25. SEPTEMBER 2016

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Prototypen sind am besten digital!


Digital Prototyping – Der Begriff Digital Prototyping ist nicht wirklich neu. Ein Novum allerdings ist es, dass sich jetzt auch mittelständische Unternehmen digitale Prototypen leisten und die Vorteile nutzen können.

Im scharfen Wettbewerb müssen sich mittelständische Maschinenbauer permanent mit innovativen Produkten und Methoden behaupten. Die guten Jahre können bald vorbei sein, Aufsteiger in Schwellenmärkten lernen schnell. Darum müssen sich die Unternehmen für die Zukunft rüsten, doch wie geht das?
In einer Studie im Auftrag von Autodesk fanden Analysten heraus: Die Erfolgreichen bauen im Schnitt nur halb so viele Prototypen wie durchschnittliche Firmen, kommen häufiger als andere mit einem digitalen Prototyp und halb so vielen Modifikationen aus. Entsprechend sparen sie Zeit und Kosten. Wie schaffen sie das?
Der Schlüssel zu mehr Effizienz liegt in einer durchgängig digitalen Produktentwicklung. Diese Durchgängigkeit entsteht im Wesentlichen durch einen digitalen Informationsfluss rund um ein digitales Produktmodell, den virtuellen Prototyp. Alle beteiligten Abteilungen sind in den Informationsfluss eingebunden. So können alle Seiten – Designer, Konstrukteure, Einkäufer und Fertigungsplaner – schneller und sicherer mit aktuellen Daten arbeiten. Alternativen oder Probleme lassen sich durch die Integration der Produktion schon in einer sehr frühen Phase erkennen.
Digital Prototyping setzt auf eine rein digitale und damit schnellere Kommunikation, ohne Medienbrüche. Der virtuelle Prototyp ist eine realitätsnahe digitale Simulation des Produktes und definiert nicht nur die Form und Abmessungen, sondern auch einen großen Teil der Eigenschaften und Funktionen. Je vollständiger der virtuelle Prototyp beschrieben ist, desto perfekter kann eine Simulation des kompletten Endprodukts werden. Im Idealfall kann der Bau eines physischen Prototyps ganz entfallen, mit entsprechend verkürzter Time to Market und weniger Kosten.
Autodesk hat sich entschlossen, einen Weg zu verfolgen, der diese Technologien für kleine und mittlere Unternehmen bezahlbar macht. Die Lösungen für die digitale Produktentwicklung sind flexibel zu integrieren und begleiten den digitalen Prototyp in allen Phasen der Entwicklung, von der ersten Design-Idee bis zur Fertigung.
3D-Konstruktion bildet die unverzichtbare Basis für die digitale Entwicklung. Das 3DModell ist der Know-how-Träger für alle anschließenden Prozesse. Viele Aufgaben sind ohne 3D nicht machbar, Beispiele sind die Optimierung komplexer Baugruppen in engen Bauräumen oder die Gestaltung von Freiformkörpern. 2D ist dagegen unvollständig und uneindeutig und für die Automatisierung von Aufgaben nur bedingt geeignet. Bei einem vollständigen 3D-Modell ergeben sich 2D-Ansichten und Schnitte automatisch. Die Erstellung von Fertigungszeichnungen mit Bemaßungen und Beschriftungen ist Routine, Varianten, Änderungen und Anpassungen bedeuten im 3D-CAD-System nur minimalen Aufwand.

Integration der Fertigung
Am erfolgreichsten rationalisieren Unternehmen, deren automatische Prozessketten auf der Basis der CAD-Daten bis in die Fertigung reichen. In der Blechbearbeitung dienen 3D-Modelle direkt als Basis für die CAM-Software, mit der interaktiv die Bearbeitung an Fräsmaschinen programmiert wird. Noch schneller sind Modellbauer mit Rapid-Prototyping-Verfahren.
Die Menge an Daten in vielen unterschiedlichen Dateiformaten, die im virtuellen Prototyp verknüpft werden, ist ohne eine systematische Ordnung nicht überschaubar. Die digitale Entwicklung verlangt Werkzeuge und Regeln, die analog zur früheren geordneten Arbeitsweise mit Papierdokumenten sichere Abläufe bei der Arbeit mit digitalen Produktdaten gewährleisten. Genau diese Aufgaben übernimmt ein Produktdatenmanagement-System (PDM) wie zum Beispiel Autodesk Productstream.
Meist arbeiten mehrere Kollegen oder externe Büros gemeinsam an einem Projekt, oft über größere Distanzen, an unterschiedlichen Standorten oder über Ländergrenzen hinweg. Das PDM-System steuert den Zugriff, die Ablage der vielen unterschiedlichen Versionen und die Freigabe. Darüber hinaus verbindet es die digitale Entwicklung mit der Warenwirtschaft.
Wenn alle Projektbeteiligten mit diesem ganzheitlichen und integrierten digitalen Prototyp im gesamten Prozess der Produktentwicklung arbeiten, vermeidet dies Medienbrüche oder Inkompatibilitäten, die Konvertierungsaufwand oder Informationsverluste bedeuten können. Auf diese Weise verkürzt sich der Gesamtprozess.
Die Eigenschaften des digitalen Prototyps sind leicht zu überprüfen. Fehler, die früher am Brett oder in der 2D-CAD-Konstruktion kaum zu umgehen waren, treten gar nicht auf. Änderungen kommen weniger häufig vor und wenn doch, sind sie einfacher und schneller durchzuführen. Weniger »Try & Error«-Durchläufe und physische Prototypen straff en die Prozesse, das spart Zeit und Geld. Die Qualität des digitalen Prototyps reicht oft aus, um ohne Verzug an den Bau der realen Anlage zu gehen.
Der Autodesk-Studie zufolge können Mittelständler durch den Einsatz von Digital Prototyping insgesamt bis zu 800.000 Euro pro Jahr einsparen.
Dr. Philipp Grieb, Autodesk/mk

Fakten
- Digital Prototyping bedeutet in der heutigen Zeit einen eindeutigen Wettbewerbsvorteil besonders für mittelständische Unternehmen.
- Aufgrund einer durchgängig digitalen Kommunikation lassen sich Prozesse beschleunigen und Fehler vermeiden.
- Autodesk verfolgt mit seinen Produkten einen Weg, der Digital Prototyping bezahlbar macht.
- Die neuen Methoden bringen alle Beteiligten zusammen.

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