicklung von hoch beanspruchten Bauteilen eine sehr nützliche Funktion», erläutert Ulrike Rissmann.

Ein weiterer Arbeitsplatz ist mit SolidWorks Professional und dem Softwaremodul Composer ausgestattet. Dort visualisieren die Konstrukteure und Designer die Bauteile und stellen durchgängig Daten für das Marketing bereit. Geschäftsführer Stefan Veltum sagt dazu: «Aus den CAD-Daten generieren wir dreidimensionale Animationen und Bilder in Fotoqualität. Damit verbessern wir die Qualität unserer Dokumentationen ganz erheblich. Und wir sparen Zeit und Kosten, weil wir bei der Erstellung von Broschüren, Produktdatenblättern oder Messepräsentationen weitgehend auf Fotos oder separat erstellte 3D-Zeichnungen verzichten können.» Somit hat Doceram auf der Basis von SolidWorks auch in diesem Arbeitsbereich einen durchgängigen Datenfluss realisiert.

Automatisch kalkulieren

Beim Optimieren ihrer Konstruktionswerkzeuge planen die Spezialisten in Dortmund einen innovativen Schritt in Richtung digitalen Pre-Sales-Service. Sie entwickeln ein CAD-gestütztes Kalkulationswerkzeug. Auf der Basis der Konstruktionsdaten in der Software SolidWorks will man exakt die Kosten für jedes Bauteil vorab kalkulieren.

Christian Galla beschreibt das Projekt: «Wir werden Arbeitspläne und -kosten in diesem Programm hinterlegen und dabei sämtliche Produktionsparameter und Bearbeitungsschritte berücksichtigen. Dann werden wir in der Lage sein, dem Kunden innerhalb von 10 bis maximal 15 Minuten ein verbindliches Angebot für seine Anfrage zu erstellen.» Mit dem Angebot entsteht bereits der Konstruktionsvorschlag. So bietet die durchgängige Digitalisierung in der Konstruktion zum einen dem Hersteller, zum anderen dem Auftraggeber einen herausragenden Vorteil. Als einen nächsten Schritt zur Digitalisierung kann man einen Online-Konfigurator betrachten. SMM

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