November 25, 2016 | Author: Artur Kraus | Category: N/A
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Mai
Eine Publikation der WIN-Verlag GmbH & Co. KG
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Vordringen in unbekannte, tiefe Gesteinsschichten
Prototyping und Manufacturing S. 18
Rapid-Methoden im Unternehmen verankern
Neue Konstruktionsanalyse
Die Ökobilanz Ihrer Baugruppe
S. 30
Energieversorgung
S. 40
Intelligenteres Engineering für Energiemarkt im Umbruch
Die Welt wird einfacher.
CAD-Datenmanagement:
Es lebe die Freiheit! Nieder mit dem Systemzwang!
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Editorial
Liebe Leser, auf der diesjährigen Hannover Messe wurde schnell klar, wohin die Reise der Industrieunternehmen in den nächsten Jahren gehen wird. Der hohe Stellenwert von energieeffizienten Produkten oder Lösungen zur regenerativen Energieerzeugung war auf vielen Ständen deutlich erkennbar. Das Schwerpunktthema „Smart Efficiency“ zog sich wie ein roter Faden durch die Ausstellerpräsentationen und Fachforen. Zahlreiche Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen zeigten eindrucksvoll, was heute bereits technisch machbar ist und mit welchen Innovationen wir in naher Zukunft rechnen können. Natürlich forcierte die aktuelle Lage nach der durch das schwere Erdbeben und den nachfolgenden Tsunami ausgelösten Atomkatastrophe im japanischen Fukushima das Interesse an Technologien und Lösungen für die Erzeugung regenerativer Energien. Schließlich befürwortet inzwischen die Mehrheit der deutschen Bevölkerung einen schnelleren Ausstieg aus der Kernenergie, als bisher geplant. Dies zeigten mehrere Umfragen nach der Atomkatastrophe in Japan. Die Anbieter von Lösungen zur regenerativen Energieerzeugung bekommen dadurch zusätzlichen Rückenwind und können sich auf lukrative Aufträge freuen. Und deutsche Unternehmen spielen in diesem Bereich erfreulicherweise in der ersten Liga. Dennoch sollte bei der ganzen Atomausstiegsdebatte nicht vergessen werden, dass die produzierenden Unternehmen auch in den nächsten Jahren eine verlässliche Energieversorgung benöti-
gen und auf einen zuverlässigen EnergieMix angewiesen sind. Gerade die deutschen Schlüsselindustrien Automobil sowie Maschinen- und Anlagenbau brauchen für ihre industriellen Produktionsprozesse, die nun einmal viel Strom verlangen, stets verfügbare und bezahlbare Energie. Wir sollten uns deshalb nicht nur auf einen mittelfristigen Umstieg hin zu regenerativen Energieformen versteifen, sondern vielmehr damit beginnen, die Fertigungsprozesse energieeffizienter als bisher zu gestalten. Unternehmen können bereits heute stromsparender produzieren, wenn sie Maschinen mit energieeffizienter Antriebstechnik nutzen und konsequent auf Energieeinsparung setzen. Vor dem Hintergrund weiter steigender Energiepreise dürften dies kluge Investments sein, die sich schnell auszahlen sollten. Energieeffiziente Lösungen im Bereich der Antriebs- und Automatisierungstechnik waren jedenfalls zahlreich in Hannover zu sehen. Und die Anbieter von CAx- und PLMLösungen unterstützen schon heute die Konstrukteure bei der Gestaltung energieeffizienter Produkte und stellen dafür geeignete Simulationswerkzeuge oder Tools für eine optimale Werkstoffauswahl zur Verfügung. Damit lassen sich leichtere und damit sparsamere sowie umweltverträglichere Produkte entwickeln und fertigen.
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Inhalt
IM FOKUS: Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing. Anlässlich der Messe Rapid.Tech vom 24. bis 25. Mai in Erfurt gibt Professor Andreas Gebhardt, FH Aachen, einen komprimierten Überblick über die Highlights sowie die aktuelle Preis- und Kundenstruktur des Rapid-Markts. Unser FOKUS-Thema informiert außerdem aus Sicht eines Praktikers über Vorteile und Grenzen verschiedener Rapid-Technologien und vermittelt Know-how, um neue Rapid-Methoden im Unternehmen zu verankern. (Seite 18)
Titelstory: Strömungssimulationen mit STAR-CCM+ von CD-adapco ermöglichen Produktivitätsverbesserungen von Öl- und Gasbohrungen. 34
Laser Zentrum Nord bietet Knowhow, um neue Rapid-Methoden im Unternehmen zu verankern.
Branche 24
VAM Anlagentechnik steigert Leistung von Pumpspeicherkraftwerken durch CAD-integrierte Simulation. 40
Management Aktuell Aktuelle Wirtschaftsmeldungen Macher und Märkte Aktuelle Technikmeldungen Trends und Technologien DIGITAL ENGINEERING Magazin im Internet Autodesk stellt aktuelles Manufacturing-Softwareportfolio vor.
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Compliance-Anforderungen in der Fertigungsindustrie: Durch PLM Nachweispflicht erfüllt.
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Intelligenteres Engineering für Energiemarkt im Umbruch: Engineering Base Power von Aucotec.
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Volle Produktionsleistung bei Bau und Montage von Windenergieanlagen mit Tecnomatix von Siemens Industry Software. 44
CAD & Design 14
Hardware & Peripherie Neue Technologien im CAD-Markt
Vorschau auf die Messen Blechexpo, Stuttgart, und intertech, Dornbirn (A)
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Veranstaltungskalender
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Im Fokus
Neue MCAD-Plattform Creo von PTC: Rollenspezifische Apps und Modellierungsmodi innerhalb eines gemeinsamen CAD-Datenmodells. 30 SolidWorks Sustainability ermöglicht Bewertung der Umweltverträglichkeit von Baugruppen direkt im Konstruktionsfenster.
Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing Messe Rapid.Tech, 24. bis 25. Mai in Erfurt, Technologieplattform generativer Fertigungsverfahren. 18
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Simulation & Visualisierung Simulationsgetriebene Produktentwicklung
Die technologischen Highlights sowie die aktuelle Preis- und Kundenstruktur des Rapid-Markts.
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Dienstleister 3D-Schilling über Vorteile und Grenzen verschiedener Rapid-Technologien.
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PLM-Einführung ohne große Anfangsinvestitionen bei voller Kostentransparenz.
Energieversorgung
Titelstory: Baker Hughes verbessert Produktivität von Öl- und Gasbohrungen durch Strömungssimulation. 34 AREVA Wind optimiert Windenergieanlagen durch Simulation in frühen Phasen. 38
Einblicke in die Welt des GPU-Computing für professionelle Anwendungen. 46 3D-Laserscanner Beschreibung von Applikationen aus der Mess- und Prüftechnik und deren Einsatzmöglickeiten in der industriellen Fertigung
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Marktüberblick 3D-Scanner mit den technischen Eigenschaften im Detail.
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Funktionsweise dreidimensionaler Messsysteme in der Produktentwicklung.
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Optisch, automatisiert, standardisiert – die Zukunft der Messtechnik im Fahrzeugbau. 54
Die bevorstehenden Umwälzungen im Energiemarkt verlangen ein deutlich intelligenteres Engineering. Energieversorger und Anlagenhersteller setzen deshalb vermehrt auf moderne Tools wie die vernetzte Projektierung von Energieverteilanlagen oder die CAD-integrierte Simulation. (Seite 40)
Schluss mit halben Sachen!
INNOVATIONEN – Komponenten + Werkstoffe, Seite 57: Produktneuheiten sowie Praxisberichte aus der Antriebs-, Automatisierungs-, Verbindungs-, Fluid- und Elektrotechnik sowie innovative Werkstoffe.
EDITORIAL
Komponenten + Werkstoffe Topologien moderner Feldbusund Netzwerksysteme.
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TITELBILD-HINWEIS 58
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IMPRESSUM
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VORSCHAU
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DIGITAL ENGINEERING-Marktplatz
55
Software als verbindendes Element: Einheitliche Bedienphilosophie für unterschiedliche Hardware.
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Nachrichten Antriebstechnik
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Nachrichten Automatisierung
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Nachrichten Elektrotechnik
66
Sie das ganze Spektrum der Programmierung
Nachrichten Werkstoffe
68
moderner
Nachrichten Konstruktionsbauteile
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Entscheiden Sie sich für eine
Nachrichten Verbindungstechnik
70
Lösung
72
Funktionen wie Featureerkennung, automatisierten
Nachrichten Fluidtechnik
Titelthemen
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3D-Schilling S. 22, ABB S. 62, Abas S. 10, Alpha Business Solutions S. 8, Alphacam S. 19, AREVA Wind S. 38, Aucotec S. 42, Autodesk S. 14, Baker Hughes S. 34, BASF IT Services S. 68, Baumer S. 65, Bechtle S. 7, Böllhoff S. 70, Bosch Rexroth S. 64, Breuckmann S. 50, 52, CADFEM S. 38, CD-adapco S. 7, 34, CENIT S. 6, 8, Cimatron S. 10, Concept Laser S. 19, CONTACT Software S. 9, ContiTech S. 63, COSCOM S. 11, Creaform Deutschland S. 50, Delcam S. 8, Deutsche Messe S. 8, Dornbirner Messe S. 15, ebm-papst S. 63, EJOT S. 71, Evonik-Degussa S. 68, FARO S. 51, Fraunhofer IWS S. 71, Fraunhofer IPA S. 48, Gardner S. 72, GOM S. 54, Gutekunst Federn S. 69, Harmonic Drive S. 62, Harting S. 67, HAWE Hydraulik S. 72, ICARUS Consulting S. 44, IDG S. 72, INM S. 68, ISCAR S. 69, IVK S. 70, J. Schmalz S. 73, KISSsoft S. 12, Kolben Seeger S. 73, Lapp-Gruppe S. 66, Laser Zentrum Nord S. 24, Mack Brooks S. 70, Maplesoft S. 10, Maximator S. 72, maxon motor S. 62, Messe Erfurt S. 18, Micro-Epsilon S. 64, MISUMI S. 70, MSC.Software S. 12, Moog S. 72, National Instruments S. 65, Nikon S. 51, NORRES Schlauchtechnik S. 73, Objet S. 19, Otto Ganter S. 69, P.E. Schall S. 15, Pewatron S. 64, Pflitsch S. 69, Phoenix Contact S. 58, 64, Pilz S. 60, planetsoftware S. 40, PTC S. 13, 30, PROCAD S. 28, Schneider Electric S. 67, Schwindt S. 26, SEAL Systems S. 6, Siemens Industry Software S. 44, simus systems S. 11, SolidWorks S. 32, Stratasys S. 12, 13, TOX S. 71, Transcat PLM S. 8, Transtec S. 46, TU Chemnitz S. 71, VAM Anlagentechnik S. 40, VDI Wissensforum S. 65, Voxeljet S. 19, Weidmüller S. 66, WITTENSTEIN alpha S. 63, Würth Elektronik S. 67, Zoller+Fröhlich S. 51
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Aktuell
Macher und Märkte
Im Einsatz
Titelbild: CD-adapco
RWE Power steigt für die Projektierung sämtlicher bestehender und künftiger Braunkohlekraftwerke auf die datenbankbasierte Plattform Engineering Base (EB) von Aucotec um. Damit wird ein Software-System eingeführt, das durchgängig vom R&ISchema bis zur kompletten Elektrotechnik die Anlagendokumentation vereinheitlicht. Der Automobilzulieferer Hirschmann Automotive optimiert seine Engineering-Prozesse mit SAP PLM. Die CENIT AG ist der Partner für diese Optimierungen. Seit 2010 stellt cenitCONNECT, die intelligente Prozessmanagementlösung für die Product-Lifecycle-Management-Lösung von SAP, die Basis. Mit ihr lassen sich auch Prozesse außerhalb des Engineerings steuern. So gelang es Hirschmann beispielsweise, den Budgetierungsprozess effizienter, transparenter und sicherer zu gestalten. CLAAS, ein Hersteller von Agrarmaschinen, wird den gesamten Produktentstehungsprozess von Design und Konstruktion über Simulation bis zur Systemvalidierung und Fertigungsplanung weltweit mit CATIA V6, ENOVIA V6, DELMIA V6 und SIMULIA V6 von Dassault Systèmes gestalten. Mit diesen Lösungen beabsichtigt CLAAS, seine Entwicklungs- und Validierungsprozesse zu verbessern, um seine Produkte schneller und effizienter in den Markt einzuführen. CLAAS löst mit ENOVIA V6 die bestehende PDM-Lösung auf Basis von ENOVIA VPM und ENOVIA 3DCOM sukzessive ab, die das Unternehmen seit 1998 einsetzt. CLAAS wird 2012 am ersten Standort produktiv gehen und das System sukzessive in den weltweiten Niederlassungen einführen. Die Zollner Elektronik AG setzt Tecnomatix Siemens PLM Software standardmäßig für Digital Manufacturing und die Automation ihrer Fabrik ein. Zollner Elektronik, ein Electronic Manufacturing Services (EMS) Provider aus dem bayerischen Zandt, will damit Projektlaufzeiten weiter verkürzen, das Risiko durch die Bewertung von möglichen Varianten minimieren und Kosten reduzieren. Die erneute Entscheidung für Tecnomatix fiel bei Zollner nach intensiven Tests in den vergangenen 15 Monaten, wo in bereits durchlaufenen Planungsprojekten durch den Einsatz der Tecnomatix-Lösung Erfolge erzielt werden konnten.
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Die doppelte Aufgabe von Energiesicherheit und Nachhaltigkeit führt dazu, dass Betreiber auch Öl- und Gasreservoirs in raueren Umgebungen und größeren Tiefen erschließen müssen. Aufgrund dieser Herausforderung müssen die Arbeiter aus Feldern bis 7.600 Meter tief fördern und mit unerprobten Technologien unter härtesten Bedingungen arbeiten – einschließlich eines höheren Umgebungsdrucks, einer niedrigeren Temperatur, verschiedener Bohrflüssigkeitstemperaturen, unterschiedlicher Druckniveaus und Bodenbeschaffenheiten. Herkömmliche Anlagekonstruktionen und Systeme für flachere Offshore-Bohrlöcher vor der Küste funktionieren oft nicht effektiv genug in diesen tiefer gelegenen, raueren Umgebungen.
Mit über dreißigjähriger Erfahrung bei Lösungen zur modernen Strömungstechnik (Computational Fluid Dynamic – CFD) für die Öl- und Gasindustrie werden CD-adapcos Strömungs-, Wärmeübergangs- und Strukturlösungen in jeder Phase des Öl- und Gasproduktionsprozesses angewendet. Die Titelstory ab Seite 34 untersucht, wie Erdöl- und Marine-Ingenieure die neuesten Simulationstechnologien unter spezieller Bezugnahme auf die Optimierung von Bohr-Bits bei Baker Hughes Incorporated nutzen, um diesen Herausforderungen gerecht zu werden. CD-adapco Zweigstelle Nürnberg Nordostpark 3 - 5 90411 Nürnberg Tel.: +49 (0)911 946 43-3 Fax: +49 (0)911 946 43-99
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CENIT UND SEAL SYSTEMS BAUEN DIE ZUSAMMENARBEIT AUS
Gemeinsames Lösungsangebot für SAP PLM 7 Die Stuttgarter CENIT AG, der Beratungs- und Softwarespezialist für die Optimierung von Geschäftsprozessen, und die SEAL Systems AG, Anbieter für Corporate-Output-Management-Lösungen, verstärken die Zusammenarbeit durch die Integration ihrer Lösungen. Die beiden Unternehmen bieten schon seit vielen Jahren in gemeinsamen Kundenprojekten individuelle SAP-PLM-Lösungen mit integrierten Konvertierungs- und Dokumentenverteil-Diensten an. Diese Zusammenarbeit wird jetzt für SAP PLM 7 durch ein gemeinsames Lösungsangebot erweitert. Ab sofort beinhaltet die intelligente Prozesslösung cenitCONNECT Geschäftsprozess-Vorlagen für die voll- oder teilautomatisierte Erstellung und Verteilung vollständiger Produktdokumentationen. Diese Vorlagen bauen auf den Ausgabemanagementlösungen von SealSystems auf. Der Vorteil dieses neuen Angebots von CENIT und SEAL Systems liegt in der Möglichkeit, Geschäftsprozesse vom Engineering in Folgebereichen wie Beschaffung, Arbeitsvorbereitung und Produktion, Service usw. sowie in allen Bereichen der Dokumentationserstellung durchgängig zu realisieren. Durch die Integration des Engineerings über ein vorgangsgesteuertes Daten- und Aktivitätenmanagement werden die Abläufe verschlankt und beschleunigt. Das führt beispielsweise
DIGITAL ENGINEERING Magazin online Die Internet-Seiten des DIGITAL ENGINEERING Magazins gehören zu den zentralen Informationsquellen der CAx-Community. Technische Vorstände und Geschäftsführer, Entwicklungs- und Projektleiter, Ingenieure und Konstrukteure finden hier täglich aktualisierte Branchennachrichten mit Archiv und Suchfunktion sowie nützliche CAx-Links, Leseproben aus dem aktuellen Heft und ein Digital-Engineering-Anwenderforum.
zu reduzierten Durchlaufzeiten und Herstellkosten. Auch wird die Prozessqualität durch den Wegfall manueller Vorgänge deutlich gesteigert. Profitieren werden vom neuen, integrierten Lösungsangebot für Kurt Bengel, Vorstand der CENIT AG, vor allem die gemeinsamen Kunden: „Wir ermöglichen als erster Anbieter eine komplett auf der neuen SAP-PLM-7-Technologie basierende Lösung für die Implementierung und Steuerung durchgängiger Geschäftsprozesse – vom Engineering bis ins Ersatzteilwesen. Viele Geschäftsprozesse benötigen Dokumente und Dokumentationen. Somit stellen die Produkte von SEAL Systems eine hervorragende Ergänzung zu unserem Lösungsangebot dar – eine ideale Basis für den weiteren Ausbau der Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden.“ Johannes Hesel, zuständig für das Partnermanagement bei SEAL Systems, ergänzt: „Wir haben schon bisher durchgängige Lösungen bei unseren gemeinsamen Kunden implementiert. Durch die Integration unserer Ausgabemanagementlösungen in cenitCONNECT können die Implementierungszeiten für solche durchgängigen Verfahren nochmals deutlich reduziert werden. Das spart Zeit, führt schneller zum Erfolg und somit schneller zu einer Investitionsamortisation.“ KENNZIFFER: DEM22417
Hinzu kommt eine Übersicht über Veranstaltungen und Fachmessen. Wöchentlicher Newsletter Abonnieren Sie kostenlos den wöchentlichen Newsletter des DIGITAL ENGINEERING Magazins. Er informiert Sie kompakt und aktuell über alles Wissenswerte im Umfeld von CAD/CAM, CAE, PDM und PLM. Melden Sie sich an unter: www.digital-engineering-magazin.de
Aktuell
Macher und Märkte
BECHTLE ERWIRBT CAD-SPEZIALISTEN SOLIDLINE
Marktanteil für SolidWorks-Produkte kräftig ausgebaut Die Bechtle AG übernimmt mit der SolidLine AG den Systemhauspartner des CADSoftwareherstellers SolidWorks. Neben der Zentrale in Walluf bei Wiesbaden verfügt die 1996 gegründete SolidLine deutschlandweit über 13 Niederlassungen und Trainingscenter. Zudem hält der CAD-Spezialist 100 Prozent der Anteile an der Schweizer Solid So-
lutions AG mit Standorten in Zürich, Arbon und Schönbühl. Darüber hinaus gehört die auf Produktdatenmanagement (PDM) und Product Lifecycle Management (PLM) spezialisierte HCV Data Management GmbH, Walluf, zu SolidLine. Das Produktportfolio der Unternehmensgruppe umfasst auch Lösungen im Bereich SAP-Integration, Ana-
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lyse und Simulation. Im Geschäftsjahr 2010 hat der CAD-Spezialist mit knapp 160 Mitarbeitern einen Umsatz von gut 32 Millionen Euro erzielt. Nach der im August letzten Jahres erfolgten Akquisition der SolidPro GmbH hat sich Bechtle im CAD-Bereich nun erneut erheblich verstärkt und positioniert sich als IT-Gesamtlösungsanbieter. Die Übernahme steht derzeit noch unter dem Vorbehalt der kartellbehördlichen Genehmigungen. KENNZIFFER: DEM22355
CD-ADAPCO
Dr. Richard Johns wird Team für Verbrennungsmotoren leiten
KENNZIFFER: DEM22419
2005 trat Dr. Richard Johns CDadapco als Leiter der Automobilindustrie bei, eine Position, die er nun für seine neue Funktion aufgeben wird. Bild: CD-adapco
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Digital Engineering 2011 SolidWorks ist eine eingetragene Marke von Dassault Systèmes. © 2010 Dassault Systèmes. Alle Rechte vorbehalten.
CD-adapco gab heute die Bildung eines neuen Teams für Verbrennungsmotoren unter der Leitung von Dr. Richard Johns bekannt, einem weltweit anerkannten Fachmann, der seit über 35 Jahren moderne Strömungsmechanik (CFD) für Kraftfahrzeugmotoren in die Industrie einbringt. In seiner neuen Rolle als Vizepräsident des Teams Verbrennungsmotoren wird Dr. Richard Johns bei CD-adapco federführend für alle Aspekte der Motorensimulationstechnik sein, einschließlich der STAR-CD-v4-Lösungsentwicklung, der Entwicklung vor und nach der Bearbeitung, der auf ICE-bezogenen technischen Unterstützung, außerdem für Tests und Projektleitung.
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Aktuell
Macher und Märkte
Finanzen ALPHA BUSINESS SOLUTIONS
Deutliches Umsatzund Gewinnplus Die ALPHA Business Solutions AG hat 2010 ein weiteres erfolgreiches Geschäftsjahr in der 16-jährigen Firmengeschichte vorgelegt. Sowohl beim Umsatz als auch beim operativen Ergebnis verbuchte der Spezialist für Geschäftsprozessoptimierung und Einführung von ERP-Software aus Kaiserslautern jeweils zweistellige Zuwächse. So erhöhte sich der Umsatz im Jahr 2010 gegenüber 2009 um 10,1 Prozent auf 17,6 Millionen Euro. Das Ergebnis vor Steuern (EBIT) konnte das Unternehmen auf 2,2 Millionen Euro steigern. Aufgrund der soliden Finanzlage des Unternehmens und mit Blick auf den guten Auftragsbestand geht das Management auch für das Geschäftsjahr 2011 von einer positiven Entwicklung aus. KENNZIFFER: DEM22420
CENIT
Positives Jahresergebnis CENIT erreichte durch die steigende Investitionsbereitschaft der Kunden für IT-Projekte in den letzten Monaten des Jahres ein positives Ergebnis. Der CENITKonzern erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2010 Umsatzerlöse in Höhe von 93,2 Mil-
lionen Euro. Das ist ein Plus von 8 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Mit Fremdsoftware stieg der Umsatz um 30 Prozent auf 31,9 Millionen. Mit CENIT-eigener Software konnte der Absatz um 2 Prozent auf auf 9,9 Millionen Euro leicht gesteigert werden. Der Service- und Beratungsumsatz betrug 50,6 Millionen Euro. Sonstige Umsätze belaufen sich auf 0,7 Millionen Euro. Der Rohertrag betrug 61,2 Millionen Euro, ein plus von 3 Prozent. Nach einem soliden Jahr 2010 erwartet CENIT für 2011 erneutes Wachstum. Aus heutiger Sicht geht das Unternehmen davon aus, im Geschäftsjahr 2011 ein um Sondereinflüsse bereinigtes Umsatz- und Ergebniswachstum von etwa 10 Prozent sowohl im Einzel- als auch im Konzernabschluss zu erreichen. KENNZIFFER: DEM22421
2010 FÜR DELC AM SEHR ERFOLGREICH
Rekordzahlen im Lizenzgeschäft Für die Delcam GmbH verlief 2010 besonders positiv. So konnte der Umsatz im deutschsprachigen Raum im Geschäftsjahr 2010 im Vergleich zum für Delcam bereits gut gelaufenen Vorjahr um 11 Prozent gesteigert werden. Sehr erfolgreich hat sich das Geschäft mit Softwarelizenzen entwickelt, bei dem man sogar um rund 21 Prozent zulegen konnte. Das Wachstum sei unter anderem durch die stark angewachsene Kundenbasis erzielt worden, wobei
ABSCHLUSS DER HANNOVER MESSE 2011
Industrie schaltete den Konjunktur-Turbo zu Mit der besten Bilanz seit zehn Jahren ist eines der weltweit wichtigsten Technologie-Ereignisse, die HANNOVER MESSE 2011, zu Ende gegangen. Mehr als 6.500 Unternehmen aus 65 Ländern hatten sich in Hannover präsentiert. Dr. Wolfram von Fritsch, Vorstandsvorsitzender der Deutschen Messe AG: „Die HANNOVER MESSE hat diese hohen Erwartungen übertroffen – mit den richtigen Themen, über 5.000 Innovationen und deutlich mehr Internationalität.“ Das Schwerpunktthema der HANNOVER MESSE 2011 „Smart Efficiency“ zog sich wie ein roter Faden durch die Auftritte der Unternehmen und spiegelte sich
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in den Diskussionen auf den Foren wider. „In über 60 Foren hatten wir so viele Besucher wie noch nie, 30 Prozent mehr als 2009. Die HANNOVER MESSE stärkt damit ihre Position als bedeutendste Plattform für Know-how- und Wissenstransfer in der Technologie.“ Die Themen Energie und Automation waren besonders stark nachgefragt. Mit Blick auf das kommende Jahr kündigte von Fritsch an, die 2011 erstmals ausgerichtete Sonderschau Metropolitan Solutions auszuweiten. „Die Resonanz auf Metropolitan Solutions ist überwältigend. Die Urbanisierung entfaltet eine unglaubliche Dynamik. Die Industrie bietet schon
die Zuwachsrate gegenüber 2009 nochmals um 29 Prozent gesteigert werden konnte. Der Umsatz der Gruppe betrug im ersten Halbjahr 2010 21,5 Millionen Euro, was einem Anstieg gegenüber dem Vorjahreszeitraum um 12 Prozent entspricht. Der Gewinn vor Steuern stieg auf rund 1,3 Millionen Euro. KENNZIFFER: DEM22422
TRANSC AT PLM
Hoher Auftragseingang zu verzeichnen Der Auftragseingang bei der Karlsruher Transcat PLM war 2010 so gut, dass das Systemhaus seine für 2010 gesetzten Ziele übertreffen und seinen Umsatz auf über 30 Millionen Euro steigern konnte. So erhöhte Transcat PLM den Umsatz mit den Software-Produkten von Dassault Systèmes im Vergleich zum schwierigen Jahr 2009 um 60 Prozent. Mit den eigenen Software-Lösungen, zum Beispiel QChecker und Q-PLM für die Produktdaten-Qualität, konnte das Unternehmen seinen Umsatz weiterhin steigern und im Vergleich zum Vorjahr ein Wachstum von 15 Prozent verbuchen. Für 2011 ist weiteres Wachstum geplant sowie die Positionierung in neuen Märkten angestrebt. Ebenso wolle man den Serviceanteil in diesem Jahr deutlich steigern und die momentane Anzahl von derzeit 190 Mitarbeitern moderat ausbauen. KENNZIFFER: DEM22433
jetzt zahlreiche konkrete Antworten auf die drängenden Fragen der Urbanisierung, und die HANNOVER MESSE ist der beste Platz für dieses Thema.“ Mit einer neuen Leitmesse wird zudem das Themenportfolio der Messe im kommenden Jahr ergänzt. „Mit der IndustrialGreenTec bieten wir industriellen Umwelttechnologien eine einzigartige Plattform. Schwerpunkte der IndustrialGreenTec werden industrielle Angebote zu Kreislaufwirtschaft, Entsorgung sowie Luft- und Wasser-Reinheit für den Einsatz entlang der industriellen Wertschöpfungskette sein. Insgesamt kamen deutlich mehr als 230.000 Besucher. Die HANNOVER MESSE 2012 öffnet am 23. April ihr Tore und dauert bis zum 27. April 2012. KENNZIFFER: DEM22423
Aktuell
Macher und Märkte
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SAP ZERTIFIZIERT DIE STANDARD-PLM-SCHNITTSTELLE VON CONTAC T
Produktdaten fließen Die CONTACT Software GmbH hat ihre PLM-Standardschnittstelle zu SAP ECC 6.0 für die neue Version CIM DATABASE 2.9.8 zertifizieren lassen. Der Prüfprozess in Walldorf wurde anhand des Szenarios „Cross Application – PLM 4.7“ durchgeführt, was die Kategorien CAD, Dokumentenmanagement, Produktdaten- und Product Lifecycle Management (PDM/PLM) umfasst. Das CIM DATABASE Gateway für SAP unterstützt hier die bidirektionale Synchronisation von Daten und Dokumenten zwischen den beiden Unternehmensanwendungen und ist im Ergebnis nun eine „SAP Certified Integration with SAP Applications“. Das Prüfsiegel gilt erstmalig auch für die NetWeaverKomponente SAP Solution Manager. Diese Lösung ermöglicht es Kunden, ihre SAP-bezogene IT-Landschaft inklusive aller zertifizierten Third-Party-Komponenten bei SAP registrieren zu lassen, um eine vereinfachte Verwaltung ihrer
IT-Landschaft zu erreichen. Reibungslose Entwicklungsprozesse leben von Produktdaten, die ungehindert fließen können: zwischen Werkzeugen, Systemen, Mitarbeitern und Partnern. Deshalb hat CONTACT Software eine Vielzahl von Standardintegrationen zu Lösungen anderer Anbieter im Produktportfolio und lässt diese regelmäßig zertifizieren, sofern dies von Herstellerseite aus angeboten wird. Mit ihrer offenen PLM-Plattform stellt CONTACT flexible Verbundlösungen für Unternehmen bereit, die ihre Prozesse im Sinne des Product Lifecycle Management durchgängig abbilden wollen: von der Projektierung über Entwicklung und Fertigung bis hin zu Betrieb, Wartung und Recycling. Mit dem CIM DATABASE Gateway für SAP adressiert CONTACT Unternehmen, die Wert auf die integrierte Entwicklung des virtuellen wie physikalischen Produkts und die Unterstützung kollaborativer Entwicklungs-
prozesse legen. Funktionsumfang, Flexibilität und nahtlose Integration in SAP liegen die SAP-PLM-Schnittstelle und die CIM-DATABASE-Dienste Shared Object Management und ERP ACCESS zugrunde. Sie unterstützen die serviceorientierte und prozessgesteuerte Synchronisation von Produktdaten zwischen beiden Systemen. So lassen sich beispielsweise kaufmännische Faktoren wie aktuelle Lagerbestände oder Materialpreise bestimmter Bauteile, offene Fertigungsaufträge und Bestellungen direkt am Entwicklungsarbeitsplatz berücksichtigen. Das CIM DATABASE Gateway für SAP verbindet die Produktentwicklung mit der Produktindustrialisierung und sorgt für hochintegrierte Prozesse und damit geringere Durchlaufzeiten und Fehlerquellen in Entwicklungs- und Fertigungsunternehmen. KENNZIFFER: DEM22424
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Aktuell
Trends und Technologien
CIMATRONE BIETET HINTERGRUNDBERECHNUNG FÜR NC-WERKZEUGWEGE
Deutlicher Produktivitätsgewinn Cimatron, ein Anbieter durchgängiger CAD/CAMLösungen für den Formenbau, den Schnitt- und Umformwerkzeugbau und die Teilefertigung, bringt die neueste Version der CimatronE-CAM-Lösung, die umfassende Funktionalität zur Hintergrundberechnung von Werkzeugwegen beinhaltet, auf den Markt. NCProgrammierer können folglich Projekte schneller abschließen und flexibler auf Änderungen und Anfragen aus der Fertigung reagieren. Außerdem ist es nicht mehr notwendig, auf die Fertigstellung der Werkzeugweg-
berechnung zu warten. Der NC-Programmierer setzt seine Arbeit weiter fort, während im Hintergrund die Werkzeugwege berechnet werden. Das Arbeiten gestaltet sich dadurch produktiver. Auch besteht weiterhin die Möglichkeit, wie bereits in der Vergangenheit mehrere CimatronE Sessions gleichzeitig zu öffnen. Die einzelnen NC-Arbeitsplatzrechner werden jetzt deutlich entlastet und den NC-Anwendern steht die freie Rechnerleistung für ihre Projektarbeit zusätzlich zur Verfügung. KENNZIFFER: DEM22407
Die CimatronE-SuperBox ist eine Lösung aus Hard- und Software, auf die die Werkzeugwegberechnungen mehrerer Rechner ausgelagert werden können. Bild: Cimatron
MAPLESOFT
Fortschritte in Maple 15
Zahlreiche Verbesserungen in Maple 15 erweitern die Menge lösbarer Klassen von Differenzialgleichungen. Bild: Maplesoft
Maplesoft hat die Version Maple 15, eine Berechnungssoftware für Mathematiker, Ingenieure und Wissenschaftler, freigegeben. Mit über 270 neuen mathematischen Funktionen und über Tausend Erweiterungen bereits existierender Algorithmen lassen sich nun komplexe Probleme noch schneller lösen. Maple 15 kann auch symbolische Lösungen für Differenzialgleichungen berechnen und löst nun über 96 Prozent der Differentialgleichungen des StandardBenchmarks, was weit über die Leistungen der nächsten Wettbewerber hinausgeht.
Hinzu kommt die effiziente Bearbeitung größere Datensätze und die Erstellung interaktiver Applikationen mit Hilfe der neuen TabellenKomponente. Außerdem ermöglicht der VariablenManager eine verstärkte Kontrolle über Variablen im Dokument, damit der Status der Berechnungen schnell überprüft werden kann. Mit dem interaktiven Clickable MathTM Tool stehen über 40 neue interaktive Demonstrationsanwendungen zur Veranschaulichung gängiger mathematischer Konzepte zur Verfügung. KENNZIFFER: DEM22408
ABAS-ERP-APPLIK ATIONEN
„Mobile Solutions“ für Außendienst-Mitarbeiter Der mobile Zugriff auf Unternehmensdaten ist für viele Unternehmen elementar und stellt gerade im Vertrieb oftmals einen Wettbewerbsvorteil dar. Die Außendienstanbindung der abas-Business-Software mit ihrem neuen Bedienkonzept ermöglicht den Zugriff auf kundenbezogene Daten wie beispielsweise
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Verkaufsvorgänge mit Laptop, Tablet-PC oder Smartphones überall auf der Welt. Die Bedienung der abas-ERP Mobile Solutions ist nicht an gerätespezifische Gegebenheiten gebunden. Alle mobilen abas-ERP-Applikationen lassen sich in gängigen Browsern, auf Tablets, iPhone oder beispielsweise Android ausführen.
Vorgänge werden dabei direkt im ERPSystem bearbeitet. Die neue Anwendung ermöglicht so rund um die Uhr sehr kurze Reaktionszeiten und einen verbesserten Service. KENNZIFFER: DEM22409
Aktuell
Trends und Technologien Leitfaden
SIMUS SYSTEMS MIT NEUER SUCHMASCHINE CL ASSMATE EASYFINDER
Schlanke Bauteil-Suchleiste erleichtert Wiederverwendung simus systems, Anbieter für automatische Datenaufbereitung und -klassifizierung, vereinfacht die Suche in umfangreichen Konstruktionsdatenbanken. Das neue Softwareprogramm classmate
Easyfinder ermittelt klassifizierte Bauteile per einfach strukturierter Texteingabe. Die Suchzeile lässt sich direkt in Webbrowsern oder CAD-/PDM-Systeme integrieren und ähnlich wie bekannte Internet-Suchmaschinen bedienen. Selbst ohne exakte Kenntnis des Klassenbaums oder aufwendige Schulungen erhalten Anwender schnell einen Überblick über die vorhandenen Bauteile. KENNZIFFER: DEM22410
Direkt im Webbrowser unterstützt classmate Easyfinder die Suche nach klassifizierten Bauteilen. Bild: simus systems
COSCOM
Moderne 3D-Technologien im Einsatz COSCOM Computer erweitert mit einer weiteren ProfiCAM-Version seine neuesten 3D-Technologien. Besonders hervorzuheben ist die vollautomatische Spannmittel-Kollisionsvermeidung. Damit diese Funktionalität ihre volle Wirkung erreichen kann, empfiehlt sich die COSCOM-Spannmittelverwaltung ToolDIRECTOR. Spannmittel sind wiederkehrende Komponenten, die durch eine einmalige Datenbankanlage erfasst werden und jederzeit wieder in der grafischen Rüstsituation zum Einsatz kommen können. Dies bewirkt darüber hinaus eine Systemintelligenz, die die Programmierzeiten erheblich verkürzt. Das aktuelle ProfiCAM wurde um die Funktionalität trochoidales Fräsen erweitert. Diese neue Funktion hat sich aus den Anforderungen der Werkzeughersteller entwickelt. Besonders in der Bearbeitung von Nuten hat sich
diese Technologie, auch Wirbelfräsen genannt, durchgesetzt. Das Adaptivschruppen von ProfiCAM gewährleistet einen ständigen Werkzeugeingriff mit optimaler Werkzeugauslastung bei gleichzeitig langen Werkzeugstandzeiten. Die komplexen Werkzeugbahnen werden automatisch von ProfiCAM berechnet. Hervorzuheben ist die hohe Rechen-Performance. Wird am 3D-Modell des Werkstücks eine Geometrieänderung durchgeführt, werden die davon betroffenen Technologiejobs sofort ausgeblendet. Der Anwender ist nun aufgefordert, einen neuen Berechnungslauf anzustoßen. Die Neuberechnung wird unverzüglich durchgeführt und aktualisiert. Mit dieser Technologie ist gewährleistet, dass auch kleinste Änderungen am Werkstück sofort sichtbar gemacht und keine falsch berechneten Werkzeugbahnen im NC-Programm erzeugt werden. KENNZIFFER: DEM22411
Das ProfiCAM-Adaptivschruppen erzeugt trochoidale Werkzeugbahnen für optimalen Werkzeugeinsatz und hohe Werkzeugstandzeiten. Bild: COSCOM
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Aktuell
Trends und Technologien
KISSSOFT MSC.SOFTWARE
Applikationen für nichtlineare Berechnungen
Bild: MSC.Software
MSC.Software stellt für sein Finite-Elemente-(FE-)Berechnungsprogramm Marc einen Satz von Zusatzapplikationen vor. Diese Applikationen steigern die Effizienz des CAE-Einsatzes deutlich.
Entwickelt und verkauft werden die Programme vom IWF Ingenieurbüro Großmann, Partner und Reseller von MSC.Software. Marc gehört seit Jahren zu den Lösungen für implizite nichtlineare FE-Analysen. Zusammen mit dem Pre-/Postprozessor Mentat bietet das Programm eine Komplettlösung, die hochkomplexe nichtlineare Aufgabenstellungen lösen kann. Die Abarbeitung dieser komplexen Aufgaben oder umfangreicher Variantenrechnungen kann jedoch sehr viel Zeit in Anspruch nehmen. Um dabei vorhandene Hard- und Software-
Ressourcen optimal zu nutzen, werden zeitintensive Simulationen möglichst in arbeitsfreien Zeiten abgearbeitet, zum Beispiel nachts oder an Wochenenden. Ziel ist, nach einem Wochenende am Montagmorgen möglichst viele Ergebnisse vorzufinden. Allerdings kommt es nicht selten zu vorzeitigen Programmabbrüchen. Diese Unterbrechungen werden durch Eingabefehler in der Input-Datei oder durch das Erreichen bestimmter Abbruchkriterien verursacht. Die Erstellung der entsprechenden Input-Dateien ist recht aufwändig. Dies trifft besonders auf Variantenrechnungen mit vielen Variationsparametern zu. Deshalb hat IWF, selbst seit 15 Jahren Marc-Anwender, entsprechende Applikationen entwickelt. Derzeit sind die IWF-Programme, deren Preis im Paket unter 1.000 Euro liegt, als Einzelplatz-Lizenzen für Windows 2000, Windows XP und für Windows 7 verfügbar. Selbstverständlich sind die Tools auch einzeln erhältlich. Eine LinuxVersion wird angedacht.
Neues Release mit Highlights Im KISSsoft-Release 03/2011 wurden etliche Neuerungen implementiert – unter anderem folgende Highlights: In der Kontaktanalyse wird der Breitenlastfaktor KHb nach ISO 6336-1, Anhang E, gerechnet. Für einen vorgegebenen Bereich von Profil- und Flankenlinienkorrekturen werden alle Varianten automatisch auf beispielsweise Lastverteilung, Drehwegabweichung sowie Spannungsverlauf analysiert. Die Ergebnisse der Kontaktanalyse sind neu auch auf der Flanke der Zahnräder dargestellt. Planetenstufen werden zudem in einem Schritt gerechnet und die Drehwegabweichung wird für das System bestimmt. Im neuen Release lassen sich auch spiralverzahnte Kegelräder als exaktes 3D-Modell darstellen und in eine STEP-Datei exportieren. Dabei werden die Kegelfor-
men nach Klingelnberg und Gleason unterstützt. Bei den Kronenrädern ist neu in den 3D-Modellen auch ein Achsversatz und ein Achswinkel ungleich 90 Grad möglich. Und außerdem werden nun Globoid-Schneckenräder exakt erzeugt. Was die Lagerberechnung betrifft, steht nun ein neues Modul zur Verfügung, das es unter anderem erlaubt, die einzelnen Lager direkt mit der Methode der inneren Geometrie zu berechnen, ohne dass zuvor eine Welle definiert werden muss. Darüber hinaus lassen sich Verkippen und Deformationen der Laufringe sowie eine Vorspannung der Lager über eine Kraft berücksichtigen. Die Profilierung der Lagerrollen kann vom Benutzer frei definiert werden. KENNZIFFER: DEM22413
Die Profilierung der Lagerrollen kann vom Benutzer frei definiert werden. Bild: KISSsoft
KENNZIFFER: DEM22412
RAPID-PROTOT YPING- UND RAPID-MANUFAC TURING-ANBIETER STRATASYS
Weniger Abfall dank Umwelt-Initiative Stratasys wird seine vergangenes Jahr gestartete Umweltschutzinitiative um zwei Programme erweitern. Die Programme umfassen den Ausbau des Recycling-Programms für Trägermaterialien und die Verwendung des Reinigungsmittels Ecoworks für alle Support-Reinigungssysteme, die das Unternehmen anbietet.
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Bereits seit fünf Jahren offeriert Stratasys ein formloses Recycling-Programm für Verbrauchsmaterialien aus Kunststoff. Das Programm wurde jetzt überarbeitet, um mehr Kunden mit Dimension-3DDruckern und Fortus-3D-Produktionssystemen für das Recycling-Angebot zu gewinnen. Das Programm ermöglicht Kunden, Materialspulen, Kartuschen
und Kanister zur Erneuerung und Wiederverwendung ans Werk zurückzusenden und damit zur Abfallvermeidung beizutragen. Außerdem gibt es eine intuitive Website, über die Kunden schnell und unkompliziert ein Etikett für die Rücksendung zum Werk erhalten. KENNZIFFER: DEM22414
Trends und Technologien
3D-CAD Daten dreidimensional drucken
OBJET ERWEITERT MÖGLICHKEITEN DES 3D-DRUCKS
Fortschritte in Materialien Objet Geometries verkündet die kommerzielle Einführung seiner drei neuesten Materialien: ein neues ABS-ähnliches Digital Material (RGD5160-DM), ein neues klar transparentes Material (Objet VeroClear) und eine neue Ergänzung der Objet-Vero-Familie, Objet VeroWhitePlus. Mit diesen drei Neuzugängen steigt die Anzahl der 3D-Druckmaterialien von Objet auf insgesamt 65, darunter 51 Verbundstoffe (Digital Materials), die für verschiedenste Rapid-PrototypingZwecke verwendet werden können und dabei sämtliche Gebiete von der realitätsgetreuen Produktvisualisierung bis zu erweiterten Funktionsprüfungen abdecken. Das ABS-ähnliche Digital Material von Objet verfügt über eine hohe Schlagfestigkeit (65–80 J/m oder 1,22 bis1,50 ft lb/in) und hohe Temperaturbeständigkeit (65 beziehungsweise 90 Grad Celsius nach einer thermischen
Nachbehandlung) und ist somit ideal für Hersteller und Ingenieure, die Produkte aus ABS-ähnlichen technischen Kunststoffen funktionsgemäß simulieren möchten, darunter Teile mit Schnappverbindungen, widerstandsfähige und bewegliche Teile sowie Produkte, die Fallprüfungen erfordern. Das Objet-Clear-Material vereint optische und visuelle Transparenz mit guter Formbeständigkeit und ermöglicht Konstrukteuren, PMMA in glasähnlichen Anwendungen wie Beleuchtungsgehäuse, Linsen und Kosmetikbehälter zu simulieren. Das universell einsetzbare Material Objet VeroWhitePlus eignet sich für Passform- und Formprüfungen in vielen verschiedenen Branchen sowie für die Validierung von Modellkonstruktionen. KENNZIFFER: DEM22415
Das ABS-ähnliche Digital Material von Objet verfügt über eine hohe Schlagfestigkeit. Bild: Objet
3D-Drucker 3D-Modelle schnell, sauber, günstig, in Farbe ausdrucken
www.zprinter.de
Viewer Performance native-3D CAD-Viewer Viewer für Präsentation und CAD-Animation N Universalviewer 2D + 3D N freie 3D CAD-Viewer N Autoren-Werkzeuge N Publishing N N
Professionelle 2D Drucklösungen für CAD/GIS und Grafik
PTC
Windchill 10.0 mit vergrößertem Kundennutzen PTC ermöglicht es Fertigungsunternehmen, mit der neue Version seiner Product-Lifecycle-Management-(PLM-) Lösung Windchill 10.0 nun zusätzliche Phasen des Produktlebenszyklus abzudecken. Die PTC-Suiten InSight für Produktanalytik und Relex für das Qualitätsmanagement werden in Windchill integriert und in der Produktanalytik um maßgeblich erweiterte Funktionen wie die Analyse der Produktkosten und die CO2-Analyse ausgebaut. Im Qualitätsmanagement wird die Suite um CAPA Korrektur- und Vorbeugemaßnahmen erweitert. Anwender können ihre Stücklisten effizienter erstellen, verwalten und überprü-
fen. Die Software erlaubt Verknüpfungen über verschiedene Produktstrukturbereiche und -ansichten, so dass der gesamte Lebenszyklus eines Produkts erfasst wird. Zudem bietet PTC über die gesamte Windchill-Lösung hinweg eine nachhaltig vereinfachte Bedienoberfläche, neue Funktionen für die Konfiguration und eine verbesserte Systemverwaltung. Die einfachere Bedienung und Verwaltung erschließt einen noch breiteren Anwenderkreis im Unternehmen, so dass mehr Mitarbeiter von den Vorteilen von Windchill profitieren können. KENNZIFFER: DEM22416
24. - 25. Mai 2011 in Erfurt Halle 2, Stand 2-211
www.kisters.de E-mail:
[email protected] Tel.: 0241 9671-111
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Aktuell
Autodesk-Mechanik-Softwareportfolio 2012
NEUE LÖSUNGEN FÜR DAS DIGITAL PROTOT YPING
Pakete für Konstrukteure Autodesk führt sein neues 3D-Lösungsportfolio für den Bereich Mechanik und Maschinenbau ein. Dazu zählt auch die neue Autodesk Product Design Suite, mit der sich sämtliche Autodesk-Konstruktions-, Visualisierungs- und Simulationslösungen einfacher einführen, anwenden und verwalten lassen sollen.
T
raditionell stellt Autodesk im Frühjahr seine neuen Produktversionen vor. Neu ist dieses Jahr die Autodesk Product Design Suite, eine umfassende und kostengünstige Konstruktionslösung für die Entwicklung und Fertigung von Produkten. Die neue Suite, in der die wichtigsten Autodesk-Planungs-, Visualisierungs- und Simulationslösungen vereint sind, sorgt für die nötige Flexibilität, um Innovationen in die Realität umzusetzen und von den ersten Konzepten bis hin zur kompletten Konstruktion und Simulation schneller auf sich ändernde Geschäftsanforderungen zu reagieren. Die Autodesk Product Design Suite soll sich einfacher anwenden, pflegen und verwalten lassen als die jeweiligen Einzelprodukte. Autodesk bietet drei Editionen der Product Design Suite an: • Product Design Suite Standard: AutoCAD Mechanical, Autodesk Showcase, Autodesk SketchBook Designer, Autodesk Vault und Autodesk Mudbox. • Product Design Suite Premium: Enthält neben allen Lösungen der Standard Edition zusätzlich Autodesk Inventor und Autodesk 3ds Max Design.
• Product Design Suite Ultimate: Enthält alle Lösungen der Premium Edition sowie zusätzlich Autodesk Inventor Professional und Autodesk Alias Design. Die 2010 vorgestellte und in diesem Jahr aktualisierte Autodesk Factory Design Suite 2012 ist eine Fabriklayout- und Optimierungssoftware, mit der sich digitale Fabrikmodelle als Entscheidungsgrundlage für den geplanten Produktionsbetrieb erstellen lassen. Die Suite beinhaltet fabrikspezifische Funktionen in AutoCAD Architecture und in Autodesk Inventor, die sie mit den Visualisierungs- und Analysefunktionen von Autodesk Navisworks sowie den Lösungen von Autodesk Vault für eine effiziente Zusammenarbeit von Arbeitsgruppen kombiniert. Ergänzt wird die Suite in der 2012-Version durch AutoCAD Mechanical zur Beschleunigung mechanischer CAD-Konstruktionsanwendungen, durch Autodesk 3ds Max Design und Showcase, die zur Vereinfachung von Kommunikationsprozessen und Ausschreibungsverfahren beitragen.
Neue Spielregeln für nachhaltige Produktentwicklung Die strategische Partnerschaft zwischen Autodesk und Granta Design Ltd. hat zu einer Integration neuer Konstruktionsmethoden in Autodesk Inventor 2012 geführt. Damit können Konstrukteure die Umweltverträglichkeit eines geplanten Produkts beurteilen und ihre Entwicklungsentscheidungen unter stärkerer Berücksichtigung Die Autodesk Product Design Suite 2012 ist eine neue, umfassende Lösung für die digitale Produktentwicklung (Digital Prototyping). Diese Suite enthält die wichtigsten AutodeskCAD-, Visualisierungs- und Simulationslösungen für den Bereich Mechanik und Maschinenbau. Bild: Autodesk
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von Nachhaltigkeitsaspekten treffen. Der neue Eco Materials Adviser in Inventor 2012 integriert Anforderungen einer nachhaltigen Produktentwicklung bereits früh im Prozess – also dann, wenn sie die größte Rolle spielen. So kann der Hersteller eine optimale Materialwahl treffen, ohne Kompromisse bei den Kosten oder der Qualität eingehen zu müssen. Unterstützt durch die umfassende Materialdatenbank von Granta hilft der Eco Materials Adviser nicht nur bei der Materialwahl, sondern erzeugt auch fundierte Berichte, mit denen die Ingenieure die Vorteile ihrer nachhaltigen Konstruktionsentscheidungen entsprechend kommunizieren können.
Autodesk Inventor Fusion als Anwendung Nach dem gelungenen Start als Technology Preview auf den Autodesk Labs folgt jetzt das Debüt von Autodesk Inventor Fusion in der Praxis. Die Lösung ist ab sofort ohne Aufpreis als zusätzliche Anwendung in Autodesk Alias Design sowie Alias Automotive, Autodesk Inventor, Autodesk Moldflow, Autodesk Simulation und AutoCAD-Produkten enthalten. Inventor Fusion kombiniert die 3D-Modellierung mit der Flexibilität der direkten Modellierung, mit der sich Konstruktionsänderungen schnell umsetzen lassen. Sie vereint direkte und parametrische Workflows in einem einzigen digitalen Modell, das in Autodesk Inventor erstellt wird. Neben der Autodesk Product Design Suite bieten auch die anderen Produkte des Autodesk-Manufacturing-Portfolios 2012 zahlreiche neue Funktionen, egal ob für Entwurf, Konstruktion, Fertigung rt oder technische Dokumentation. KENNZIFFER: DEM22434
BLECHEXPO 2011 IN STUTTGART
Eine Dekade moderne Blechbearbeitung
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omplett ausgebucht sind die 10. BLECHexpo und 3. SCHWEISStec im Juni 2011. Verteilt sind die Messen in diesem Jahr auf die zur Verfügung stehenden Hallen 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9, da wegen der zur selben Zeit stattfindenden Veranstaltung „Deutsche Kinder- und Jugend-Hilfstage die Hallen 1 und 2 diesmal noch nicht nutzbar sind. Wie bereits bekannt, finden die beiden Komplementär-Fachmessen BLECHexpo und SCHWEISStec vom 6. bis zum 9. Juni statt. Zusammen bilden mehr als 900 Aussteller (über 800 zur BLECHexpo und rund 100 zur SCHWEISSTec) alle relevanten Technologien entlang der Prozesskette für die effiziente Blechbearbeitung ab, und zwar vom Handling des Rohmaterials bis zum Fügen von Blech- oder Profilund Rohrteilen zu Baugruppen. Auf besonderen Wunsch des Ausstellerbeirats
der SCHWEISStec wurde für die nächste, also dann 3. SCHWEISStec die absolut fachbezogene Ausweitung der Nomenklatur um den Themenbereich mechanische Befestigungs- und Verbindungstechnologien beschlossen. Damit wird das Angebot den neuen Anforderungen beim Fügen und Verbinden moderner Werkstoffe und von Hybridmaterialien gerecht. Denn beispielsweise Kombinationen aus hochfesten Stahlblechen mit Beschichtung oder erstrecht innovative Hybridlösungen von Stahl- und Alublechen lassen sich vielfach nicht mehr thermisch, sondern nur noch mechanisch durch Druckfügen (Clinchen), Nieten, Schrauben usw. sicher und dabei auch rationell verbinden. Wenn nicht alle Anzeichen trügen, steuert das FachmessenDuo 10. BLECHexpo und 3. SCHWEISStec auf eine Rekordveranstaltung mit rund
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Aktuell
Messen
1.000 Ausstellern zu. Damit wäre die nutzbare Ausstellungsfläche von rund 70.000 Quadratmetern (brutto) komplett ausgebucht. Die BLECHexpo wie die SCHWEISStec finden so oder so gerade zur rechten Zeit statt. Denn nachdem die produzierenden Unternehmen in der Krise ihre Hausaufgaben bei Innovationsförderung und neuen Produkten gemacht haben, stehen jetzt wieder die Themen Energieeffizienz und Produktivitätssteigerung im Vordergrund und dafür bieten die beiden wichtigsten Branchen-Fachmessen des Jahres 2011 ein rundes Lösungsportfolio. Ab sofort bekommt die BLECHexpo Unterstützung. Das private Messeunternehmen P.E. Schall GmbH & Co. KG, Frickenhausen, und der VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken), Frankfurt am Main, geben bekannt, dass der VDW bereits in diesem Jahr die ideelle Trägerschaft für die bw BLECHexpo übernimmt. KENNZIFFER: DEM22445
„INTERTECH“ 2011 EXKLUSIV IN DORNBIRN
Ab Mai 2011 findet die 21. „intertech“, die größte und bedeutendste Technologie-Messe der Region, exklusiv in Dornbirn statt. Bislang haben sich die Standorte Dornbirn, Friedrichshafen und St. Gallen abgewechselt. „Mit der intertech bieten wir Entscheidungsträgern eine in der Region einzigartige Kommunikationsplattform rund um Technologie und Innovation an. Es freut uns, dass wir eine hochkarätige und seit zwei Jahrzehnten erfolgreiche Messe exklusiv nach Dornbirn holen konnten“, informiert MesseGeschäftsführer Dietmar Stefani und führt weiter aus: „Wir haben die Chance, die intertech an diesem Standort als größten Technologie-Treffpunkt in der Region weiterzuentwickeln. Durch den exklusiven Standort erwarten wir eine höhere Besucherfrequenz, was wiederum den Ausstellern zugute kommt.“ Die Fachmesse bietet „Technologie-Gespräche“ zu branchenaktuellen Themen, eine Wirtschaftsveranstaltung mit Workshops, Vorträgen und Podiumsdiskussionen sowie die Sonderausstellung „Alternative Energieformen der Zukunft“. Diese neuen Angebote richten sich vor allem an kleine und mittlere Unternehmen, die sich auch untereinander vernetzen und zudem Interessantes und Wissenswertes mitnehmen können. Darüber hinaus zu sehen: Auf etwa 120 Quadratmetern zeigt eine komplette Prozesskette von spezialisierten Hightech-Unternehmen die Trends bei Fertigungslösungen, Maschinen und Werkzeugen. Zum ersten Mal findet am 19. Mai im Rahmen der intertech das „KMU-Technologieforum“ statt. Die Veranstaltung hat zum Ziel, Trendsetter und Impulsgeber vor allem für technologiegetriebene kleine und mittlere Unternehmen (KMU) und Organisationen bw zu sein. KENNZIFFER: DEM22446
Gewichtsprobleme? Mit HyperWorks zum Idealgewicht! Durch die frühe Anwendung von Simulationsmethoden in der Produktentwicklung lassen sich Gewicht und Materialkosten senken. HyperWorks bietet Ihnen mit OptiStruct und HyperShape/CATIA Werkzeuge, mit denen Sie Ihr Bauteil bereits in der Konzeptphase auf Idealgewicht bringen können. Wie Sie mit HyperWorks Ihre Konstruktion gewichtsoptimieren können, erfahren Sie unter: www.altairhyperworks.de/gewichtsoptimierung oder +49 (0) 7031 62080.
Informieren Sie sich unter www.altair.de/events über unsere aktuellen Events, Informationstage, Messen und Webinare.
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Bild: © Oliver Klimek- Fotolia.com, © Clivia - Fotolia.com, © Altair
Technologie-Messe im dritten Jahrzehnt
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Veranstaltungskalender
Aktuell
Wenn Sie in diesem Bereich eine Ihrer Veranstaltungen platzieren möchten, wenden Sie sich bitte an Frau Maike Gundermann, Tel. 0 63 41/3 89 10 21 (PLZ 46000-79999 + Ausland), Frau Martina Summer, Tel. 0 81 06/3 06-1 64 (PLZ 00000-45999, 80000-99999).
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Anbieter
Firma/Anschrift
Schwerpunkte
Termine
Schwindt CAD/CAMTechnologie GmbH Callenberger Str. 8 96450 Coburg Tel.: 0 95 61 - 55 60-0 Fax: 0 95 61 - 55 60-10 E-Mail:
[email protected] Internet: www.schwindt.eu
Ihr Dienstleister für CATIA und PLM
Aktuelle Termine und Orte finden Sie unter www.schwindt.eu
Transcat PLM GmbH Am Sandfeld 11c 76149 Karlsruhe Tel.: +49 7 21 - 9 70 43 - 0 Fax: +49 7 21 - 9 70 43 - 9 71
[email protected] www.transcat-plm.com
11. CATIA FEM Usermeeting am 12. Mai 2011 in Karlsruhe Das Forum hat sich als DIE Informationsquelle für CATIA-FEM Anwender aus Europa etabliert, hier werden die neuesten Entwicklungen der FE-Analyse in CATIA V5 und V6 gezeigt. Composite Roadshow am 11.05. in Stade und am 17.05 in Stuttgart. Workshop „APP – Anforderungs-, Projekt- und Programm-Management“ in Dortmund und Karlsruhe. Workshop „Produktivitätssteigerung und Kostenminimierung mit CATIA NC in der Fertigung“ in Dortmund und Karlsruhe.
Hier die nächsten CATIA Kurse: CATIA V5 Detail & Drafting CATIA V5 NC Prismatic & Surface Machining CATIA V5 Basiskurs Kostenlose CATIA Thementage: CATIA Automobilzulieferer CATIA Prismatic & Surface Machining
oder auf Anfrage unter Freecall: 0800-CATIAV6
weitere kostenfreie Webseminare zu wichtigen Themen rund um CATIA, ENOVIA, SIMULIA, 3DVIA Composer Infos und Anmeldung unter www.transcat-plm.com/ vera
10000-80000
00000+80000
00000-99999+A+CH
00000-99999
Infos und Anmeldung unter www.transcat-plm.com/vera CADFEM GmbH ANSYS Competence Center FEM Marktplatz 2 85567 Grafing b. München Tel.: +49 (0)8092-7005-0 Fax: +49 (0)8092-7005-77 E-Mail:
[email protected] Internet: www.cadfem.de
Technische Informationstage ANSYS Strukturmechanik Von Ingenieur zu Ingenieur und anhand von Beispielen aus der Praxis vermitteln die Veranstaltungen einen technischen Überblick über die Simulationsmöglichkeiten des Programms ANSYS in verschiedenen strukturmechanischen Anwendungsbereichen. Die Teilnahme ist kostenfrei. www.cadfem.de/strukturmechanik
16. Juni 2011 in Wels (A)
COMSOL Multiphysics GmbH Berliner Straße 4 37073 Göttingen Tel.: +49-(0)551-99721-0 Fax: +49-(0)551-99721-29 E-Mail:
[email protected] Internet: www.comsol.de
COMSOL Multiphysics Workshops und Trainingskurse Unsere Software ist ein Werkzeug für virtuelle Produktentwicklung basierend auf der Finite-Elemente-Methode. In unseren Veranstaltungen erlernen Sie verschiedene Modellierungstechniken und erstellen selbständig Simulationsmodelle. Wir zeigen Ihnen, wie Sie COMSOL Multiphysics effektiv und produktiv für Ihr eigenes Aufgabengebiet einsetzen können. Im Mittelpunkt stehen die vielfältigen Möglichkeiten, physikalische Phänomene miteinander zu koppeln.
Einführung in die Multiphysik-Simulation: www.comsol.de/events
CFturbo® Software & Engineering GmbH Unterer Kreuzweg 1 01097 Dresden Tel.: 0351 / 40 79 04 - 79 Fax: 0351 / 40 79 04 - 80 E-Mail:
[email protected] Internet: www.cfturbo.de
Die CFturbo® Software & Engineering GmbH ist ein Dienstleistungs- und Softwareunternehmen mit Hauptsitz in Dresden und einem Büro in München. Tätigkeitsschwerpunkte sind CAEBerechnungs- und Entwicklungsdienstleistungen auf dem Gebiet der Turbomaschinen. Dazu gehören Auslegung, Entwurf, Simulation - insbesondere CFD und FEM, Optimierung, Prototypenbau und Konstruktion von Turboladern, Turbinen, Verdichtern, Ventilatoren, Gebläsen und Pumpen. Die Firma entwickelt und vermarktet das Turbomaschinen-Entwurfsprogramm CFturbo® und führt kundenspezifische Softwareentwicklungen durch.
CFturbo®-Schulungen 18.05.2011, Dresden 22.06.2011, Dresden 06.07.2011, Dresden 24.08.2011, Dresden 14.09.2011, Dresden 12.10.2011, Dresden
CENIT Akademie Industriestraße 52-54 70565 Stuttgart Tel.: +49 711 7825-3393 Fax: +49 711 782544-4393 E-Mail:
[email protected] www.cenit.de/akademie
Die CENIT Akademie unterstütz Anwender, Führungskräfte und Administratoren im Produkt Lifecycle Management (PLM). Das Angebot umfasst Kurse in den Bereichen CATIA, PDM, NC, DELMIA, FEM sowie Systemadministration. Aber auch Branchenkurse für Automobil und Luftfahrt gehören zum Portfolio.
www.cenit.de/ akademie
statisch/dynamisch – linear/nichtlinear – implizit/explizit
17. Mai 2011 in Aachen 24. Mai 2011 in Berlin 06. Juli 2011 in München 12. Juli 2011 in Friedrichshafen 17. August 2011 in Hanau
Trainingskurse: www.comsol.de/training
http://www.cfturbo.de/ training.html
www.cenit.de/ webseminare
30000
Kostenlose Web-Seminare zu aktuellen PLM-Themen und Produkten. Beispielsweise zu Dymola, 3D VIA Composer uvm.
60000
+++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++
PLZ
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GOM - Gesellschaft für Optische Messtechnik mbH Mittelweg 7-8 38106 Braunschweig Tel.: +49 531 39029 0 Fax: +49 531 39029 15 E-Mail:
[email protected] Internet: www.gom.com
GOM Workshop „Industrielle 3D-Messtechnik in Kunststoff& Spritzgießerei-Prozessketten“ Die vollflächige Form- und Dimensionsanalyse garantiert eine schnellere Bauteilbemusterung sowie eine zielgerichtete Werkzeugkorrektur und reduziert dadurch Produktionsanlaufzeiten. Die serienbegleitende Produktionskontrolle ermöglicht die Trendanalyse und Prozesssicherung. Der GOM-Workshop wendet sich an alle Anwender aus den Bereichen Produktentwicklung, Konstruktion, Formen- & Werkzeugbau, Fertigungsleitung und Qualitätssicherung.
3D Form- und Maßkontrolle an Kunststoffteilen, Fehlererkennung an Elektroden und Werkzeugen, Schnellere Erstmusterprüfung, Effiziente Werkzeugkorrekturen, uvm. 08. Juni 2011 Frankfurt/Mörfelden Info und Anmeldung: www.gom.com/events
ESI Engineering System International GmbH Mergenthalerallee 15-21 65760 Eschborn Tel.: 06196 / 9583-0 Fax: 06196 / 9583-111 E-Mail:
[email protected] Internet: www.esi-group.com www.esigmbh.de
End-to-End Virtual Prototyping ESI unterstützt Kunden in ihrer Entwicklungsarbeit mit Software für die CAE-Simulation, Ingenieurdienstleistungen und Training. Mit hauseigenen Softwareprodukten und Dienstleistungen können auch nichtstandardisierte und z.B. disziplinübergreifende FE-Lösungen (Kopplungen) schnell und flexibel angeboten werden. Ein umfangreiches Schulungsprogramm mit regelmäßigen Standardschulungen sowie der Möglichkeit, kundenspezifische Schulungen und Dienstleistungen durchzuführen, garantieren eine effiziente Anwendung der Softwareprodukte in der Praxis.
ESI - User Foren 2011 • PAM-CRASH Forum 25.-26. Mai 2011 • VA One User Forum 8.-9. Juni 2011 • SYSWELD Forum 25.-26. Oktober 2011
Veranstaltungskalender
Termine
MSC.Software GmbH Am Moosfeld 13 81829 München Tel.: 089 / 431 987 0 Fax: 089 / 436 17 16 E-Mail:
[email protected] Internet: www.mscsoftware.com
Nastran, Adams & Marc User Meetings MSC.Software lädt alle Anwender zu deutschsprachigen User Meetings für Nastran, Adams und Marc ein. Sie erwarten interessante Anwendervorträge und themenbezogene Diskussionsgruppen. Nutzen Sie diese Gelegenheit für den fachlichen Dialog und die Diskussion mit Referenten, Anwendern und Entwicklern.
Nastran User Meeting 17. - 18. Mai 2011 Adams User Meeting 18. - 19. Mai 2011 Marc User Meeting 27. - 28. Oktober 2011 Veranstaltungsort: Hotel und Konferenzz. Dolce Andreas-Danzer-Weg 1 85716 M.-Unterschleissheim
Software Factory GmbH Parkring 4 85748 Garching bei München Tel.: 089 / 323 501-10 Fax: 089 / 323 501-53 E-Mail:
[email protected] Internet: www.sf.com
Workshops, Seminare und Consulting zu folgenden Themen:
Mehr Informationen unter http://pages.mscsoftware.com/D-UserMeetings2011.html
• Software-Entwicklung mit Pro/TOOLKIT und J-Link für Creo Elements/Pro • Anpassungen von Windchill • Migration von Pro/INTRALINK 3.x Datenbanken • Wanddickenprüfung in Creo Elements/Pro mit PE-WALLCHECK
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CH
Software Factory – die TOOLKIT | EXPERTEN für Creo Elements/Pro und Windchill PDMLink
• Entwicklerworkshop Pro/ TOOLKIT 27.06.-01.07.2011 • JLink Entwicklerworkshop 09.05.-13.05.2011 • Workshop Windchill Customization auf Anfrage • Inhouse Workshops a. A. Infos auf www.sf.com oder per Email an
[email protected] PlanetPTC Live, Las Vegas, USA, 12.-15. Juni 2011, Stand 225
KISSsoft AG Uetzikon 4 8634 Hombrechtikon Switzerland Tel.: +41 55 254 20 50 Fax: +41 55 254 20 51 E-Mail:
[email protected] Internet: www.KISSsoft.AG
Die KISSsoft-AG stellt Maschinenbau-Berechnungsprogramme für die Nachrechnung, Optimierung und Auslegung von Maschinenelementen (Wellen, Lagern, Zahnrädern, Schrauben, Federn, Passfedern, Press-Sitzen und anderen) her. Die KISSsoft-Software bietet auf der Grundlage von internationalen Berechnungsstandards (ISO, DIN, AGMA, FKM, VDI etc.) weitgehende Optimierungsmöglichkeiten. Die Anwendung erstreckt sich vom einfachen Maschinenelement bis zur automatischen Auslegung von kompletten Getrieben. Schnittstellen zu allen wichtigen CADs runden dieses Angebot ab.
24.-27.5. KISSsoft-Seminar in Wels (AT)
DSC Software AG Am Sandfeld 17 76149 Karlsruhe Tel.: 07 21/ 97 74-1 00 Fax: 07 21/ 97 74-1 01 E-Mail:
[email protected] Internet: www.dscsag.com
DSC Lösungen erweitern den Leistungsumfang von SAP in den Bereichen Product Lifecycle Management und DokumentenManagement um: • eine intuitive und effiziente Bedienoberfläche mit intelligenter Prozessunterstützung • die Integration von Produktentwicklung und Fertigungsplanung • zahlreiche praxisnahe Zusatzlösungen, Integrationen für CAx, Office und vieles mehr
Aktuelle Veranstaltungen finden Sie auf www.dscsag.de
ITI GmbH Webergasse 1 01067 Dresden Tel.: 0351/ 260 50 0 Fax: 0351/ 260 50 155 E-Mail:
[email protected] Internet: www.iti.de
ITI veranstaltet deutschlandweite SimulationX-Informationstage mit folgenden Schwerpunkten: • Modellierung pneumatischer Antriebe • Modellierung elektrischer Antriebe • Verknüpfung mit Modellen der Mehrkörpermechanik • ITI StateChart Designer • Erstellen von Komponentenmodellen • Modellaustausch, -export, -import • Dynamisches Verhalten hydraulischer Zylinderantriebe
Aktuelle Termine der SimulationX-Informationstage finden Sie unter www.iti.de/informationstag
PROCAD GmbH & Co. KG Vincenz-Prießnitz-Str. 3 76131 Karlsruhe Tel.: 07 21 / 96 56-5 E-Mail:
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PDM-Anwender zeigen Ihre PDM-Projekte PROCAD entwickelt das Produktdaten- und Dokumentenmanagement-System PRO.FILE und realisiert PLM-Lösungen. Diese sind bei ca. 800 Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus und in der Fertigungsindustrie erfolgreich im Einsatz. In der Veranstaltungsreihe „Teach at Tea Time“ stellen Anwender Ihre PLM-Projekte vor und berichten über ihre Erfahrungen und den Nutzen im Einsatz von PRO.FILE.
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ID-Consult - In der frühen Phase der Produktentwicklung werden 80% der künftigen Produktkosten festgelegt. Zur Absicherung der Erfolgspotenziale muss ein Tool die Kreativität der Entwicklungsmannschaft unterstützen und flexibel gegenüber Änderungen sein. Genau das sind die Stärken von METUS®. Die Visualisierungs- und Optimierungssoftware kommt bei der Konzeption variantenreicher und komplexer Produkte zum Einsatz und ermöglicht die einfache und flexible Strukturierung und Verknüpfung aller entwicklungsrelevanten Informationen und Daten. Integriert in PLM-Systeme wird eine nachhaltige Effizienzsteigerung in allen Stufen der Wertschöpfungskette erreicht.
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Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme!
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+++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++
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+++ Roadshows & Marketing +++ Roadshows & Marketing +++
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Usergroups & Messen
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Aktuell
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Im Fokus
Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
RAPID.TECH 2011 VOM 24. BIS 25. MAI IN ERFURT
Technologieplattform generativer Fertigungsverfahren Im Mai treffen sich bereits zum achten Mal Experten der Rapid-Technologie in Erfurt erneut zum Austausch über neueste Trends und Möglichkeiten generativer Fertigungsverfahren. Das Veranstaltungsprogramm spiegelt die Dynamik der übergreifenden Technologie wider. Mit dem ersten Fachforum „Luftfahrt“ erweitert sich in diesem Jahr das inhaltliche Tagungsspektrum um eine weitere Branche.
I
n der Automobilbranche, der Medizin- und Zahntechnik und auch in der Luftfahrtindustrie steigt die Nachfrage nach generativen Verfahren kontinuierlich. Gerade beim Flugzeugbau sind Teile mit geringem Eigengewicht bei gleichzeitiger Belastungsstärke und elektrischer Leitfähigkeit unentbehrlich. Die oft komplexen Strukturen dieser Bauteile oder die für ihren Einbau nötigen speziellen Montagewerkzeuge lassen sich mittels des additiven Manufacturing besonders effizient herstellen. Rund um die Fachmesse Rapid.Tech geben die Anwendertagung, die Fachforen „CAD/CAM und Rapid Prototyping in der Zahntechnik“, „Medizintechnik“, „Luftfahrt“ und der Konstrukteurstag einen aktuellen Überblick über den Stand und die Entwicklung von der Herstellung von Prototypen bis zur direkten Fertigung von Endprodukten und deren Komponenten. Der fachliche Berater der Rapid.Tech 2011, Prof. Dr. Andreas Gebhardt, freut sich besonders auf den Keynote-Speaker, den international renommierten Prof. Dr.Ing. Jürgen Gausemeier: „Professor Gausemeier vermag wie kaum ein zweiter das komplexe Thema in großer Tiefe aus der Perspektive der Informations- und Datentechnik, der Produktentwicklung und der Fertigungstechnik zu beleuchten. Ein Höhepunkt der Anwendertagung ist die Präsentation eines feinfühligen Roboterarms, hergestellt nach dem Vorbild des Elefantenrüssels. Die einzelnen StrukturElemente des flexiblen Arms sind generativ gefertigt. Andrzej Grzesiak vom
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Fraunhofer IPA stellt das Projekt im Rahmen der Tagung vor. Auf der zweitägigen Anwendertagung werden aktuelle Entwicklungen der generativen Fertigung behandelt. Schwerpunkte bilden neue Ansätze und Materialien sowie neue Verfahren und Trends. Die Sicherung und Optimierung der Qualität im Herstellungsprozess und seine Wirtschaftlichkeit werden ebenso erörtert, wie die Kombination des Additive Manufacturing mit Abformverfahren und bestimmten Folgeprozessen. Die Herstellung digitaler Schnarcherschienen erläutert Jörg Bressem im zahntechnischen Fachforum: „Ziel ist es, präzise auf die individuellen Gegebenheiten gefertigte Schienen herzustellen, die komfortabel und langlebig sind, und das im preislichen Rahmen konventionell produzierter Produkte.“ Sinkende Stückkosten bei der Herstellung medizinischer Implantate dank generativer Fertigung ist auch ein wichtiges Thema im Fachforum „Medizintechnik“. Es präsentiert außerdem neue Funktionen von Endoprothesen und allgemein neue Anwendungen generativer Fertigungsverfahren. Die innovative Luft- und Raumfahrt erhält in diesem Jahr erstmals ein eigenes Forum auf der Rapid.Tech. Die Experten werden sich dort aus Sicht der Maschinenhersteller mit Veränderungen und Anwendungen befassen. In einem weiteren Themenblock kommt die Sicht der Anwender zu Wort. Praktische Beispiele, das Thema „additive Fertigungstechnologie bei Trieb-
werken und Strukturen“ und ein Blick voraus auf künftige Trends und Entwicklungen runden das Fachforum „Luftfahrt“ ab. Die verbesserten Genauigkeiten, die optimierten Bauteil-Qualitäten und die enorm gewachsene Materialpalette machen die direkte Fertigung mittels generativer Verfahren für immer mehr Branchen interessant. Die diesjährige Rapid.Tech bildet diese Entwicklung ab und bietet sowohl „alten Hasen“ wie auch Einsteigern zahlreiche Möglichkeiten, ihre Kenntnisse und Kontakte zu erweitern. Für NichtFachleute und Newcomer wird in diesem Jahr erstmals eine Pre-Session „Einführung in die Generative Fertigungstechnik“ am 23. Mai veranstaltet, um den Einstieg in das Tagungsprogramm und das Verständnis der Exponate zu erleichtern. Der Nachwuchs erhält beim insgesamt mit 6.000 Euro dotierten 5. STUDENT DESIGN AWARD for Rapid Manufacturing die Chance, durch kreativen Umgang mit generativen Fertigungsverfahren auf sich aufmerksam zu machen. Neben dem Preisgeld lockt die Aussicht, mit renommierten Designern und Konstrukteuren verschiedenster Branchen in Kontakt zu kommen. Das Programm der Fachmesse und Anwendertagung Rapid.Tech inklusive des Konstrukteurstages, der Fachforen und den Informationen zum STUDENT DESIGN AWARD stehen im Internet unter www.rapidtech.de zum Download zur bw Verfügung. KENNZIFFER: DEM22441
Im Fokus
Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
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HIGHLIGHTS ZUR MESSE RAPID.TECH IN ERFURT
Rapid-Markt gewinnt an Reife und Umfang
V O N P R O F. D R . - I N G . A N D R E A S G E B H A R D T
Die Rapid.Tech hat sich seit ihrem Debüt im Jahre 2004 dem Additive Manufacturing, also der direkten digitalen Produktion von Bauteilen und Produkten, verschrieben. Was vor acht Jahren noch visionär anmutete, wird mehr und mehr ein Element des Alltags. Es lassen sich drei Nutzergruppen mit unterschiedlichen Anforderungen erkennen. Hieraus ergeben sich drei Preisklassen von Maschinen für Additive Manufacturing, die diesen Anforderungen entsprechen und eine ständig wachsende Materialpalette zur Verfügung stellen.
D
ie Baumaterialien für die schnelle Fertigung in Schichtbauweise wurden in der Breite und in der Qualität deutlich verbessert. Metalle, Keramiken (und Gießereisande) und immer neue Kunststoffe sind verfügbar und ermöglichen technisch und ökonomisch erfolgreiche Branchenlösungen. Auch die Palette der Maschinen wird breiter und fokussiert auf drei Kundengruppen: 1. Den industriellen professionellen Nutzer, der als Dienstleister, im eigenen Entwicklungsbereich oder in der eigenen Fertigung eine große Anzahl von Bauteilen herstellt. Er erwartet leistungsfähige, zuverlässige und möglichst kontinuierlich laufende Maschinen, die reproduzierbar gute Bauteile mit hoher Produktivität herstellen. Ein Beispiel ist die großformatige Anlage Voxeljet VX 4000 zur Herstellung von Formen aus Partikelmaterial, vor allem aus Gießereisanden. 2. Den professionellen Nutzer, der eher im Bereich Prototyping, aber auch im Manufacturing angesiedelt ist, eine geringere Anzahl von Bauteile benötigt und vor allem auch aus Kostengründen bereit ist, mehr manuelle Arbeit in Kauf zu nehmen. In diese Kategorie fallen auch branchenspezifische Entwicklungen wie die Laserschmelzanlage für die Dentaltechnik, die Concept Mlab.
Die Familie der Polymerdrucker der Firma Objet, die auch zur Gruppe 2 zu zählen sind, haben mit der Objet24 und der Objet30 zwei neue Mitglieder erhalten, die das Programm nach unten abrunden und die Brücke zur Gruppe 3 darstellen: 3. Den semi-professionellen und den privaten Nutzer, der in einer generativen Maschine ein nützliches Werkzeug sieht, um seine Arbeit durch gelegentlich unterstützend eingesetzte Modelle oder Bauteile wirk-
sam voranzubringen. Ihm kommt es weniger auf perfekte Modelle an als vielmehr darauf, schnell und preiswert zu 3D-Bauteilen zu gelangen. Dafür ist er bereit, neben der eingeschränkten Modellqualität auch manuelle Arbeit zu akzeptieren. Die Maschinen werden häufig als 3DDrucker, im untersten Marktsegment auch Fabber (Abkürzung von Fabricator) bezeichnet. Für alle drei Nutzergruppen gibt es Maschinen, die unterschiedlichen Prinzipien
Anlage zum Bauen von Formen aus Partikelmaterial, vor allem aus Gießereisanden. Bauraum: 4 x 2 x 1 Meter. Bild: Voxeljet
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Im Fokus
Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
Maschinen und Verfahren
Concept Mlab, Laserschmelzanlage für die Dentaltechnik. Bild: Concept Laser
folgen und verschiedene Materialien verarbeiten. Sie können grob drei Preisklassen zugeordnet werden: 1. über 100.000 bis 600.000 Euro und darüber hinaus. 2. Von 20.000 bis 100.000 Euro und 3. ab etwa 2000 bis 15.000 Euro
Fabbing Die Gruppe der Fabber entwickelt sich dank der neuen internetbasierten Kommunikationsplattformen wie Blogs und sozialen Netzwerken vor allem unter jungen Leuten extrem schnell und begründet einen der großen aktuellen Trends. Bausätze zum Selbstbau, Open-SourceAnsätze, bei denen Maschinen preiswert dadurch entstehen, dass zumindest wesentliche Teile selbst gebaut werden, die zu ihrem Aufbau notwendig sind (RepRap) und eine erwartete Verschiebung der Preise kommerzieller Maschinen unter die 5.000-Euro-Marke sind die Treiber, die das Thema in die Breite tragen. Allerdings muss man bei den Bauteilqualitäten gelegentlich recht große Abstriche machen. Eine Brücke zwischen den für viele immer noch zu teuren Maschinen und den Anwendern schlagen im Internet etablierte „digitale Fabriken“. Sie stellen Daten zum Download zur Verfügung und ermöglichen jedermann die Herstellung entsprechender oder auch selbst entworfener Bauteile. Wie das geht, stellt Alphacam im „Fabberhouse“ vor (siehe Kasten).
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Kern des Additive Manufacturing sind nach wie vor die Maschinen. Die oben schon vorgestellte Voxeljet VX 4000 ist eher ein Produktionssystem als eine generative Maschine. Sie weist einen Bauraum von 4 x 2 x 1 Meter auf. Die komplette Anlage erreicht damit bei 7 Metern Höhe und 4 Metern Breite eine Gesamtlänge von rund 20 Metern und gehört direkt in das industrielle Umfeld. Um diese Kapazität effektiv nutzen zu können, wurde die Baugeschwindigkeit gegenüber den Standardmaschinen auf das Dreifache gesteigert. Dazu wurde ein Druckkopf entwickelt, der die 120 Mikrometer dicke Schicht in nur zwei Überfahrten auf den gesamten Bauraumquerschnitt aufbringt. Das System kann ein großes, aber auch viele Einzelteile auf separat zu handhabenden Bauplattformen herstellen und ist auf einen Dreischichtbetrieb ausgelegt. Die beiden Polymerdrucker Objet24 und Objet30 zeigen die andere Entwicklungsrichtung, das Downsizing.
Materialien und Prozesse Mit neuen Materialien, einem hochtransparenten und einem hochtemperaturtauglichen, kommt Objet zudem dringenden Kundenwünschen nach. Cypress Technology System widmet sich einem alten und sehr wichtigen Material, mit dem aber viele dennoch nicht recht glücklich sind, dem Polyamid PA12. Als PA12/CS++ wird es mit erhöhter Stabilität, Dichtigkeit, Druckfestigkeit und Temperaturstabilität vorgestellt. Cypress ist zudem in der Lage, PA12 in vielen Farben, darunter auch Schwarz, einzufärben. Ebenfalls in die Prozesskette „Manufacturing“ reiht die Indutherm Erwärmungsanlagen GmbH ihren auf generativ gefertigten Urmodellen basierenden Feingussprozess und die dazu notwendige Ofentechnologie ein. Die G.W.P. Manufacturing Services AG stellt mit PROTO DIE ein neues, auf einem modularen Werkzeugkonzept aufbauendes Verfahren für druckgegossene Prototypen mit Serieneigenschaften vor, das allerdings bislang nur als Dienstleistung genutzt werden kann.
Management und Qualität von Prozessen Materialise zeigt Magics e-Solution Suite Communication für das Management von additiven Fertigungsprozessen. Es inte-
griert die bewährte Magics-RP-Software, die nun schon in der Version 15 und mit vielen speziellen Features angeboten wird, etwa für die Optimierung von Metallbauteilen, sowie die Magics-e-RP-Software für die gesamte Produktionsplanung. Darin können die E-Tools eingebaut werden. Sie bieten automatisierte Lösungen etwa für die Generierung von Stützstrukturen (e-Stage), die Beschriftung (e-Label), das
„Fabberhouse“ – 3D-Drucken für jedermann Rapid-Prototyping-Spezialist alphacam bietet mit Fabberhouse einen neuen Service, der es jedem ermöglicht, einfach und preisgünstig individuelle Rapid-Prototyping-Teile zu bestellen. alphacam fertigt auf den 3D-Druckern Dimension SST 1200es und HP Designjet 3D Printer hochwertige, stabile Bauteile aus elfenbeinfarbenem ABS-Kunststoff. An Fabberhouse-Terminals können selbsterstellte 3D-Datensätze im STLFormat selbst zum Ausdruck vorbereitet werden. In der bis Mitte 2011 dauernden Pilotphase ist dies möglich am Firmensitz in Schorndorf oder an derzeit über 200 Schulen, Hochschulen und Instituten, die Dimension- und HP-Designjet-3D-Drucker im Einsatz haben. Die erzeugten so genannten cmb-Dateien können schließlich online an den Webservice auf www. fabberhouse.de für Angebot und Bestellung gesendet werden. Die Datensätze im bekannten STL-Format werden zum Beispiel auf einem USB-Stick abgespeichert mitgebracht und am Terminal einfach in cmb-Arbeitsdaten umgewandelt. Der Fabberhouse-Webservice erstellt unmittelbar ein Angebot. Pro einem Kubikzentimeter verbrauchten Materials fallen Kosten in Höhe von 49 Cent an. Optional kann das Entfernen des Stützmaterials und der Versand mit jeweils pauschal 4,90 Euro dazugekauft werden. Über den Prozessfortschritt und die Lieferzeit informiert sich der Benutzer unter seinem Login auf der Fabberhouse-Website. Als Zielgruppe sieht alphacam vor allem preissensible Gruppen wie selbständige Designer, Architekten und Ingenieurbüros, aber besonders auch Schüler, Studenten und Privatpersonen, die ein 3D-CAD-System bedienen können oder zumindest jemanden kennen, der das kann.
Im Fokus
Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
Anbringen von Texturen (e-Texture), das Slicen (e-Slice) und ein Online-Bestellsystem (e-Portal).
Branchenspezifisches Das Konzept der Rapid.Tech beinhaltet die generative Technologie insgesamt, aber seit einigen Jahren auch einzelne innovative Branchen. In diesem Jahr hinzugekommen ist die Luft- und Raumfahrt mit zahlreichen Beiträgen. Dabei geht es zum einen um den Werkstoff Titan, aber auch darum, ob und wie die strengen luftfahrttechnischen Auflagen zu erfüllen sind. Eine seit zwei Jahren in die RapidTech integrierte Branche sind die Zahntechniker. Auch hier wurde ein Trend frühzeitig erkannt: die digitale Prozesskette zur direkten Herstellung von Elementen zur zahntechnischen Versorgung. In diesem Kontext ist die Concept Laser Maschine Mlab cusing zu sehen, ein System für die Zahntechnik. Die laborgeeignete Maschine hat einen modular anpassbaren Bauraum von 50 x 50, 70 x 70 oder 90 x 90 Millimetern Baufläche bei 80 Millimetern Höhe. Sie verarbeitet viele zugelassene Materialien für die Zahntechnik, so auch Gelbgold. Datron stellt die DATRON D5 zum Fräsen und Schleifen mit einer Maschine vor. Diese nicht generative Maschine hat ein abnehmbares Apple iPad für die MenschMaschine-Schnittstelle und unterstreicht damit den wachsenden Stellenwert der Überwachung und Kommunikation. Die Firma FLUSSFISCH präsentiert unter anderem ihr Forschungsprojekt „Laserdent“ zur Entwicklung einer lasergenerativen Prozesskette zur Herstellung hochqualitativer und spannungsarmer Dentalprothetik.
Scanner T_SCAN 3 von Steinbichler Optotechnik für die Digitalisierung von Bauteilen für Rapid-Prozesse. Bild: Steinbichler
Konstrukteurstag Mit den verbesserten Verfahren wird zunehmend deutlich, wie wichtig eine auf die generative Fertigung zugeschnittene Konstruktion ist. Es leuchtet zwar unmittelbar ein, dass nur dann ein hochwertiges generatives Bauteil entstehen kann, wenn die Konstruktion des Bauteils die Besonderheiten der generativen Fertigung berücksichtigt, in der täglichen Praxis werden aber immer noch zu häufig generative Bauteile gefertigt, die für konventionelle Fertigungsverfahren optimiert wurden. Sie erfüllen Downsizing bei Objet: folglich die an sie gestellten Erwar- Polymerdrucker Objet24. Bild: Objet tungen nicht, wenn sie generativ geführten Scanner, bei dem die Oberflägefertigt werden. Der Konstrukteurstag ist nun schon im che nicht mehr geweißt werden muss, sechsten Jahr ein Element der Rapid.Tech und der direkt gekoppelten Inspektionsto und versucht, diese Lücke zu schließen. software INSPECTplus. An Beispielen wird vorgeführt, welche neuen konstruktiven Möglichkeiten mit Andreas Gebhardt ist Professor am Lehr- und den generativen Verfahren umgesetzt Forschungsgebiet Hochleistungsverfahren werden können, aber auch, welche Re- der Fertigungstechnik und Rapid Prototyping der FH Aachen. striktionen mit den einzelnen Verfahren KENNZIFFER: DEM22376 einhergehen. Dazu gehört der Umgang mit den Daten. Durch Scanner oder andere bildgebende Verfahren erzielte Datensätze ergänzen zunehmend die klassische 3D-Konstruktion. Die Schnittstelle wird immer bedeutsamer und ist auf der Rapid. uelles Tech entsprechend ls individ a h c u a stark besetzt: Gerne Datei. on Ihrer v r te EMEA stellt mit der s u M Software Rapidform XOR (INUS Technology) ein Werkzeug für das Reverse Engineering vor, das das gemessene Polygonalmodell letztlich in ein parametrisches CADModell überführt. Die Steinbichler Optotechnik GmbH zeigt eine breite Palette von Hard- und Software zur 3D-Digitalisierung. Am Helgenhaus 15-19 Interessant ist die 35510 Butzbach Tel. +49 6033 74888-0 www.medacom.de Kombination von
[email protected] www.3ddrucker.de SCAN 3, einem hand-
3D-DRUCKEN MIT THERMOPLAST uck Gratisdr dern! r o f n a h gleic
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Im Fokus
Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
DIENSTLEISTER BEWERTET DIE TECHNOLOGIEN
Auf dem Weg zum Produktionsverfahren Die 3D Schilling GmbH aus Sondershausen/Oberspier in Thüringen bietet Prototypenbau mit verschiedenen Technologien, außerdem Kunststoff-Verarbeitung, Werkzeugbau und Ingenieursdienstleistungen. Geschäftsführer Dr.-Ing. Martin Schilling spricht über die Vorteile, Grenzen und Kosten der unterschiedlichen Rapid-Prototyping-/Rapid-Manufacturing-Angebote. Schilling engagiert sich im Mitteldeutschen Netzwerk Rapid Prototyping und ist im Fachbeirat der Konferenz zur Messe Rapid.Tech in Erfurt vertreten.
DIGITAL ENGINEERING Magazin: Herr totypen aus Originalmaterialien. Wissen hervorragend für Funktionsprototypen Dr. Schilling, welchen Anteil am Umsatz Kunden, die Prototypen oder eine Klein- und Kleinserien. Die Möglichkeiten des hat der Prototypenbau bei 3D-Schilling, serie brauchen, welches Verfahren für sie Lasersinterns für hochkomplexe Teile und wie sehen die typischen Kundenan- das Beste ist? und Baugruppen werden immer stärker forderungen in diesem Segment aus? Martin Schilling: Zunächst ist zu sagen: genutzt, die mit Lasersintern produzierMartin Schilling: Trotz allgemein fallen- Die Möglichkeiten des Spritzgießens las- ten Kleinserien sind auf dem Vormarsch. der Preise für Prototypen ist es uns gelun- sen sich nicht 1:1 auf Materialien und Für uns als Dienstleister sind die Prototygen, den Umsatzanteil des Protopen-Designmuster ein stark rücktypenbaus mit etwa 20 Prozent läufiges Geschäft. Designer und konstant zu halten. Ein Grund daKonstrukteure greifen mehr und „Um sich als Produktionsverfahren zu etabfür ist, dass wir uns konsequent mehr auf virtuelle 3D-Verfahren lieren, müssen die generativen Verfahren in den Forderungen unserer Kunzurück oder nutzen 3D-Ducker, die Produktivität und rationellem Energieeinsatz den stellen. Dazu zählt Terminarbeitsplatznah verfügbar sind. erhebliche Fortschritte machen.“ treue ebenso wie das Herstellen von Prototypen in vorgegebenen DEM: Schätzen Kunden besondeToleranzbereichen oder die Realire Eigenschaften an Ihren Stereolisierung neuer Techniken wie die Herstel- Verfahren des Prototypenbaus übertra- thografie-Teilen? lung von 2K-Teilen oder Prototypen mit gen. Das thermische, chemische oder Martin Schilling: Unsere drei StereoliInserts. Nicht zu vernachlässigen ist die mechanische Verhalten der Prototypen thografieanlagen sind fester BestandForderung nach Präzision der Kunststoff- kann den Zielvorgaben zwar angenähert teil der Prozesskette Stereolithografie teile, die sich mitunter nur durch Unter- werden, aber eine 100-prozentige Über- (Urmodell) und Vakuumguss (Prototyp). stützung konventioneller Techniken des einstimmung ist nicht zu erwarten. Für uns ist die Stereolithografie von den Werkzeug- und Formenbaus realisieren preisgünstigen Prototypenverfahren lässt. DEM: Wie sieht bei 3D-Schilling die Kun- noch das genaueste, was sich unmitteldenberatung im Blick auf den Prototy- bar auf die Teilequalität auswirkt. Auch DEM: 3D-Schilling bietet Stereolithogra- penbau aus? lassen sich die Oberflächen der Stereofie, Lasersintern, Vakuumguss und Pro- Martin Schilling: Wir versuchen, mit un- lithografieteile sehr gut bearbeiten. Der seren Kunden die jeweilige Aufgabe zu Aufwand, diesen Oberflächen eine Ananalysieren und gemeinsam Verfahren mutung von seriennahen Teilen zu geund Material für Prototypen zu bestim- ben, ist vertretbar. Unsere Kunden schätmen. Hierzu haben wir Probeplatten ent- zen die kurzen Fertigungszeiten für sehr wickelt, mit denen wir Vor- und Nachtei- präzise Stereolithografieteile. Die Materile der unterschiedlichen Verfahren und alien sind insgesamt besser und wärmeMaterialien in Genauigkeit und mechani- formbeständiger geworden. Dr.-Ing. Martin Schilling ist Geschem Verhalten demonstrieren. schäftsführer DEM: Und wenn wir diesen Befund mit der 3D Schilling DEM: Gibt es Verfahren, die sich beson- dem Lasersintern vergleichen? Was sind GmbH. ders für Kleinserien und Funktionspro- die wichtigsten Vorteile von Lasersintertotypen eignen, andere vorwiegend für Teilen für Ihre Kunden? Prototypen-Designmuster? Martin Schilling: Lasersinterteile komMartin Schilling: Lasersintern und Va- men von der Maschine und sind nach kuumguss eignen sich aus unserer Sicht dem Entfernen des anhaftenden Pulvers
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Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
fertig und einsatzbereit. Hohe mechanische Festigkeiten, thermische Stabilität und mittlerweile eine hohe Detailtreue und Präzision haben das Verfahren qualifiziert für die von den Kunden gewünschten und honorierten Eigenschaften der Teile. Lasersintern eröffnet dem Konstrukteur die Möglichkeit, komplette Baugruppen in einem Zug ohne Montagearbeiten herzustellen. DEM: Und welche Kröte muss man bei dieser Technologie schlucken? Martin Schilling: Lasersinterteile entstehen im Pulverprozess, dementsprechend ist die Oberfläche der Teile leicht rau. Auch sind momentan für das Einfärben des Sintermaterials nur wenige Standardfarben verfügbar. Für den Dienstleister gilt es im Sinne der Effektivität, möglichst volle Bauplattformen zu bebauen, da die Nebenzeiten – durch das Temperaturregime – erheblich sind. DEM: Der Vakuumguss verlangt eine längere Prozesskette: ein StereolithografieTeil wird durch Silikonguss abgeformt und dann vakuumgegossen. Welche Anforderung steckt dahinter, wenn sich ein Kunde für dieses – wahrscheinlich recht teure – Verfahren entscheidet? Martin Schilling: Wir machen oft für unsere Kunden Kalkulationen, um die Kosten für Stereolithografie, Vakuumguss und Lasersintern zu vergleichen. Abgesehen von den Randbedingungen, ist es fast immer eine Frage der Stückzahl, ab wann Vakuumguss das günstigere Verfahren ist. Bei sehr kleinen Teilen kann es durchaus bei einigen Hundert Teilen liegen, bei sehr großen Teilen lohnt es sich schon ab Stückzahl 2 oder 3, Vakuumgussteile herzustellen. Ein Vorteil des Vakuumgusses besteht darin, dass sich fast alle Möglichkeiten des Spritzgusses abbilden lassen: 2K-Teile sind ebenso möglich wie Teile mit Inserts, Oberflächen lassen sich mit beliebigen Erodierstrukturen versehen oder auch transparent gestalten. Ein entscheidender Vorteil des Vakuumgusses ist, dass viele Elemente des traditionellen Werkzeug- und Formbaus eingebettet werden können, um zum Beispiel maßkritische Teile exakt abzubilden. DEM: Bestimmte Kunden entscheiden sich jedoch für Prototypen aus Originalmaterial im Spritzgussverfahren…
Martin Schilling: Bei diesen Kunden steht eindeutig das Material der Prototypen im Vordergrund. Nicht alle Vakuumgussmaterialien bringen die für Zertifizierungen beziehungsweise Prüfungen erforderlichen Eigenschaften mit. Hier seien nur Biokompatibilität, V0-Eigenschaften, die Möglichkeit, den Glühdrahttest zu bestehen, Lichtleit- oder Lichtstreueigenschaften erwähnt. Natürlich haben wir auch eine Reihe von Kunden, die bei notwendig hohen Stückzahlen aus Kostengründen auf Prototypenwerkzeuge setzen. Ein großes Potenzial, um Werkzeugkosten niedrig zu halten, liegt übrigens in der Produktoptimierung. Hier führen wir zum Teil umfangreiche Abstimmungen mit unseren Kunden durch. DEM: An welchen neuen Themen rund um Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing arbeiten Sie gerade? Martin Schilling: Wir arbeiten momentan daran, das große Potenzial im Mikroprototypenbau für die industrielle Entwicklung zu erschließen, forschen im Blick auf Makrogradientenmaterialien und beabsichtigen, im Bereich der nanoscaligen Partikel als Zuschläge für die
Vakuumgießteil: Teil im Teil.
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Bilder: 3D Schilling
Verfahren aus der Ecke der Prototypenherstellung herauszuholen und sie als Produktionsverfahren in der Serienproduktion zu etablieren. Generative Verfahren werden sich nur dann dauerhaft durchsetzen, wenn sie als eine mögliche Technologie für das Endprodukt gesehen werden. In der Medizintechnik ist das bereits weitgehend gelungen. DEM: Sehen Sie bestimmende Trends? Martin Schilling: Ich bin überzeugt, dass die generativen Verfahren und hier insbesondere das Lasersintern sich als Produktionsverfahren etablieren werden.
Probeplatte mit verschiedenen Geometrieelementen. Links: Lasersinterteil. Rechts: Vakuumgießteil mit Inserts, basierend auf Stereolithografiemodell (mit Aufkleber).
eingesetzten Kunststoffe einiges zu tun. Wir wissen, dass eine erfolgreiche Arbeit an diesen Themen nur mit Forschungspartnern gemeinsam geleistet werden kann. Zum Beispiel im Mitteldeutschen Netzwerk Rapid Prototyping, wo ich mitarbeite.
Voraussetzungen dazu sind, dass die Verfahren in Produktivität und rationellem Energieeinsatz erhebliche Fortschritte machen. Auch bin ich fest überzeugt, dass neue Materialien die Einsatzmöglichkeiten der generativen Verfahren weiter voranbringen werden.
DEM: Verfolgen Sie dort weitere Ziele? Martin Schilling: Ein für mich wichtiges Ziel des Netzwerks Rapid Prototyping ist die effektive Integration der RP-Verfahren in die Produktentwicklung. Aber es muss uns auch gelingen, die generativen
DEM: Herr Dr. Schilling, vielen Dank für dieses Gespräch. Das Interview führte Thomas Otto. KENNZIFFER: DEM22325
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Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
KNOW-HOW ZUR IMPLEMENTIERUNG VON RAPID-TECHNOLOGIEN
Neue Methoden im Unternehmen verankern V O N P R O F. D R . - I N G . C L A U S E M M E L M A N N , D I P L . - W I R T S C H . - I N G . M A I K E G R U N D
Durch die weltweiten Trends der Ressourcenknappheit, Verkürzung von Produktlebenszyklen und Individualisierung von Produkten verschärft sich die Wettbewerbssituation in nahezu allen Bereichen. Ressourceneffiziente Produktion durch innovativen Leichtbau gewinnt in immer größerem Umfang an Bedeutung. Rapid-Manufacturing-Technologien können als Schlüsseltechnologien für all diese Herausforderungen fungieren.
R
apid Manufacturing (RM) bedeutet, direkt aus CAD-Daten Funktionsbauteile für den Einsatz als Endprodukt oder als Komponente eines Endprodukts herzustellen. Unter den RM-Technologien hat das Lasergenerieren von metallischen Werkstoffen (auch Laserstrahlschmelzen, engl.: Selective Laser Melting (SLM)) den entscheidenden Vorteil, dass aus pulverförmigen Ausgangsmaterialien Bauteile mit hoher Dichte und hohen Festigkeitswerten hergestellt werden können. Die lasergenerativ hergestellten Bauteile erreichen zunehmend Eigenschaften konventioneller Serienwerkstoffe [Geb07]. Trotz allem haben sich Rapid-Technologien bis heute noch nicht in dem Umfang durchgesetzt, wie es seit Beginn der Entwicklung additiver Fertigung prophezeit wurde. Untersuchungen haben ergeben,
Bild 2: Topologieoptimiertes Bracket (Verbindungs- oder Aufhängungskomponente) mit bionischen Designelementen.
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Bild 1: Zusammenhang zwischen Technologie und Markterfolg. Bild: [Koc11]
dass sowohl das Verständnis relevanter Erfolgsfaktoren über eine rein technische Betrachtung hinaus als auch die Kenntnis von potenziellen Hemmnissen essenziell bei der erfolgreichen Implementierung dieser Technologien sind. Unternehmen sind in der Praxis gezwungen, kontinuierlich neue Produkte zu entwickeln, um künftige Umsatz- und Gewinnziele zu erreichen. Dabei gelten radikale Innovationen, das heißt solche mit einem hohen Neuheitsgrad, als besonders vorteilhaft, um nachhaltige Wettbewerbsvorteile und damit einen langfristigen Unternehmenserfolg zu erzielen. Allerdings sind Projekte zur Entwicklung von hochinnovativen Produkten immer mit Unsicherheiten, erhöhter Komplexität und damit größeren Risiken verbunden [Let05]. Im Innovationsmanagement wird zwischen vier Dimensionen des Innovationsgrads unterschieden: Dem Innovationsgrad der Technologie, des Marktes,
der Organisation und im Umfeld des Unternehmens. Wie in Bild 1 dargestellt, hat der Innovationsgrad der eingesetzten Technologie einen positiven Einfluss auf den Innovationsgrad des Marktes, der innovierenden Organisation, aber auch auf das Umfeld der Organisation. [Koc11] Durch Technologie-Innovationen kann völlig neuartiger Kundennutzen entstehen, wodurch bestehende Bedürfnisse befriedigt oder komplett neue Kundengruppen adressiert werden. Mittels Lasergenerieren können etwa nahezu beliebige geometrische Freiheitsgrade realisiert werden. Topologieoptimierte Designs mit hohlen bionischen Strukturen (wie Gitter, Waben, Schwämme oder Schäume) werden erstmalig problemlos herstellbar. Material- und damit Gewichtseinsparungspotenzial sind enorm und übersteigen in Einzelfällen die 80-Prozent-Marke im Vergleich mit konventionellen Designs [Emm11]. Zwei Beispiele aus der Luftfahrtindustrie sind in Bild 2 und 3 dargestellt.
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Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
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Benchmark-Analysen am Laser Zentrum Nord Radikale Innovationen wie Rapid-Technologien bergen neben großen Chancen auch Marktrisiken. Für eine erfolgreiche Implementierung müssen Unternehmen ihre Kunden, deren Qualitätsansprüche, Zeit- und Kostentoleranz kennen, um sie mit dem Potenzial von Rapid-Technologien abzugleichen. Am Laser Zentrum Nord (LZN) werden gegenwärtig in einer Benchmark-Analyse wichtige die Marktchancen betreffende Eigenschaften untersucht. Dazu wurde ein Benchmark-Bauteil entwickelt, das auf drei Lasergenerieranlagen der letzten Generation hergestellt wird, um anschließend im direkten Vergleich Aussagen über die Bauteilqualität, -kosten und -zeit machen zu können. Die Ergebnisse werden in technologischen Beratungsprojekten im industriellen Technologietransfer eingesetzt. Dabei werden neben den marktseitigen Neuerungen von Rapid-Technologien auch Veränderungen innerhalb und außerhalb des Unternehmens betrachtet.
Organisatorische Hürden für Rapid-Technologien Bei der Implementierung von RapidTechnologien müssen häufig neue Strukturen, Abteilungen und Prozesse etabliert werden. Für Branchen mit hohen Qualitätsstandards wie der Luftfahrt oder der Medizintechnik müssen Qualitätsmanagementsysteme geschaffen werden [Ber10]. Dies stellt bei jungen Technologien generell eine große Herausforderung dar. Zuvor sind zur erfolgreichen Implementierung Qualifikationen im Umgang mit Rapid-Technologien aufzubauen. Dazu gehören neben der Handhabung der Lasergenerieranlage die Konstruktion leichter und effizienter Designs mit den notwendigen Supports zur Wärmeableitung im Bauprozess, die Auswahl geeigneter Belichtungsparameter sowie die Entscheidung für die richtige Nachbearbeitungsmethode. Gegebenenfalls müssen externe Experten integriert beziehungsweise neue Mitarbeiter eingestellt werden. Unter Umständen ist sogar eine Reorientierung der Unternehmensstrategie und -kultur notwendig, um die neuen Produkte erfolgreich auf neuen und alten Märkten positionieren zu können. Ob diese Anpassungen zum bisherigen System passen und Synergien erreicht werden können, ist nicht zwangsläufig
Bild 3: Durch Laserstrahlschmelzen entstandenes Bracket aus der Luftfahrtindustrie mit mehr als 50 Prozent Gewichtseinsparung. Bilder: TU Hamburg-Harburg
sichergestellt. Bei der Umsetzung hilft es, Promotoren auf allen Ebenen des Unternehmens mit einzubeziehen, die zum Beispiel bei einer möglichen Qualifizierung einerseits inhaltlich unterstützen und andererseits zum Wissensaufbau und -transfer beitragen.
Richtlinien und Qualitätssicherung Die Standardisierung der Rapid-Technologien durch Richtlinien und Normen wird das allgemeine Verständnis, die Akzeptanz und dadurch Einsetzbarkeit fördern. Der VDI hat bereits in seiner Richtlinie 3404 wesentliche Merkmale von generativen Fertigungsverfahren veröffentlicht. Eine weitere Richtlinie zu Qualifizierung, Qualitätssicherung und Nachbearbeitung sowie eine DIN sind derzeit in Arbeit. Darüber hinaus kann im Umfeld der Unternehmung neue Infrastruktur nötig werden, mit der etwa die zu generierenden Designs digital an das Unternehmen übermittelt werden. Allgemein bildet bei Rapid-Technologien nicht das Fertigungsverfahren die Barriere zur Realisierung innovativer Leichtbauten. Die standardisierte Umsetzung einer natürlichen Struktur, zum Beispiel ein Naturschwamm, in ein digitales Modell stellt eine technische Herausforderung dar, die künftig durch spezielle Software gelöst werden muss.
Technologie-Innovation nie isoliert betrachten All diese Veränderungen müssen behutsam und bedacht umgesetzt werden. Im Unternehmen müssen Change-Management-Prozesse geplant und realisiert werden. Das Management und der verantwortliche Projektleiter sollten Barrieren frühzeitig erkennen und adressieren. Entgegen bisheriger Überlegungen, dass besonders innovative Technologien und Produkte in einem direkten Zusammen-
hang mit dem Erfolg von Unternehmen stehen, weiß man heute: Der Grad einer Technologie-Innovation ist auch bei Rapid-Manufacturing-Technologien nur indirekt mit dem Markterfolg verknüpft. Denn neben den Chancen und Risiken auf potenziellen Märkten spielen Barrieren im Unternehmen eine ebenso wesentliche Rolle wie Hemmnisse aus dem Umfeld einer innovativen Organisation. Der Schlüssel zur erfolgreichen Implementierung von Rapid-Technologien liegt in der ganzheitlichen Betrachtung und frühzeitigen Berücksichtigung poto tenzieller Blockaden. Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann, Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik, TU Hamburg-Harburg (www.tu-harburg.de/ilas), Dipl.-Wirtsch.-Ing. Maike Grund, LZN Laser Zentrum Nord GmbH (www.lzn-hamburg.de) KENNZIFFER: DEM22276
Literatur [Ber10] Berumen, Sebastian; Bechmann, Florian; Lindner, Stefan; Kruth, Jean-Pierre; Creaghs, Tom (2010): „Quality control of laser- and powder bed-based Additive Manufacturing (AM) technologies“; in Physics Procedia, Vol. 5, Heft 2, S. 617-622. [Emm11] Emmelmann, C.; Sander, P. Wycisk, E.; Kranz, J. (2011 i.E.): “Laser Additive Manufacturing and bionics – redefining lightweight design”; in Proceedings of Sixth International WLT-Conference, Munich 23.-26.05.2011. [Geb07] Gebhardt, A. (2007): Generative Fertigungsverfahren – Rapid Prototyping – Rapid Tooling – Rapid Manufacturing, 3. Auflage. [Koc11] Kock, A.; Gemünden, H.G.; Salomo, S.; Schultz, S. (2011 i.E.): “The mixed blessings of technological innovativeness for the commercial success of new products“, in: Journal of Product Innovation Management. [Let04] Lettl, C. (2004): Die Rolle von Anwendern bei hochgradigen Innovationen. Eine explorative Fallstudienanalyse in der Medizintechnik.
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Management
PLM on Demand
SICHERUNG WIRTSCHAFTLICHER KRITERIEN
PLM mit On-Demand-Konzept schneller im Einsatz VON ANDREAS KÜHNE
Im Zuge der Einführung von PLM-Systemen müssen Kosten- und Risikoaspekte geklärt werden. Das Konzept „PLM on Demand“ kann vor allem für kleine und mittlere Unternehmen eine Alternative zur PLM-Implementierung darstellen.
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or der Einführung von Systemen zur Umsetzung des PLM-Gedankens sind neben technischen, organisatorischen und rechtlichen Punkten insbesondere eine Reihe von wirtschaftlichen Fragen zu klären. Unter den Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit ist das optimale Beschaffungs- und Betriebsszenario festzulegen und neben dem Systemkauf werden immer häufiger auch andere Beschaffungsmöglichkeiten als wirtschaftliche Alternative geprüft, beispielsweise die klassischen Varianten Leasing und Miete. Als betriebswirtschaftliche Entscheidungshilfe dienen hierbei die verschiedenen Methoden der Kosten- und Investitionsrechnung. Doch neben den rein wirtschaftlichen Kriterien spielt bei komplexen IT-Systemen noch ein weiterer wichtiger Gedanke eine Rolle: Wie kann vor der Investitionsentscheidung sichergestellt werden, dass das angedachte System tatsächlich den technisch-funktionalen Unternehmensanforderungen genügt?
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Die Gefahr, dass die erwarteten Kosten beziehungsweise der erwartete Nutzen sich ungünstiger als geplant einstellen, wird durch den Begriff des Investitionsrisikos beschrieben. Anforderungsanalysen und die klassische Systemauswahl mittels Benchmarks sind zeit- und ressourcenaufwändig und bergen die Gefahr, dass die Einführung der Lösung durch eine große Anzahl von dadurch erst generierten Anforderungen unter wirtschaftlichen Aspekten gefährdet wird. Insbesondere PLM-Systeme in ihrer Eigenschaft als unternehmensweit genutzte Lösungen benötigen außerdem zusätzlichen Aufwand zur Sicherstellung ihrer Akzeptanz. Klassischerweise laufen PLM-Implementierungen über die Phasen Anforderungsanalyse, theoretische Prozessoptimierung, technische Umsetzung, Pilotprojekt bis hin zum Rollout ab. Dieser zeit- und ressourcenaufwändige Ansatz beinhaltet die Aufgabe, dass die Prozessoptimierungen zuerst theoretisch
erarbeitet werden (müssen) unter der Gefahr, durch Anforderungsüberfrachtung die Umsetzbarkeit des Projekts zu gefährden. Dazu Robert Marusic, Managing Director bei der Rational Motion GmbH in Köln, einem auf Entwicklung elektrischer und hybrider Antriebsstränge für den Automobilsektor spezialisierten Engineering-Dienstleister: „Besonders für uns als Startup im Automotive-Sektor sind zahlreiche Investitionen in branchenspezifische Entwicklungswerkzeuge nötig, nicht nur, um gängige industrielle Standards und branchenübliche Qualitätsanforderungen zu erfüllen, sondern auch, um deren Einhaltung nach außen kommunizieren zu können. Dies geht in der Regel mit hohem Kapitaleinsatz einher. Auch stellen sich häufig Probleme ein, wenn es darum geht, Systeme zu finden, die der eigenen Unternehmensgröße gerecht werden und die nötige Flexibilität gerade in der Aufbauphase des Unternehmens garantieren. Wir als Start-
Bilder: Schwindt
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PLM on Demand
up haben weder Zeit noch Manpower, um zeitaufwändig Software zu evaluieren und diese dann teuer anzuschaffen.“ Mit dem Konzept „PLM on Demand“ hat die Schwindt CAD/CAM-Technologie GmbH einen Alternativansatz für PLMImplementierungen entwickelt und umgesetzt, der genau bei den Kosten- und Risikoaspekten ansetzt und der bei Rational Motion erfolgreich auf die Einführung der PLM-Lösung ENOVIA SmarTeam von Dassault Systèmes angewandt wurde. „On Demand“ heißt, dass bei geringem Investitionsaufwand und ohne Investitionsrisiko bereits nach kurzer Zeit in die praktische Nutzung eines PLM-Systems eingestiegen werden kann. Durch Bausteine zur Prozessverbesserung aus vorangegangenen Kundenprojekten ist das zuerst kostenfrei, später auf Mietbasis zur Verfügung gestellte System soweit vorkonfiguriert, dass es mit den typischen PLM-Schlüsselfunktionen für kleine und mittlere Unternehmen schnell eingesetzt werden kann. Für Robert Marusic waren vor allem folgende Aspekte überzeugend: • Einführung ohne große Anfangsinvestitionen bei voller Kostentransparenz • kein Investitionsrisiko durch zweimonatige kostenfreie Testphase • produktiv mit dem System ab dem ersten Tag • Upgrade und Kaufoption der Hardware und Installation Wie Marusic betont, „konnten wir durch verlässliche Angaben des Support-Teams
hinsichtlich der Eignung der bestehenden IT-Struktur einen Großteil der Hardware-Ausstattung behalten und uns von Schwindt nur die Hardware mieten, die uns tatsächlich fehlt. Durch die verhältnismäßig lange, kostenfreie Nutzungsdauer“, so Robert Marusic weiter, „bieten sich zahlreiche Möglichkeiten, das System auf die individuelle Eignung hin zu prüfen und aussagekräftige Daten zu erlangen. Hier ist SmarTeam aus eigener Anbieteranalyse heraus konkurrenzlos.“ Das Vertrauen in den tatsächlichen praktischen Einsatz und in die Benutzerakzeptanz geht bei Schwindt so weit, ein Rückgaberecht einzuräumen, was übrigens bis heute noch in keinem Projekt in Anspruch genommen wurde. Im weiteren Projektablauf kann die Lösung schrittweise um weitere Anforderungen ergänzt werden. Im Verbund mit der schnellen Einsetzbarkeit und der Rückgabeoption ergibt sich mit „PLM on Demand“ ein geringeres Investitionsrisiko, eine schnellere Produktivsetzung und
Management
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eine verbesserte Anwenderakzeptanz gegenüber dem klassischen Projektablauf für PLM-Projekte. „Durch den modularen Funktionsaufbau bietet das PLM-System – mit der Zeit und nach Bedarf – weitere Ausbaumöglichkeiten, beispielsweise im Management von Beschaffungsvorgängen und deren Dokumentationen“, so Marusic. Besonders hilfreich waren spezielle SmarTeam-Lösungen für weitere Prozessbeschleunigungen und -vereinfachungen in konkreten Anwendungsfällen, etwa beim Datenaustausch, bei der Generierung von 2D-Zeichnungen und beim Erstellen von Stücklisten. Die Ingenieure und Entwickler von Rational Motion konnten so schnell von einem PLM-System profitieren, das auch mittels existierender und bewährter Funktionsbausteine ihre Anforderungen an eine moderne und passgenaue Dabw tenverwaltung erfüllt. KENNZIFFER: DEM22442
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Management
Compliance
S I C H E R H E I T U N D C O M P L I A N C E A L S I N T E G R A L E R B E S TA N D T E I L E I N E S U N T E R N E H M E N S
Durch PLM Nachweispflicht erfüllt V O N S T E FA N K Ü H N E R
Unternehmen stehen zunehmend unter dem Druck, die Einhaltung von Regelungen nachzuweisen, egal ob es sich um Auflagen von nationalen und internationalen Regierungen oder Selbstverpflichtungen handelt. Durch die Nutzung von PLM-Lösungen lässt sich dieser Druck in geregelte Bahnen lenken.
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uf den ersten Blick erscheint die Einhaltung von immer mehr und zudem komplizierten Gesetzen und Regelungen einfach nur lästig. Auf der anderen Seite will jeder Kunde und Verbraucher ganz selbstverständlich, dass Umwelt- und Sicherheitsstandards eingehalten werden und Produkte auf dem neuesten technischen Stand sind. Firmen, die Produkte oder Dienstleistungen für regulierte Märkte anbieten, sind aber verpflichtet, entsprechende Gesetze, Richtlinien und Kundenanforderungen einzuhalten und die Konformität gegenüber diesen Anforderungen sicherzustellen und nachzuweisen. Dieser Vorgang wird heute mit dem Begriff Compliance umschrieben. In der Fertigungsindustrie anzutreffende Compliance-Anforderungen sind beispielsweise die FDA (eine aus den USA stammende Anforderung für technische Systeme und Software mit Bezug zu Nahrungs- und Arzneimitteln), die FSF (NA 087 des Normenausschusses Fahrweg und Schienenfahrzeuge) sowie die verschiedenen CE-Normen.
Um die Einhaltung solcher Vorschriften sicherzustellen, müssen die Unternehmen auf Organisationsebene entsprechende Prozesse definieren und sich in die Lage versetzen, die relevanten Bestimmungen zu steuern, zu überwachen und zu dokumentieren. Sie müssen zusätzlich fähig sein, auf Verlangen von internen und externen Kontrollinstanzen die Regeleinhaltung aufzuzeigen.
Compliance und Product Lifecycle Management Mit PRO.FILE Compliance legte der PLMAnbieter PROCAD jetzt ein Vorgehensmodell vor, um Compliance-Anforderungen durch seine PLM-Lösung PRO.FILE gezielt zu unterstützen. PRO.FILE Compliance setzt dabei auf die klassischen Eigenschaften ihrer PLM-Lösung auf, die als Standard angeboten wird. In PRO. FILE Compliance werden darüber hinaus weitere Elemente und Schnittstellen definiert, die in der betrieblichen Anwendung angepasst werden. Ergänzt wird das Angebot durch Workshops zur Anforderungsanalyse und zur Umsetzung
der normativen Auflagen. Kernelement zur Erfüllung von Compliance ist das Prozessmanagement der PLM-Lösung. Compliance-Prozesse werden mittels Prozessvorlagen mit Hilfe von Microsoft VISIO als Ablaufdiagramme definiert und visualisiert. Die Elemente eines Prozesses sind Aufgaben, die sequenziell nacheinander oder parallel zueinander abgearbeitet werden. Auf der Basis dieser Prozessvorlage können dann beliebig viele ProzessInstanzen gestartet werden. Die in einer Prozessvorlage implementierten Regeln werden dadurch eingehalten und dokumentiert. Entscheidend für die Sicherheit des Prozessablaufs und der dabei erzeugten Ergebnisse ist die Einbindung in das Daten- und Dokumentenmanagement. Es stellt unter anderem sicher, dass bei der Übergabe eines Arbeitsschrittes von einem zum anderen Mitarbeiter stets die gültigen Dokumente mitgeliefert werden.
Änderungsmanagement Die Einhaltung von Compliance-bezogenen Regeln begleitet den gesamten Produktlebenszyklus. Er ist nicht nur bei einer Produkteinführung erforderlich, sondern auch in der Weiterentwicklung von Produkten. Auf die Frage, wer hat wann was und warum geändert, muss im Rahmen von Nachweisen bekanntlich lückenlos Auskunft gegeben werden. Der Nachweis über die Einhaltung von Vorschriften im Änderungsprozess erfolgt in Dokumenten wie zum Beispiel Protokollen, Engineering Change Requests (ECR), Engineering Change Notices (ECN) und anderen mehr. Service-Abwicklung.
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Bild: PROCAD
Management
Compliance
Dokumentenlenkung und Archivierung Die Einhaltung von Vorschriften erfordert ein umfassendes sorgfältiges Dokumentenmanagement. Für jedes Dokument ist sicherzustellen, dass es nur eine gültige Version gibt. Dokumente, die geändert wurden, müssen als zurückliegende Version verfügbar bleiben. Das heißt, sie sind revisionssicher zu archivieren. Es ist der Nachweis zu führen, wann die Gültigkeit bestand und warum und wann der Gültigkeitsstatus verändert wurde. PRO.FILE Compliance nutzt die Verzahnung des Produktdaten- und Dokumentenmanagements mit dem Prozessmanagement. Änderungsjournale protokollieren jede Statusänderung und dokumentieren gegebenenfalls auch, wann und wem Dokumente bereitgestellt wurden. Eine wichtige Rolle in der Dokumentenlenkung spielt die Speicherung und Archivierung ein- und ausgehender EMails, die sowohl im Bereich der Produktentwicklung als auch in den Fällen
der Compliance-Anforderungen aus dem Handels- oder Steuerrecht zu erfüllen sind.
Zugangskontrollen Viele Compliance-Regelungen sehen vor, dass auf Dokumente, Produktdaten und andere Informationen nur durch autorisierte Personen zugegriffen werden kann. Insbesondere die Veränderung des Status von Daten oder Dokumenten darf nur vorgenommen werden, wenn die Identität der ausführenden Person zweifelsfrei feststeht und dieser auch berechtigt ist, eine Aktion vorzunehmen. Der normale passwortgestützte Zugang zum Produktdaten- und Dokumentenmanagement reicht dazu in der Regel nicht aus. Erforderlich sind weitergehende Maßnahmen zur Gewährleistung der Nachverfolgbarkeit (Audit Traceability) wie: • die digitale Signatur von Dokumenten • automatische Überwachung und Einhaltung von Kennwortregeln • Re-Authentifizierung innerhalb einzelner Prozessschritte
2. MCC-KONG R E S S
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Compliance ist stets aufgaben- und bereichsübergreifend. Verschiedene IT-Lösungen müssen dazu integriert werden. Damit keine Insellösungen entstehen, müssen IT-Anwendungen einfach in die verschiedensten Compliance-Prozesse eines Unternehmens integriert werden.
Offene System-Architektur für ganzheitliche Compliance-Prozesse Die flexible PRO.FILE-Architektur bietet die Möglichkeit, unterschiedliche Produkte und Lösungen einzubinden. Aus der Sicht der Produktentwicklung gehören dazu die Integrationen in alle CAx-Systeme für Mechanik, Elektrotechnik, Elektronik und Informatik ebenso wie die Schnittstellen zu ERP-Applikationen oder CRM-Systemen. Ebenso muss die Systemarchitektur einer PLM-Lösung ausgerüstet sein, die ComplianceRegelungen sicherzustellen, wenn weit entfernte Standorte einzubeziehen bw sind. KENNZIFFER: DEM22297
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19. und 20. Mai 2011 in Düsseldorf 3 Vom Leitmarkt zum Massenmarkt: politische und volkswirtschaftliche Rahmenbedingungen 3 Netzintegration und Ladeinfrastruktur – Status Quo und Ausblick 3 Der neue Individualverkehr zwischen Vision und Realität – aktuelle Praxisbeispiele auf dem Prüfstand 3 Energiespeicher – Schlüsseltechnologien für die mobile Zukunft 3 Möglichkeiten und Grenzen von Mess- und Abrechnungskonzepten für Elektromobile 3 Herausforderung Technologiekonvergenz – Bedeutung der Normung für Elektromobilität 3 Der Kunde im Fokus: Mehr Nutzen weniger Technik verkaufen!
Moderation: Gerd-Uwe Funk, EnergieAgentur.NRW Ihre Referenten und Diskussionspartner: Dr. Thomas Aubel, TÜV Rheinland Group • Rainer Bomba, Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung • Dr. Ulrich Ehmes, Leclanché SA • Claus Fest, RWE Effizienz GmbH • Jörn Hansen, RheinEnergie AG • Dr. Richard Hausmann, Siemens AG • Roger Kohlmann, BDEW e.V. • Dr. Sandra Krommes, BMW Group, München • Prof. Dr. Reinhart Kühne, DLR • Dr. Bettina Lenz, NEXT ENERGY • Rüdiger Marquardt, DIN Deutsches Institut für Normung • Andreas Marx, Opel Deutschland • Oliver Mietzsch, Hauptreferent für Verkehr und Tiefbau, Deutscher Städtetag • Dr. Klaus Mittelbach, ZVEI - Zentralverb. Elektrotechnik- u. Elektronikindustrie e.V. • Louis Palmer, ZERO RACE GmbH • Dr. Armin Pfoh, TÜV SÜD AG • Andreas Pohl, Daimler AG • Stefan Ritter, The Mobility House Deutschland GmbH • Sven Strube, Lautlos durch Deutschland GmbH • Dr. Peter Ulbig, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) • Dr. Thomas Weber, BASF Future GmbH • Dr. Oliver Weinmann, Vattenfall Innovation GmbH • Dr. Hans Heinz Zimmer, VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
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CAD & Design
Neue Technologien im CAD-Markt
CREO TRÄGT DAS ENT WICKLUNGS-KNOW-HOW DURCH DAS GESAMTUNTERNEHMEN
Rollenspezifische Apps und Modellierungsmodi
VON MIKE CAMPBELL
Mit der neuen MCAD-Plattform Creo addressiert PTC grundlegende Herausforderungen auf dem CAD-Markt, nämlich die schwere Bedienbarkeit, die mangelnde Interoperabilität und das ungenügend leistungsstarke Baugruppen-Management. Bislang waren viele Unternehmen in einer Sackgassensituation, in der man sich für das gesamte Unternehmen auf eine einzige Modellierungsstrategie festlegen oder auf Kompatibilität verzichten musste. PTC bricht mit der Creo-Strategie den bisherigen, marktüblichen Ansatz von einer Modellierungsstrategie je CAD-Lösung komplett auf und fokussiert so den Kundennutzen.
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uf der Creo-MCAD-Plattform von PTC können drei etablierte Modellierungsstrategien, also 2D-Entwurfsmodellierung, 3D-direktes Modellieren und 3Dparametrisches Modellieren, bei voller Kompatibilität in alle Richtungen abgebildet werden. Hierfür werden als Grundlage die Technologien von Pro/ENGINEER, CoCreate und ProductView zusammengeführt und die neue Creo-Plattform sukzessive ausgebaut. Dieses flexible Hin- und Herwechseln zwischen den Modellierungsmodi wird als Creo AnyMode-Modelling bezeichnet. Darüber hinaus kann sich jeder Anwender über die so genannten AnyRole Apps von Creo genau die Apps freischalten lassen, die er für seinen Aufgabenbereich benötigt. Nicht mehr und nicht weniger. Drittens lässt sich sicherstellen, dass über Creo AnyData Adoption Daten aus jedem beliebigen CADSystem eingepflegt werden können. Noch ein sehr wichtiger Punkt ist bei Creo, dass die MCAD-Plattform absolut offen und mit marktüblichen Lösungen kompatibel ist. Es wird kein zugrunde liegendes PLM-System benötigt. Insgesamt bedeutet Creo damit einen enormen Innovationsschub.
weils gewünschten Anwendung schnittstellenlos zwischen diesen verschiedenen Modi wechseln. Zum Beispiel lassen sich komplizierte Kunststoffteile, die aus mehreren hundert bis tausend Konstruktionselementen bestehen können, vom Werkzeugbau im schnelleren und intuitiveren Modus des direkten Modellierens „nachjustieren“, um Materialschwindung oder -verzug auszugleichen. Der Vorteil: Der Werkzeugbau kann alle notwendigen Änderungen der Modellgeometrie vornehmen, ohne dass die gesamte Konstruktionslogik überdacht werden muss. Nach der Speicherung werden alle durchgeführten Änderungen automatisch in das parametrische Modell übernommen und im Historienbaum abgebildet. Dieser so genannte „Roundtrip“ ist einer der wesentlichen Unterschiede zu anderen auf dem Markt existierenden Lösungsansätzen. Er umschreibt einen jederzeit möglichen Wechsel zwischen den Modi, bei dem das Modell stets die komplette Historie, bestehend aus Konstruktionselementen, Abhängigkei-
Alle Modellierungstechniken Da alle Modellierungsansätze auf einem gemeinsamen CAD-Datenmodell beruhen, können Entwickler und andere Anwender jederzeit durch einfaches Aufrufen der je-
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Creo AnyMode Modeling integriert 2DDaten in jeden beliebigen 3D-Modus.
ten und der Konstruktionslogik, behält. Bei anderen Lösungen werden die Parametrik sowie die Historie beim Wechsel vom parametrischen in den direkten Modellierungsansatz dauerhaft entfernt. Ein Rückweg ist ausgeschlossen, das Modell entspricht dann einem importierten Modell. Mit „Creo AnyMode Modeling“ können die Entwickler somit sehr viel schneller Modifikationen vornehmen, was viele Stunden wertvoller Arbeitszeit spart. Darüber hinaus wird es auch für externe, in den Fertigungsprozess involvierte Partner einfacher, die Modelle zu prüfen und ihrerseits Änderungsvorschläge zu unterbreiten. Über das direkte Modellieren werden diese Vorschläge einfach an die Entwicklungsabteilung zurückgespielt, ohne dass die Konstruktionslogik verlorengeht. Selbst schnelle Entwürfe und Skizzen in 2D lassen sich problemlos in ein 3D-Modell überführen. Die notwendige Intelligenz kann einfach graduell zum Modell hinzugefügt
Neue Technologien im CAD-Markt
Creo stellt auch eine spezielle App für Industriedesigner zur Verfügung. Bilder: PTC
Das Praxismagazin für Technologien der virtuellen Realität
Creo bietet eine Visualisierungsund MarkupAnwendung für alle Beteiligten am Entwurfsprozess.
werden. Das erlaubt einen nahtlosen Übergang von der 2D-Entwicklungsphase zur 3D-Entwicklung.
Creo-Apps als maßgeschneiderte Entwicklungstools Mit „Creo AnyRole Apps“ wurde auch die Bedienung der MCAD-Anwendung deutlich vereinfacht. Jedem Anwender wird in einer Art Baukastensystem eine ausschließlich auf seine Bedürfnisse zugeschnittene Zusammenstellung von Apps freigeschaltet. So können auch Mitarbeiter, die eher selten mit komplexen CAD-Programmen arbeiten und daher nicht routiniert sind, mühelos mit Creo arbeiten. Weil die Lösung skalierbar ist, kann sie jederzeit erweitert und an neue Anforderungen der Mitarbeiter angepasst werden. Das bedeutet, dass jetzt selbst Anwender, die nicht mit dem parametrischen Modellieren vertraut sind, schnell und einfach Änderungsvorschläge machen können. Sie arbeiten dann einfach mit einer speziellen App im direkten Modellieren, was wie eine Art Filter funktioniert: sie stellt ihnen nur die einfachsten Features sowie diejenigen Daten zur Verfügung, die sie für ihren jeweiligen Bedarf benötigen – alle weiteren Funktionen und Daten sind ausgeblendet. Gleichzeitig garantiert das gemeinsame Datenmodell im Hintergrund, dass die Integrität der Originalgeometrie stets erhalten bleibt. Für die Gelegenheitsnutzer sind die Creo-Apps eine Erleichterung, da die Bedienung der Lösung deutlich einfacher und intuitiver ist. Es entsteht kein aufwändiger Schulungsaufwand und daher steigt auch die Bereitschaft von Gelegenheitsanwendern, die Lösung zu nut-
zen. Gleichzeitig werden die technischen Spezialisten entlastet, da sie die Gelegenheitsnutzer nicht mehr in großem Umfang mit Informationen versorgen müssen. Die Bringschuld der Heavy User ist in eine Holschuld der Gelegenheitsnutzer umgewandelt. Kurzum, geboten wird mit Creo eine ausgesprochen umfassende und zugleich flexible MCAD-Lösung, die durch die CreoApps für die unterschiedlichen Anforderungen rollen- und aufgabenspezifisch Funktionalitäten quasi maßgeschneidert bereitstellt. Damit wird das EntwicklungsKnow-how durch das gesamte Unternehmen getragen, weit über die Entwicklungsabteilungen hinaus. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal von Creo ist die Fähigkeit, dass dank der „Creo AnyData Adoption“ Daten aus den unterschiedlichsten CAD-Systemen problemlos integriert und weiterverarbeitet werden.
Variantenkonstruktion Trotz des nun enorm verbesserten Entwicklungsverfahrens werden die Produkte selbst immer komplexer. Die vielfältigen Konfigurationen und Optionen lassen sich allein mit einem CAD-Programm oftmals nicht mehr abbilden. Aus diesem Grund erweitert PTC seine neue MCAD-Lösung zusätzlich um die Funktion „Creo AnyBOM Assembly“. Diese erlaubt es, Stücklisten direkt aus dem PLM-System Windchill heraus zu verwalten. Es lassen sich sogar komplett neue Produkte und Produktvarianten in Windchill zusammenstellen, die dann direkt in der Entwicklungsumgebung weiterbw bearbeitet werden können. KENNZIFFER: DEM22347
Möglichkeiten erkennen und begreifen mit einem persönlichen Abonnement
www.virtual-reality-magazin.de/abo
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CAD & Design
Neue Technologien im CAD-Markt
U M W E LT B E L A S T U N G E N I M P R O D U K T L E B E N S Z Y K L U S R E D U Z I E R E N
Die Ökobilanz Ihrer Baugruppe VON CAROLA VON WENDLAND
Darf man den Firmenbeschreibungen im Web und in Broschüren Glauben schenken, so gewinnt die unternehmerische Verantwortung in Sachen Nachhaltigkeit in einer modernen Geschäftsführung zunehmend an Bedeutung. Viele Unternehmen erteilen Auskunft über ihren umweltbewussten Umgang mit Ressourcen. Mit der Software Sustainability gibt DS SolidWorks Unternehmen eine wirtschaftliche Lösung an die Hand, die es ermöglicht, eine umweltbewusste Produktentwicklung bereits zu Beginn des Produktentstehungsprozesses zu realisieren.
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eben den eigenen Zielsetzungen sieht sich die produzierende Industrie auch vermehrt regulatorischen Zwängen gegenüber, wie etwa die von der Europäischen Kommission herausgegebene Ökodesign-Richtlinie. Diese schrieb erstmals die Anforderungen an ökologisches Design in einer Umweltvorschrift fest. Mit der Leitinitiative „Ressourcenschonendes Europa“ setzt die EU-Kommission diesen Weg fort. Herstellende Unternehmen sind daher gut beraten, eine effizientere Ressourcennutzung frühzeitig in ihre Entwicklungs-, Produktions- und Logistikprozesse einzubinden.
Nachhaltigkeit – eine Aufgabe der Konstruktion Neben den staatlichen Vorgaben wächst auch der Druck der Verbraucher auf die Hersteller, ökologischere Produkte auf den Markt zu bringen. Dreh- und Angelpunkt ist die nachhaltige Konstruktion, die als ganzheitlicher und systematischer Ansatz für den Entstehungsprozess gesehen werden kann. Ziel ist es, die Umweltbelastungen eines Produkts über den gesamten Lebenszyklus zu reduzieren. Fahrzeuge mit geringem Kraftstoffverbrauch, erneuerbare Energieerzeugung oder recyclingfähige Verpackungen sind
Die Entwicklung nachhaltiger Produkte wird maßgeblich von der Konstruktion beeinflusst. Hier liegen enorme Einspar- und Optimierungspotenziale, die Unternehmen nutzen können. Bilder: DS SolidWorks
Berechnungen zur Bewertung der Umweltverträglichkeit laufen parallel zum Konstruktionsprozess ab und liefern einen schnellen Überblick über die Ergebnisse. Entsprechend kann der Anwender die Konstruktion ändern und auch verschiedene Konfigurationen miteinander vergleichen.
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nur einige Beispiele, die den Anforderungen von Verbrauchern und der Umwelt gleichermaßen gerecht werden. In der Planung und Konstruktion eines Produkts können Hersteller den größten Einfluss auf jede nachfolgende Phase des Lebenszyklus nehmen und ökologische Innovationen voranbringen. Eine umweltverträgliche Produktgestaltung erfordert sowohl quantitative als auch qualitative Bewertungsmaßstäbe sowie unterstützende Instrumente. Hierzu gehören neben den oben erwähnten Richtlinien, die Ökodesign-Grundsätze in Produktnormen verankern, unter anderem auch Softwarelösungen, die auf der methodischen Grundlage der Ökobilanzierung basieren.
Bewertung des Produktlebenszyklus Die Nachhaltigkeitslösung SolidWorks Sustainability ermittelt die Ökobilanz eines Produkts über dessen gesamte Lebensdauer hinweg vom Rohstoffabbau über die Fertigung bis hin zur Nutzung und Entsorgung, aufbauend auf vier Faktoren: der CO2-Bilanz, den Auswirkungen auf Luft und Wasser sowie dem Energieverbrauch. SolidWorks Sustainability erfasst den Gesamtenergieverbrauch eines Produkts. Dabei berücksichtigt werden die verwendete Energie sowie die erforderlichen Ressourcen für die Gewinnung und Verarbeitung der Rohstoffe zu Werkstoffen, die Weiterverarbeitung dieser Materialien zu Endprodukten, der Einsatz des Produkts, die Transportwege sowie die Recyclebarkeit der Einzelteile des Produkts.
Neue Technologien im CAD-Markt
CAD & Design
Integrierte Analyse
eine Genauigkeit von +/- 20 Prozent und sollten als Basis für weitere Untersuchungen verwendet werden. Der Vorteil von SolidWorks Sustainability besteht darin, die relativen Veränderungen zwischen den einzelnen Konstruktionsvarianten nachverfolgen und bewerten zu können, um auf diese Weise fundierte Entscheidungen zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit zu treffen. Für jeden der vier Faktoren CO2-Bilanz, Auswirkungen auf Luft und Wasser sowie Energieverbrauch zeigt das Diagramm in Echtzeit den aktuellen Wert, einen Bezugswert-Vergleich mit dem ursprünglichen Entwurf und den entsprechenden Prozentsatz der Beeinflussung an. Der Anwender erhält auf diese Weise Das Diagramm zeigt vier Faktoren der Umweltbeeineinen sofortigen Überblick über die er- flussung des aktuellen Modells an: CO2-Bilanz, Energieverbrauch sowie die Auswirkungen auf Luft und mittelten Werte und Wasser. Diese Daten werden in Echtzeit aktualisiert, kann entsprechend sobald eine Änderung an der Konstruktion vorgedie umweltverträg- nommen wird. lichsten Materialien, FertigungsmethoErschließung neuer Geschäftsfelder den usw. wählen. Zusätzlich zur Es ist zu erwarten, dass Lösungen wie Bildschirmanzeige zum Beispiel SolidWorks Sustainability lassen sich die er- ein ebenso fester Bestandteil im Konstmittelten Daten als ruktionsprozess werden wie FEM-Analytechnische Konst- sen oder die Einbindung von PDM-Systeruktionsinformati- men. Unternehmen, die sich frühzeitig on in der Modell- der Software öffnen, werden auch schneldatei speichern ler von den Vorteilen profitieren können, und stehen nach beispielsweise der Erschließung neuer der Freigabe jedem wirtschaftlicher Perspektiven und der Projektbeteiligten Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit. EinMit der Software SolidWorks Sustainability lässt sich die Umweltbezur Verfügung. Auf hergehend mit EU- und Compliancelastung eines Produkts über dessen gesamten Lebenszyklus hinweg Knopfdruck können Richtlinien werden auch die restlichen bewerten und durch eine verbesserte Konstruktion reduzieren. zudem ausführliche Unternehmen eine ressourcenschonenBerichte erstellt wer- de Produktentwicklung umsetzen müsMit SolidWorks Sustainability lässt sich den, die Aufschluss über die Umweltver- sen. Ein wichtiger Schritt, der letztlich der Lebenszyklus sowohl von Teilen als träglichkeit von Teilen und Baugruppen den Menschen und der Umwelt zugute to auch von Baugruppen bewerten. Ein geben und so die Nachvollziehbarkeit kommt. Werkzeug für die Baugruppenvisualisie- von Veränderungen in unterschiedliKENNZIFFER: DEM22351 rung ermöglicht die farbliche Kennzeich- chen Konfigurationen gewährleisten. nung und Selektion von Teilen hinsicht- Auch Präsentationen lich ihrer Umweltbeeinflussung. Über die für die schrittweise Konfigurationshilfe der Software können Dokumentation des zudem mehrere Konstruktionsiteratio- Konstruktionsprozesnen miteinander verglichen und so das ses sind möglich. Die perfekte Material gefunden werden, wo- Berichte sind kundenHQJ'$; bei nicht nur einzelne Teile, sondern auch spezifisch konfigurier'DWHQDXVWDXVFKEHU2)73 verschiedene Konfigurationen miteinan- bar und eignen sich zu 2)73)73XQG,QWHUQHWSRUWDO der vergleichbar sind. Präsentationszwecken PLW(1*'$7XQGZHLWHUHQ =XVDW]PRGXOHQ in Marketing und VerÜbersichtliche Darstellung trieb sowie als Nach'$;ZDUH±YRQGHU,GHH]XP$XWRPRELO Sind die Nachhaltigkeitsdaten ermittelt, weis zur Einhaltung 0HKU,QIRVXQWHUZZZKXHQJVEHUJFRP werden sie übersichtlich in einem Dia- von Compliance-Richtgramm dargestellt. Die Ergebnisse haben linien. Anwender, die bereits die SolidWorksCAD-Software einsetzen, können Sustainability über das Task-Fenster der Konstruktionslösung starten und nahtlos in ihre laufenden Prozesse integrieren. Die Berechnungen laufen im Hintergrund ab und erfordern keine manuellen Datenübertragungen. Die für die Berechnung erforderlichen Daten werden von PE International über die Datenbank der GaBi-Software bereitgestellt. Aufgebaut über mehr als zwei Jahrzehnte, deckt sie die Bereiche Metalle, organische und anorganische Vorprodukte, Kunststoffe, mineralische Werkstoffe, Energiebereitstellung, Entsorgung, Lackierung, Verarbeitungsprozesse, Elektronik und nachwachsende Rohstoffe ab.
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Simulation & Visualisierung
Publireportage: Simulationsgetriebene Produktentwicklung
S T R Ö M U N G S S I M U L AT I O N M A C H T Ö L - U N D G A S B O H R U N G E N P R O D U K T I V E R
Vordringen in unbekannte, tiefe Gesteinsschichten VON STEPHEN FERGUSON
Der permanente Druck, weitere wirtschaftlich erschließbare Öl- und Gasreserven zu finden, führt in immer größere Meerestiefen und in Bereiche mit problematischen Umgebungsbedingungen. Erdöl- und Erdgasunternehmen sowie deren Zulieferer begegnen dieser Herausforderung zunehmend mit Hilfe der Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD) und optimieren damit die Leistung ihrer Bohrausrüstungen.
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Publireportage: Simulationsgetriebene Produktentwicklung
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ie Herausforderung, Rohstoffe aus Feldern in Tiefen von bis zu 7.620 Metern zu fördern, verlangt von den Beteiligten den Einsatz bisher noch nicht erprobter Techniken unter erschwerten Bedingungen wie höherem Druck, niedrigeren Umgebungstemperaturen und unterschiedlichen Temperaturen, Drücken und Zusammensetzungen der geförderten Fluide. Konventionelle Ansätze zur Entwicklung von Ausrüstungen und Systemen zur Erschließung von Vorkommen in geringeren Meerestiefen sind oftmals für die schwierigeren Tiefseebedingungen ungeeignet. Darüber hinaus ist es unter den gegebenen Bedingungen ungemein schwierig, die Leistung der Geräte im Bohrloch vor Ort zu beurteilen. Es stellt sich die Frage, wie Erdöl- und Meeresspezialisten – basierend auf den bisher in herkömmlichen Einsatzgebieten gesammelten Erfahrungen –, neue Technologien entwickeln können, mit denen sich die Bohrleistung unter diesen erschwerten Bedingungen verbessern lässt. Die CFD-Simulation bietet den Vorteil, dass umfangreiche diagnostische Daten erfasst werden können. Beispielsweise lassen sich Strömung und Druck um den Bohrer unter realen Bohrbedingungen visualisieren. Die Simulation eröffnet auch die Möglichkeit, die relative Leistung verschiedener Entwürfe schnell und einfach zu beurteilen. Dr. Michael Wells, Forschungsdirektor der Hughes-Christensen Abteilung von Baker Hughes, gehört zu den führenden Experten für die Simulation in Öl- und Gasapplikationen.
Optimierung von PDC-Bohrköpfen Dr. Wells hat sich intensiv mit der hydraulischen Optimierung von PDC-Bohrköpfen (Polycrystalline Diamond Compact) auseinandergesetzt. PDC-Bohrköpfe sind üblicherweise mit 3 bis 12 Schneiden versehen, die von der Bohrkopfmitte nach außen weisen. In diese Schneiden sind polykristalline Diamantschneidplatten (PDC) eingebettet. Diese bestehen aus dünnen Diamantschichten, die auf einer Karbidunterlage aufgebracht sind.
Bild 1: Nicht optimierter (links) und optimierter (unten) Abtransport des Bohrguts.
AUTOMATION 2011 28. und 29. Juni 2011 Kongresshaus Baden-Baden Der 12. Branchentreff der Mess- und Automatisierungstechnik
Keynote Speaker: » über 70 Prof. Dr. Jörg Vienken, Vorträge Fresenius Medical Care » über 20 Posterpräsentationen
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Simulation & Visualisierung
Publireportage: Simulationsgetriebene Produktentwicklung
Bild 2: Düsenausgangsgeometrie (von links nach rechts): a) Schlitz, b) Y, c) Kreuz und d) Stern.
Die Schneiden sind so ausgerichtet, dass den außerdem Schneidenanordnungen, (Bohrsimulator), um die Berechnungsdie gesamte Sohle des Bohrlochs bear- Schneidplatten- und Düsenpositionen ergebnisse mit den tatsächlichen Bohrbeitet werden kann, ohne dabei die Sta- und sonstige Parameter generiert und leistungen in einer kontrollierten Umgebilität des Bohrkopfs zu gefährden. Die gespeichert, die später für die CFD-Simu- bung unter typischen Bohrverhältnissen Region zwischen den Schneiden, auch lation benötigt werden. Reale Betriebspa- zu verknüpfen. Im Hochdruck-Bohrsimuals Spülkanal (Junk Slot) bezeichnet, er- rameter wie Düsenvolumenstrom, Dü- lator kommt ein echter Bohrkopf (mit bis laubt das Abtragen des Bohrguts. Übli- sengröße, Drehzahl und Fluid-Dichte zu 311,15 Millimetern Durchmesser) zum cherweise befindet sich an der Obersei- (Schlammdichte), die für die untersuch- Einsatz. Dabei werden echte Gesteinskerte jeder Schneide eine Düse, aus der eine te Region oder Anwendung typisch sind, ne unter realen Drücken (bis 1.034 bar) Flüssigkeit (Bohrschlamm) mit hoher Ge- werden ebenfalls im Modell hinterlegt. gebohrt, um die Bohreffektivität und den schwindigkeit in den Spülkanal fließt, um Das typische Ziel der Simulation ist, die Abtransport des Bohrguts zu evaluieren. die lockeren Gesteinsreste unterhalb des Bohrkopfdüsen so zu bemessen, anzuBohrkopfes abzutransportieren. Dabei ordnen und auszurichten, dass ein maxi- Beste Auslegung der werden verschiedene Düsenanordnun- maler Abtransport von Bohrgut bei mini- Düsenausgangsgeometrie gen verwendet. So gibt es Bohrköpfe maler Erosion stattfinden kann. Dr. Wells Darüber hinaus hat Dr. Wells mit Hilfe von mit mehreren Düsen in einem Spülkanal, hat einen Optimierungsprozess entwi- CFD-Untersuchungen die Auswirkungen des Düsenprofils und Bohrköpfe mit Düsen, die der Ausgangsgeomejeweils zwei Spülkanäle „CFD-Verfahren geben dem Entwicklungsingenieur die trie auf den Wirkungsversorgen, und welche, die Möglichkeit, das Strömungsverhalten auch unter erschwergrad des Bohrvorgangs keine Düsen besitzen. untersucht. Der von verDer erste Schritt bei der ten realistischen Bohrbedingungen leichter und genauer schiedenen marktübSimulation des Bohrvorzu analysieren, Alternativen schneller zu beurteilen und lichen Düsen erzeugte gangs in einem Bohrloch umfassende Diagnose-Informationen zu liefern.“ Materialstrom wurde besteht darin, ein vollDr. Michael Wells, Forschungsdirektor bei Baker Hughes numerisch analysiert, ständiges Volumenmoum Strömungseigendell des Bohrkopfs und schaften zu finden, die des Bohrlochs zu erstellen. Das Rechengebiet ist ein geschlossenes ckelt, der sich mit der Konfigurierung zu einer verbesserten Reinigung des BohrVolumen zwischen Bohrkopf, Bohrloch- der hydraulischen Prozesse am Bohrkopf kopfs und der Bohrlochsohle führen würwänden und Bohrlochsohle, in dem das befasst, sodass der Prozentsatz des Ge- den. Bohrsimulationen und Feldtests wurSpühl-Fluid strömt. Ein realistisches Soh- samtvolumenstroms, der durch einen den ausgeführt, um Verbesserungen der lenmuster, das dem der Schneiden an bestimmten Spülkanal fließt, ungefähr Vortriebsrate (Rate of Penetration, ROP) einem Bohrkopf entspricht, wird in das dem Anteil des Gesamtbohrgutvolu- mit erkennbaren Verbesserungen der Modell aufgenommen. Der Bohrkopf mens entspricht, das durch die benach- Strömungseigenschaften durch Düsenänderung in Beziehung zu setzen. Vier der im wird in das Gestein (Bohrlochsohle) so barte Schneide generiert wird. weit versenkt, wie es für die betrachtete „Der Schlüssel zu einer erfolgreichen Rahmen dieser Studie untersuchten Dügeologische Region typischerweise infra- Implementierung von CFD für die hy- senformen sind in Bild 2 dargestellt. Die Studie kam zu dem Ergebnis, dass ge kommt. Mit dem Volumenmodell wer- draulischen Prozesse an Bohrköpfen liegt in der Fähigkeit, die CFD-Ergeb- kleine geometrische Details am Austritt nisse zu der tatsächlichen Leistung von einer Bohrkopfdüse nur geringe AuswirBohrköpfen in Beziehung zu setzen“, kungen auf den resultierenden Strahl hameint Dr. Wells. Bei Hughes Christen- ben. Die Bandbreite der möglichen Geosen verwendet man Modellversuche metrievariationen am Düsenaustritt ist durch den kleinen Durchmesser des Düsenkörpers begrenzt. Der Effekt der kleinsten geometrischen Details wie in den Y-, Stern- und Kreuz-Düsen (Bild 2b, 2c und Bild 3: Achte Düse im CAD-Modell und am 2d) verschwindet in der Strömung in eiBohrkopf. nem Abstand von etwa ein bis zwei Düsendurchmessern ab Düsenaustritt. Grö-
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ßere Formen wie bei der Schlitzdüse (Bild 2a) können auch in größeren Abständen noch Auswirkungen haben. Jedoch beeinflusst die kleinste Abmessung (Breite des Schlitzes) die Strömung am meisten, und deshalb wird der Strahl stärker abgebaut mit dem Abstand vom Düsenaustritt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Form des Düsenaustritts relativ groß sein muss, um die Struktur des Strahls und damit die hydraulische Bohrkopfleistung zu beeinflussen.
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Achte Düse ermöglicht wesentlich höhere Vortriebsrate Mit Hilfe von CFD wurde eine neue achte Düse für besondere Anwendungen konstruiert und gefertigt, bei der eine Einzeldüse zwei Spülkanäle versorgt. Ein solches Szenario wird allgemein als Split-Flow (Bild 3) bezeichnet. In einer solchen Umgebung wird eine Einzeldüse auf das Ende des Blattes zwischen zwei Spülkanälen gerichtet (Bild 3b). Ein Bohrtest wurde ausgeführt, um die Vorteile der neuen Konstruktionen der achten Düse zu bewerten. Wenn herkömmliche Düsen verwendet werden, sammelt sich ab einer Vortriebsrate von 15,85 Metern pro Stunde Bohrgut im Bohrkopfraum (verbunden mit einer dramatischen Leistungseinbusse aufgrund einer Verstopfung mit Bohrgut). Wenn die achten Düsen eingesetzt wurden, trat eine Verstopfung des Bohrkopfraums erst bei einem Vortrieb von mehr als 57,91 Me-
Mit Strömungssimulationen am Bohrkopf lässt sich der Abtransport des Bohrguts deutlich verbessern.
Bild 4: Achte Düse an einem Rollenkonus-Bohrkopf, mit dem bei Saudi Aramco ein Feldrekord von 13,72 Metern pro Stunde im Vergleich zu dem bisherigen Bestwert von 12,19 Metern pro Stunde erzielt werden konnte. Bilder: Baker Hughes
tern pro Stunde ein. Die Konfiguration mit einem Rollenkonus-Bohrkopf, wie in Bild 4 gezeigt, ergab bei Saudi Aramco eito nen Feldrekord. Stephen Ferguson ist Consultant Engineer bei CD-adapco. KENNZIFFER: DEM22301
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TROTZ GEWICHTSREDUKTION EINE HOHE LEBENSDAUER
Große dynamische Einwirkungen beherrschen VON PEER HASBACH
Im Zentrum der Offshore-Windindustrie in Bremerhaven sitzt einer der führenden Windenergieanlagenhersteller der Offshore-Multimegawattklasse: AREVA Wind. Mit ihrer Kompaktbauweise ist die Windenergieanlage Multibrid M5000 speziell auf die Bedingungen auf hoher See zugeschnitten. Ein besonderes Augenmerk wurde bei der Entwicklung der Anlage auf das Gewicht gelegt. Mit einer Gondelmasse von 234 Tonnen ist sie für eine Offshore-Anlage vergleichsweise leicht, wobei Betriebsfestigkeitsberechnungen mit ANSYS nCode DesignLife einen wesentlichen Anteil an der Gewichtsreduktion haben.
Multibrid M5000 – Erste Offshore-Windenergieanlage in der deutschen Nordsee.
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auptsächlicher Vorteil einer leichten und kompakten Bauweise bei Offshore-Windenergieanlagen sind deutlich vereinfachte Transport- und Hebeprozesse, die für eine schnelle Errichtung der Windflügel auf See essenziell sind. Die komplett ausgestattete Gondel wird in einem Hub auf den Turmkopf gehoben. Darüber hinaus lässt sich mit einem geringeren Gondel- und Rotorgewicht die Gründungsstruktur wirtschaftlicher herstellen. Insbesondere die schweren Gussbauteile Rotornabe, Hohlwelle und Maschinenträger werden mit ANSYS nCode DesignLife optimiert.
Aufbau eines Berechnungsteams Es lohnt sich also, dass Gewicht der Anlage zu reduzieren. Eine eigene Lastabteilung ist bei AREVA Wind daher damit beschäftigt, die vielfältigen Einwirkun-
gen auf die Offshore-Windenergieanlage genau zu ermitteln. Die Finite-ElementeBerechnungsgruppe optimiert die Bauteile und legt sie für eine Lebensdauer von 20 Jahren aus. Aufgrund der komplexen Einwirkungen aus Wind, Eigengewicht und Massenträgheitskräften, die zu Schwingspielzahlen von bis zu 109 führen, wird die Betriebsfestigkeit zum Schlüsselfaktor für die wirtschaftliche Auslegung der Anlagenkomponenten. Nicht umsonst spricht Erich Hau, Autor des Standardwerks „Windkraftanlagen“, davon, dass Windkraftanlagen die perfekten „Materialermüdungsmaschinen“ sind. Ohne die rasante Entwicklung von leistungsfähiger Software, die mit der steigenden Rechnerleistung einhergeht, wäre eine Auslegung auf Betriebsfestigkeit schwer möglich. Ebenfalls rasant erfolgte der Aufbau der Berechnungsgruppe bei AREVA Wind. In nur zwei Jahren wurde das nötige Knowhow zur Berechnung dieser komplexen Bauteile erworben. Dank der leistungsfähigen Software und der kompetenten Hilfestellung durch den CADFEM-Support ist AREVA Wind gut aufgestellt, zum einen,
Ergebnisimport eines Einheitslastfalls. Bilder: AREVA
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um das Tagesgeschäft zu bewerkstelligen und zum anderen, um Neuentwicklungen sicher und kostengünstig durchzuführen.
Simulation & Visualisierung
Berechnete Lebensdauer des Maschinengehäuses.
Aufwändige Testphase Bevor die Entscheidung fiel, ANSYS nCode DesignLife einzusetzen, wurden Vergleichsberechnungen mit verschiedenen Softwarelösungen durchgeführt. Dabei ergaben sich für die ermittelten Schädigungen der Bauteile durchaus vergleichbare Ergebnisse. Jedoch hatte die Bearbeitung mit ANSYS nCode DesignLife entscheidende Vorteile gegenüber vergleichbaren Programmen. Durch die Integration in ANSYS Workbench zählen dazu die intuitive Oberfläche und Programmstruktur, die die Arbeit erleichtern – zum einen durch ihre Übersichtlichkeit und zum anderen durch eine klare Trennung der Berechnungsschritte. Das aus der Literatur bekannte Ablaufschema mittels Flussdiagramm wurde nahezu eins zu eins umgesetzt. Die Daten können aus ANSYS Workbench in ANSYS nCode DesignLife sehr einfach übertragen werden. Dabei lassen sich aus der ANSYSErgebnisdatei der Spannungstensor und die Geometrie problemlos auslesen.
Tools für umfangreiche Lastzeitreihen Für die Bauteilauslegung werden mehrere hundert Lastzeitreihen ermittelt, deren Ursache sowohl aus deterministischen als auch stochastischen Einwirkungen resultiert. Die Verarbeitung in ANSYS nCode DesignLife erfolgt für die mehrere Hundert Lastzeitreihen mit jeweils einer Dauer von 600 Sekunden bei einer Abtastrate von 20 Hz. Die Zeitreihen werden in das programminterne Lastzeitreihenformat umgewandelt, und anschließend lassen sich die Lastzeitreihen – unter Berücksichtigung der Häufigkeit ihres Auftretens – in ein „Lastkollektiv“ zusammenfassen. Hierbei sind mehrkanalig synchron aufgezeichnete nichtproportionale Lastabläufe verarbeitbar. Zur Verkürzung der Rechenzeit können in einem ersten Berechnungsschritt die Lastzeitreihen eingekürzt werden, wobei kleine Schwingungen und Zeitabschnitte, die kaum zur Schädigung beitragen, herausgefiltert werden. Mit diesen eingekürzten Lastzeitreihen werden die Hot Spots ermittelt. Eine Aussage über die Schädigung erfolgt danach über einen zweiten Berechnungsschritt, in dem die
ungekürzten Lastzeitreihen verwendet im Bauteil bewirkt. Aufsummiert ergibt werden. Dieses Verfahren lässt sich auch sich für eine Lebensdauer von 20 Jahren für mehrkanalige, nicht synchron berech- ein Gesamtschädigung D, die nicht größer als eins werden darf. nete Lastzeitreihen verwenden. Ferner erlaubt das Programm die Mittelspannungskorrektur nach der FKM- Bewertung: Richtlinie und die Anpassung der Mit- ANSYS nCode DesignLife telspannungsempfindlichkeit. Über den Nach einem Jahr positiver Erfahrungen Proportionalitätsfaktor wird abgeschätzt, mit ANSYS nCode DesignLife zieht das ob eine mehrachsige Beanspruchung Berechnungsteam folgendes Fazit: Die vorliegt. Für den Fall der einachsigen Be- Software amortisiert sich schnell, da poanspruchung erfolgt die Berechnung der Vergleichsspannung mit dem Vorzeichen der absolut größten Hauptspannung. Die Berechnung der Vergleichsspannung von multiaxialen Spannungszuständen wird mit dem Verfahren der kritischen Schnitt–ebene durchgeführt. Die mehrachsigen Beanspruchungen resul- Hunderte Lastzeitreihen werden verarbeitet. tieren sowohl aus den geometrischen Verhältnissen (Kerben) des Bauteils als auch durch tenzielle Anrissstellen korrekt vorhergenichtproportionale Lastzeitreihen. Da da- sagt werden, denn das Betriebsverhalten von ausgegangen wird, dass sich ein Riss an Prototypanlagen bestätigt die Rean der Oberfläche des Bauteils ausbildet, chenergebnisse. Außerdem konnte die genügt eine FE-Berechnung der Oberflä- Entwicklungskette CAD – FEM – Betriebsfestigkeit durch die Integration der Bechenknoten. triebsfestigkeit in die ANSYS Workbench Über Rainflow-Zählung geschlossen werden. Aufwändige Datenzur Lebensdauer übergaben von Programm zu Programm Zur Schadensakkumulation werden die gehören damit der Vergangenheit an. Spannungszeitreihen zuvor per Rain- Zukunftsweisende Projekte, beispielsflow-Zählung klassiert. Die Klassenein- weise schwimmende Windenergieanlateilung der Zählung erfolgt mit den in gen, können somit in kürzerer Zeit entwito der Praxis üblichen Matrizen mit 64 x 64 ckelt und bewertet werden. Elementen. Für die Schädigungsberechnung wird die lineare Schadensakkumu- Peer Hasbach, Bereich Maschinenbau bei der lation nach Palm- gren und Miner genutzt. AREVA Wind GmbH in Bremerhaven. Der Grundgedanke dieser Methode ist, KENNZIFFER: DEM22272 dass jede Schwingung eine Schädigung
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Energieversorgung
STRÖMUNGSOPTIMIERTE DRUCKROHRLEITUNGEN MIT SOLIDWORKS
Wasser marsch Rohrleitungsbau bei BIS VAM Anlagentechnik.
VON RAIMUND LANG
Der ungebrochene Bauboom von Pumpspeicherkraftwerken sorgt für volle Auftragsbücher. Immer wichtiger werden dadurch auch statische Lastanalysen und strömungsdynamische Berechnungen, die das Unternehmen BIS VAM Anlagentechnik mit der Software SolidWorks Flow Simulation erfolgreich umsetzt.
D
ie Welser VAM Anlagentechnik hat sich als Anbieter auf dem Markt für Stahlwasserbau und Druckrohrleitungen etabliert und kann auf eine stolze Firmengeschichte zurückblicken, deren Ursprünge bis ins Jahr 1887 reichen. Seit Ende 2009 ist das Welser-Unternehmen Teil der Bilfinger-Berger-Gruppe und mit gut 1.000 Mitarbeitern zugleich die größte Firma in der B.I.S-Gruppe. Neben dem industriellen Rohrleitungsbau sowie dem Apparate- und Behälterbau ist das Geschäftsfeld Wasserkraft
eine tragende Säule des Unternehmenserfolgs. Hier kann VAM zahlreiche viel beachtete Projekte vorweisen. Etwa das neue Tor im Wiener Hafen Freudenau, ein Koloss von 240 Tonnen Gesamtgewicht. Zusammengeschweißt wurde es im vergangenen Winter aus vier einzelnen Torkörpern, hat eine Länge von fast 30 Metern, ist 14 Meter hoch und massive zwei Meter dick. Zu der Investition entschloss sich der Betreiber nach den verheerenden Hochwasserschäden im Jahr 2002. Das Schiebetor zu schließen, dauert fast 20 Minuten. Doch dann schützt es den wichtigen Logistikstandort zuverlässig sogar vor Hochwassern, die statistisch nur einmal in 1.000 Jahren auftreten. Konstruiert wurde das Tor wie auch die zugehörigen Führungen, Schienen und Armierungen vollständig in SolidWorks.
Neue Optionen in der Konstruktion
„Wesentlich für die Auslegung der Rohre ist ein gleichförmiger Volumenstrom.“ Bilder: VAM Anlagentechnik
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Seit gut fünf Jahren arbeiten die Stahlwasserbau-Profis der VAM mit der 3D-CADSoftware. An allen acht Arbeitsplätzen der Konstruktionsabteilung ist SolidWorks im Einsatz. „Einer der Hauptgründe für den Umstieg war, dass wir den technischen
Fortschritt nicht verschlafen wollten“, sagt Roland Eder vom Engineering-Team Hydropower. „Die Arbeit mit den 2D-Tools, die wir vorher im Einsatz hatten, gestaltete sich oft sehr umständlich. Es war klar, dass die Zukunft in der 3D-Konstruktion liegt.“ Die besondere Anforderung im Stahlwasserbau ist das perfekte Zusammenspiel unterschiedlicher Gewerke. Maschinenbauliche Teile, Dichtungen, Elektrik und hydraulische Antriebe, in der Regel von unterschiedlichen Lieferanten gefertigt – alles muss im Modell berücksichtigt werden. „Das Vorteilhafte ist, dass man im 3D-Modell alle Bewegungsfreiheiten hat“, meint Eder. „Dadurch kann ich zum Beispiel ein Tor in verschiedene Stellungen schwenken und prüfen, ob genug Freiraum zur Verfügung steht oder ob ich irgendwo mehr Platz benötige.“ Ein Vorzug, der es erlaubt, mögliche Kollisionen verschiedener Bauteile frühzeitig zu erkennen. Vor allem die Arbeit unter eingeschränkten Platzverhältnissen gestaltet sich dadurch wesentlich einfacher. So etwa beim Wasserkraftwerk Sohlstufe Lehen, das derzeit von der Salzburg AG in der Salzach errichtet wird.
Branche
Energieversorgung
Die VAM ist dabei mit der Lieferung von vier Drucksegmenten samt Klappe für die Wehrfelder beauftragt. „Hätten wir das in 2D konstruieren müssen, wären wir irgendwann verzweifelt“, lacht Eder. Das Engineering wurde kürzlich abgeschlossen, die werkseigene Fertigung soll demnächst beginnen. Nach Abschluss der Bauarbeiten im Jahr 2013 werden die beiden Turbinen des neuen Kraftwerks mit einer Engpassleistung von 13,7 Megawatt Strom für 23.000 Haushalte liefern. Neben dem Stahlwasserbau sind Druckrohrleitungen die zweite große Kernkompetenz der Welser Anlagenbauer. Auch hier macht sich die Investition in SolidWorks bezahlt. So gestaltet sich beispielsweise die Abwicklung des Rohres, also das Aufrollen der Blechschale aus dem Modell heraus, sehr einfach. „Die Arbeit geht jetzt deutlich schneller“, bestätigt Konstrukteur Franz Mayr. „Rohrkonstruktionen erfordern fast zwingend ein parametrisches System, weil ein Rohr ja ein perfektes parametrisches Modell darstellt.“ Das Geschäft läuft gut, die Auftragsbücher sind voll. Dies liegt am ungebrochenen Bedarf an neuen Pumpspeicherkraftwerken. Für das Verbundkraftwerk Limberg II etwa, eine Erweiterung der Kaprungruppe, hat VAM die NiederdruckVerteilrohrleitung geliefert. Beim Kärntner Kraftwerk Reisseck II erhielt man zusätzlich den Zuschlag für den Druckschacht und die Hochdruck-Verteilrohrleitung. Die gesamte Verrohrung wird mehr als 1.400 Meter lang und knapp 4.000 Tonnen schwer sein. Solche Großaufträge für Anlagen im dreistelligen Leistungsbereich sind die Spezialität der Welser. Prinzipiell stellen Rohre zwar recht einfache geometrische Körper dar. Allerdings hat der Begriff „Rohr“ für VAM-Techniker eine andere Bedeutung als im häuslichen Sanitärbereich. „Wir sprechen hier von Rohren mit gewaltigem Durchmesser, bei Limberg waren es beispielsweise 6,80 Me-
ter“, sagt Mayr. „Da geht es nicht nur um die geometrische Form, sondern auch darum, wie die Rohre später optimal verschweißt, transportiert und in den Schacht eingebaut werden können.“ Schon während der Konstruktion müssen diese Anforderungen berücksichtigt werden. Meist sind die Rohre für einen gegebenen Außendruck zu dimensionieren. Gleichzeitig gibt der Kunde sehr enge Toleranzen für zulässige Unrundheiten vor. Ins Modell werden deshalb massive Aussteifungen eingefügt. Entfernt das Montageteam diese Aussteifungen nach dem Einbetonieren der Rohre, müssen diese nicht nur den realen Lasten standhalten, sie dürfen sich außerdem nicht mehr verformen. Um hier keine bösen Überraschungen zu erleben, nutzen die Konstrukteure die integrierten Prüftools von SolidWorks Simulation zur statischen Belastungsanalyse. Dadurch lässt sich am Computer durchspielen, ob die Wandstärken ausreichen, die Position der Schweißnähte richtig gewählt wurde und die Geometrie sämtlichen möglichen Lastfällen trotzt.
Leistungsumfang ausschöpfen Immer wichtiger wird es auch, die Fließeigenschaften des Wassers in den Rohrleitungen genau zu kennen. Da man in verlegte Rohre nicht mehr hineinsehen kann, gewinnen strömungsdynamische Berechnungen am Rechner zunehmend an Bedeutung. Deshalb entschied sich VAM Anfang dieses Jahres für den Erwerb einer Lizenz von SolidWorks Flow Simulation. Um die Leistungsfähigkeit dieser Software künftig voll ausschöpfen zu können, hat die Konstruktionsabteilung zusätzlich eine Schulung vom langjährigen Partner planetsoftware bei VAM abhalten lassen. Flow Simulation erlaubt umfangreiche Analysen des Strömungsverhaltens, hydrodynamischer Kräfte und der Thermodynamik von Gasen und Flüssigkeiten. Für VAM ist besonders die Berechnung von
Druckverlusten in den Rohrleitungen interessant. Reibungsverluste treten zwar immer auf. Doch vor allem bei den komplexen Hosenstücken, in denen sich eine große Rohrleitung auf mehrere kleinere aufteilt, ist eine strömungsoptimierte Konstruktion wettbewerbsentscheidend. Im-
planetsoftware – SolidWorksPartner in Österreich planetsoftware ist österreichischer Anbieter von Gesamtlösungen für Produktentwicklung und Fertigung rund um SolidWorks. Mit Beratung, Implementierung, Schulung und Support unterstützt planetsoftware Unternehmen dabei, ihre Produktentwicklung zu optimieren und so Wettbewerbsvorteile zu erzielen. Mit vier Standorten und Schulungszentren in ganz Österreich kann ein enger Kontakt zum Kunden und eine flächendeckende Betreuung gewährleistet werden.
mer öfter fordern Auftraggeber bereits bei der Anbotslegung konkrete Werte, um die einzelnen Anbieter miteinander vergleichen zu können. Bei internationalen Ausschreibungen ist das sogar ein Muss. „Meist ist dies eine verpflichtende Angabe und kann im Betrieb auch überprüft werden. Bei Nichteinhaltung kann es unter Umständen zu Pönale-Forderungen kommen“, sagt Roland Eder. „Eine fehlende Angabe wäre ein Ausscheidungsgrund, weil man das Datenblatt nicht vollständig ausgefüllt hat.“ Früher haben die VAM-Konstrukteure solche Berechnungsaufgaben entweder hausintern abschätzen oder von externen Dienstleitern berechnen lassen. Der Nachteil: man war von Auslastung und Arbeitstempo anderer abhängig. „Jetzt führen wir die Berechnungen selber durch und sind damit viel unabhängiger“, meint bw Eder zufrieden. KENNZIFFER: DEM22296
Bereiche des geplanten Kraftwerks Lehen.
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INTELLIGENTERES ENGINEERING IN EINEM ENERGIEMARKT IM UMBRUCH
Bild: ©iStockphoto.com/globestock
Schlaue Netze – aber wie? VON REINHARD KNAPP
Der Energiemarkt erlebt einen Wandel, der den Energieversorgungsunternehmen (EVU) enorme zusätzliche Herausforderungen beschert.
Bild: ©iStockphoto.com/jonya
Nach der organisatorischen Trennung von Energieerzeugung, -transport und -verteilung heißt es jetzt, alle Netze fit zu machen für die erneuerbaren Energien.
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echnologien aus dem Bereich erneuerbare Energien wie Offshore-Windpark oder Solardach, Elektroauto an der Ladestation oder Kraft-Wärme-Kopplung im Einfamilienhaus haben meist sehr verteilt arbeitenden Erzeuger. Dennoch sollen die ihre Energie auch loswerden. Ein wichtiger Punkt in diesem Zusammenhang ist die Energie-Einspeisung. Dafür müssen vielerorts dringend die Netzkapazitäten angepasst werden, und was bisher lediglich Verteilstation war, muss künftig Energie bidirektional managen können. Das ist allein wegen der Größe der Netze und der Menge solcher Stationen eine gigantische Aufgabe.
Neue Technologie gefragt Zusätzlich steht die Technologie des Engineering unter Druck, sich für die künftigen Anforderungen zu wappnen. Um sie zu meistern, müssen die bestehenden Engineering-Strukturen einen kräftigen Effizienzsprung schaffen. Denn die oft genannten „Smart Grids“ brauchen ein umfassendes Energiemanagement, das im bisherigen Engineering-Prozess für die Energieverteilung nicht vorgesehen ist. Wie also sollen die Energieverteiler weiterhin die Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch sicherstellen? „Einerseits drängen politische Kräfte auf mehr Wettbewerb durch Aufspaltung der Geschäftsfelder. Andererseits stellt der schnell
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wachsende Anteil an erneuerbaren Energien die alten Markt- und Netz-Mechanismen auf den Kopf“, sagt Thomas Engler, Key Account Manager Energie beim Engineering-Software-Entwickler Aucotec. Dank der langjährigen und umfassenden Kontakte des Unternehmens im EVU-Umfeld kennt er sich aus beim aktuellen und künftigen Engineering-Bedarf von Energieerzeugern wie -verteilern. Einer überschaubaren Anzahl von Großkraftwerken stehe eine Fülle von Kleinund Kleinstanbietern gegenüber, erklärt der Engineering-Experte. „Die Infrastruktur hier schnell genug aufzurüsten und gleichzeitig funktionierende Regelmechanismen länderübergreifend zu installieren, bedeutet für unsere Kunden eine enorme Herausforderung.“ Die vielen unterschiedlichen, dezentralen Energieerzeuger müssen von außen ansteuerbar sein, um ihre Leistung kalkulierbar aufzunehmen und einzusetzen. Engler dazu: „Dabei fehlt es den vielen jungen Marktteilnehmern im Bereich erneuerbare Energien vor allem an EVU-spezifischem Know-how, das jedoch ihre Kunden, die späteren Betreiber der Energiequellen, unbedingt berücksichtigen müssen.“ Außerdem ist neue Technik, beispielsweise intelligente Stromzähler, notwendig, damit gezielte Angebote, etwa für günstigere Abnahmezeiten, machbar werden – der Gesetzgeber verlangt, dass
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Energieversorgung
bis 2020 80 Prozent der Haushalte damit ausgestattet sind. Verbrauchsspitzen ließen sich mit diesem „Smart Metering“ und smarten Angeboten abflachen. Verteilanlagen müssen also – möglichst zügig – an intelligente Geräte und Telekommunikationsfunktionen angebunden werden, damit das enorme Mehr an Erzeuger- und Verbrauchsdaten überhaupt erfasst werden kann.
Engineering Base Power erzeugt effizient vernetzte Planungsprozesse.
Smartes Engineering Smart Grids und Smart Metering verlangen daher konsequenterweise auch ein „Smart Engineering“. Diese Herausforderungen im Blick, liegt der Fokus der Aucotec AG, Hannover, bei der jüngsten Weiterentwicklung ihrer datenbankbasierten Engineering-Plattform besonders auf der Ausprägung „Power“. Bei der diesjährigen Hannover Messe war Aucotec deshalb nicht nur in der „Digital Factory“ vertreten, sondern zeigte seine Neuerungen für smartes Engineering im EVU-Sektor erstmalig auch in der „Energy“-Halle 13. „Das Bild des Energie-Anbieters wird sich stark modernisieren. Er wird Technologien aus der Kommunikationsindustrie integrieren müssen. Hier treffen sehr unterschiedliche Disziplinen und Sichtweisen aufeinander, die es unter einen Hut zu bringen gilt. Das kann aber auch als Chance verstanden werden“, meint Engler. Seit Jahren ist Aucotec Marktführer in Deutschland, Tschechien und der Slowakei bei Engineering-Software zur Projektierung von Energieverteilanlagen. Das umfassende Lösungsangebot von Engineering Base Power (EB) baut auf diesen Erfahrungen auf, bietet aber mit seiner Datenbankbasierung eine neue Herangehensweise und hochmoderne Technologie, um den künftigen Anforderungen optimal gerecht zu werden. Diese System-Technologie verbindet interdisziplinäre Kooperation mit steter Datenkonsistenz. EB erzeugt einen außergewöhnlich effizienten, vernetzten Planungsprozess, bei dem verschiedene Engineering-Disziplinen simultan auf dasselbe Anlagenmodell zugreifen.
Aus einem Guss: Erzeugung, Verteilung und Kommunikation „Gerade die Kooperationsfähigkeit unseres Systems und seine Flexibilität, unterschiedlichste Unternehmensprozesse abzubilden, wird den Unternehmen entscheidend helfen können“, so Thomas
Engler. Er weiß, die Unternehmen haben unendlich viel Arbeit, besonders die Energieverteiler. Doch Mitarbeiter mit der nötigen Qualifikation sind knapp. Es wird also auch ein schnell erlernbares, leicht zu handhabendes System benötigt, das zudem möglichst viele Engineering-Aufgaben vereint. „Bei der Abholung von WindkraftStrom auf See beispielsweise, zu der die Gesetzgebung die Netzbetreiber ja verpflichtet, sind sehr spezielle, mehrere 100 Millionen Euro teure Konverter notwendig, die von Wechsel- zu Gleichstrom und zurück konvertieren können, damit es auf dem langen Transport an Land keine größeren Verluste gibt. Die Anbindung der Elektrotechnik dieser Konverter an die Netzdokumentation wäre eine weitere bedeutende Arbeitserleichterung. EB ist dafür ausgelegt“, erläutert der Aucotec-Manager. In der Energieerzeugung bietet EB eine durchgängige Lösung für die EMR-Technik, deren Zentrum das R&ISchema der Verfahrenstechnik im Kraftwerk ist. „Bei vielen Erzeugern liegen die Fließbilder noch als reine Grafiken ohne Logik vor, die Integration der R&I-Erstellung in den Workflow sehen sie als sehr positiv“, so Thomas Engler. Anlagen zur Energieverteilung projektiert EB vom Generator bis zum Endverbraucher und stellt die richtigen Leistungen für alle Spannungsebenen zur Verfügung. Und auch seine EngineeringLösung für die Kommunikationstechnik lässt sich in den Gesamtprozess einbinden – alles auf derselben Plattform. „In dieser Breite und mit dieser einfachen Erlernbarkeit ist bislang kein anderes System dazu in der Lage“, sagt Engler.
Die Zeit drängt „Die konsequente staatliche Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Ge-
setz (EEG) hat zu einem sprunghaften – aber auch stark schwankenden – Anstieg auf der Anbieterseite geführt. Doch der Ausbau der Netzinfrastruktur ist ein sehr langfristiger Prozess. Das Gleichgewicht gerät schon heute immer öfter an seine Grenzen, die Zeit drängt“, mahnt Thomas Engler. Effizienz und Technologieentwicklung eines hier eingesetzten Engineering-Systems müssen dieser Notwendigkeit standhalten können. Das Anlagenmodell von EB hält automatisch alle relevanten Daten in allen Sichten redundanzfrei auf dem aktuellen Stand. Beliebig geschachtelte Gerätestrukturen, wie in der Energieverteilung üblich, lassen sich problemlos anlegen – vom Großgerät bis zum Leistungsschalter. Besonders wirtschaftlich sind die wiederverwendbaren Einheiten. So liegen zum Beispiel nach einmaliger Projektierung die kompletten Felder einer Verteilanlage als Typicals in der Datenbank – einschließlich aller Geräte und Pläne. Daraus lassen sich hocheffizient neue Komplett- oder Teilanlagen zusammenstellen – einfach per Copy & Paste.
Geprüfte EVU-Qualität Ein Paket branchenspezifischer Qualitätsprüfungen sorgt automatisch dafür, dass die Dokumentation den EVU-Standards entspricht. Der Lieferant sichert damit die Abgabe einer regelkonformen Anlage. Der Betreiber erhält eine verlässliche Dokumentation, die nicht mehr von teuren Fachleuten geprüft werden muss. Die Abnahmeprozedur ist deutlich beschleunigt. Dabei ist selbstverständlich, dass sämtliche gängigen Normen und Spezial-Anforderungen an die Dokumentation berücksichtigt werden können, auch inbw ternational. KENNZIFFER: DEM22279
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Energieversorgung
VOLLE PRODUKTIONSLEISTUNG FÜR DEN AUSBAU DER WINDENERGIE
Digitale Fabrik für höhere Qualität und Ausbringung VON DR. THOMAS TOSSE
Spezialisten von ICARUS bringen ihre Kunden mit den Werkzeugen der digitalen Fabrik zu geringeren Herstellungskosten, kürzeren Projektlaufzeiten und reibungslosen Inbetriebnahmen neuer Fertigungsanlagen. Große Vorteile lassen sich so zum Beispiel bei der Produktion und Aufstellung von Windkraftanlagen erzielen.
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CARUS wurde 1995 als eines der ersten Ingenieurbüros für die Entwicklung, Planung und Simulation von Fertigungsprozessen gegründet. Das Ziel war, die Kunden mit kompetenter Beratung und Prozessmanagement durch die Phasen der Fertigungsplanung zu begleiten und alle Aufgaben der Planung, Konstruktion, 3D-Simulation, Ablaufoptimierung sowie System- und Software-Entwicklung zu übernehmen. Inzwischen verfügen die mehr als zwei Dutzend Spezialisten über umfangreiche Erfahrungen aus allen Bereichen der Industrie: Neben den Automobilherstellern und ihren Zulieferern,
Windkraftanlagen im Meer aufzustellen, ist anspruchsvoll. Mit Materialfluss-Simulation für die aufwändige Logistik beim Aufbau lässt sich unter Umständen viel Geld sparen. Bilder: ICARUS Consulting
Unternehmen der Luft- und Raumfahrt und ihren Anlagenlieferanten sowie Ingenieurbüros gehören auch Waggonbauer und Bushersteller zu den Kunden. Auftragsgrundlage sind fast immer die globalen Herausforderungen der Industrie: „Wir werden beauftragt, um geringere Herstellungskosten, kürzere Projektlaufzeiten oder auch die reibungslose Inbetriebnahme neuer Fertigungsanlagen zu erreichen. Ebenso sind ergonomische Arbeitsplätze, hohe Produktqualität, kürzere Durchlaufzeiten und eine höhere Ausbringung sehr gefragt“, sagt Volker Wildeboer, einer der beiden Geschäfts-
führer von ICARUS Consulting. Diese Faktoren entscheiden darüber, ob ein Unternehmen den weltweiten Wettbewerb antreibt – oder davon getrieben wird.
Pioniere der digitalen Fabrik Als Wegbereiter des Fortschritts seiner internationalen Klientel setzt ICARUS von Beginn an auf die Werkzeuge der digitalen Fabrik. Mit den Software-Lösungen aus der Tecnomatix-Produktreihe von Siemens PLM Software werden Simulationsmodelle erstellt und Produktionsszenarien aufgebaut, Fertigungslinien konzipiert, optimiert und austariert oder Roboter programmiert. Rund 20 PC-Arbeitsplätze und Notebooks sind mit den Tecnomatix-Lösungen für die Bereiche Fabrikplanung sowie Robotik und Automatisierung ausgestattet. Diese umfangreichen Werkzeuge dienen einerseits dazu, einmalige Fragestellungen der Kunden mit nahezu 100-prozentiger Treffsicherheit zu beantworten – andererseits können bereits erstellte Simulationsmodelle immer wieder zur Optimierung, Umrüstung oder Erweiterung von Fertigungseinrichtungen verwendet werden.
Windkraftanlagen – ein boomender Markt Mit der Erfahrung in der Automatisierung von Fertigungsanlagen und den Tecnomatix-Lösungen unterstützt ICARUS auch Hersteller von Windkraftanlagen: Allein in der Nord- und Ostsee sollen in den kommenden Jahrzehnten über
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Energieversorgung
1.000 Windkraftanlagen pro Jahr errichtet werden, um bis 2050 das politische Ziel einer ausschließlichen Nutzung erneuerbarer Energiequellen zu erreichen. Diese Windkraftanlagen haben eine Nabenhöhe mit über 100 Metern und bis zu 80 Meter lange Rotorblätter. Die Hersteller der gigantischen Anlagen kämpfen in der Produktion um höhere Qualität und Stückzahlen, um Marktanteile zu sichern. Dazu bildet ICARUS die Produktionsanlagen für das Fundament, den Turm und die Rotorblätter bereits frühzeitig aus vorhandenen CAD-Modellen des Kunden, Bibliothekskomponenten und 2D-Plänen in Simulationsmodellen ab. Randbedingungen wie Hallenlayouts stellen ebenso eine Planungsgrundlage dar, wie die Anforderungen bei der Taktzeit und Ausbringungsmenge des Kunden. Verschiedene Produktionsszenarien geben Auskunft über den richtigen Einsatz der menschlichen Arbeitskraft, Maschinen, Vorrichtungen und Roboter. Zusätzlich dienen sie der Prüfung von Produktvarianten und der Auswahl der Automatisierungstechnik. „Mit dem Simulationsmodell stellen wir sicher, dass rechtzeitig die richtigen Vorrichtungen bestellt, Arbeitsplätze und Puffer eingerichtet und Transportmittel bereitgestellt werden können“, sagt Volker Wildeboer. So lassen sich Überraschungen nach der Inbetriebnahme bei der Machbarkeit einzelner Arbeitsgänge sowie der Verfügbarkeit einer gesamten Anlage ausschließen. Auch vorhandene Fertigungsanlagen werden mit den Werkzeugen der digitalen Fabrik weiter optimiert.
Roboter richtig programmieren Die bis zu 80 Meter langen Rotorblätter werden am späteren Montagepunkt waagerecht angeflanscht, um sie zu schleifen und später Gelcoat und Farbe aufzutragen. Dabei biegen sich die Blätter durch. Dies erschwert das Programmieren der ausführenden Roboter ebenso wie die Materialeigenschaften: Gelcoat trocknet in wenigen Sekunden, auch im Zuleitungsschlauch. Wartezeiten während der laufenden Bearbeitung müssen daher ausgeschlossen werden. Früher hat es oft mehrere Monate gedauert, um die Roboter im Teach-In-Verfahren optimal zu programmieren. „Mit Tecnomatix erstellen wir die Programme offline und spielen sie in wenigen Tagen ein“, sagt Volker Wildeboer.
Die Schweißroboter werden offline programmiert, um die Fertigungszeit der Unterwasser-Gestelle von Windkraftanlagen zu verkürzen.
Die Oberflächengüte ist entscheidend für die bis zu 80 Meter langen Rotorblätter. Optimierte, automatische Prozesse gewährleisten höchste Qualität und kurze Durchlaufzeiten.
„Dadurch verkürzen wir den Produktionsanlauf erheblich und verbessern zugleich die Programme der Roboter dahingehend, dass die Qualität der Rotorblattoberfläche optimal ist.“ Diese bestimmt den Wirkungsgrad der fertigen Windkraftanlage entscheidend mit: Je höher die Oberflächengüte, desto weniger beeinträchtigen Verwirbelungen den Lauf der Flügel.
Materialfluss optimieren Nicht immer sind hohe Stückzahlen oder geringe Taktzeiten Auslöser für eine Materialfluss-Simulation mit Tecnomatix. Bei Windanlagen ist die enorme Größe der Bauteile ausschlaggebend: „Für ein 70 Meter langes Rotorblatt findet sich selten genügend Pufferplatz“, weiß Projektleiter Michael Lüdemann. „Und wenn man einen einzigen Bauteilträger einsparen kann, sind die Kosten einer Analyse bereits mehrfach amortisiert.“ Ein weiteres Anwendungsfeld der MaterialflussSimulation ist die aufwändige Logistik beim Aufbau einer Offshore-Anlage. Die Koordination der Spezialtransporter, die die riesigen Bauteile vom Hersteller zum Ausfuhrhafen bringen, ist ein komplexes Projekt. Zusätzlich müssen dabei die richtige Montagereihenfolge und der am Ausgangshafen vorhandene Lagerplatz berücksichtigt werden, damit die Anlage zügig und kostengünstig auf See errichtet werden kann. „Allein die hohen Kosten der Spezialtransporte rechtfertigen
den Aufwand einer umfassenden Optimierung“, erklärt Michael Lüdemann.
Anspruchsvolle Ziele erreichen „In diesem dynamischen Markt ist es gelungen, den Durchsatz von zwei bis drei Rotorblättern pro Tag mit Hilfe entsprechender Automatisierung und im Vorfeld der Absicherung in der digitalen Fabrik um 200 bis 300 Prozent zu steigern“, sagt Volker Wildeboer. Derartige Verhältnisse sind für den Pionier der digitalen Fabrik keine Seltenheit. Im Bereich der Bahnindustrie werden in Salzgitter Roboter in zwei Tagen offline für das Sandstrahlen von Eisenbahn-Waggons programmiert. Die frühere Programmierung vor Ort bedeutete 14 Tage Stillstand. Immer stärker wird auch die Materialfluss-Simulation in der Automobilindustrie gefordert: Bei der Just-in-Sequence-Fertigung gleicht beispielsweise durch kundenspezifische Varianten kein Sitz mehr einem anderen. Wie stellt man sicher, dass die Sitze immer in der richtigen Sequenz am Band liegen? „Industrielle Prozesse und Abläufe sind immer komplexer geworden“, sagt Bernd Lienhöft, ebenfalls Geschäftsführer bei ICARUS. „Nur mit Simulationsmodellen können die Anlagenbetreiber dieser Entwicklung sinnvoll begegnen. Die Tecnomatix-Software liefert hierfür die richtigen Lösungen.“ to KENNZIFFER: DEM22369
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Hardware & Peripherie
High Performance Computing
E I N B L I C K E I N D I E W E LT D E R 3 D - G R A F I K - H A R D WA R E
Rechnen auf der GPU VON DR. OLIVER TENNERT
Was kann eine Grafikkarte alles? Auf den ersten Blick mag das eine seltsame Frage sein, denn das Wort sagt ja bereits, was das Stück Hardware im Kern berechnen muss: Grafik. Die Grafik des Windows-Desktop, die Grafik einer 3D-Anwendung, beispielsweise in einem Renderprogramm. Das alles sind die Hauptaufgaben einer Grafikkarte und werden es für eine lange Zeit auch bleiben. Der folgende Beitrag soll einen kleinen Einblick in die aktuellen und künftigen Mainstream-Programme für eine GPU geben.
M
oderne Multicore-CPUs ließen nicht nur im Bereich des High Performance Computing, sondern auch bei Heimanwendungen ein lange verloren geglaubtes Stück Informatikgeschichte zu neuem Leben erwachen: das der parallelen Programmierung von Multi-Threaded Applications. Offene Standards wie OpenMP erleichtern einem Softwareentwickler das Erstellen von SMP-Applikationen (Shared-Memory Processing), was für viele Programmierer der Mainframe-Generation nichts neues darstellt. Aber die Entwicklung steht nicht still: sind Multicore-CPUs und OpenMP im Prinzip nichts anderes als ein Revival der altbekannten SMP-Technologie für die breite Masse, hat NVIDIA sich daran gesetzt, seine Grafikkartentechnologien dem Bereich des High Performance Computing zu öffnen. Das Schlagwort ist GPUComputing (GPU steht für Graphics Processing Unit) mit der Tesla-Plattform als der hierfür als Paradepferd herangezüchteten Produktlinie und CUDA als der Software-Architektur. CUDA steht für Compute Unified Device Architecture und beschreibt sowohl eine bestimmte GPU-Architektur als auch die dazu passende Entwicklungsumgebung für Software-Entwickler, um Programmcode für NVIDIA-GPUs zu generieren. Hierzu gehören drei wichtige Komponenten: die CUDA-Driver-API (auch LowLevel-API genannt), das CUDA-Toolkit (die eigentliche Entwicklungsumgebung inklusive der Runtime-Libraries) und ein CUDA SDK mit Code-Beispielen.
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Das CUDA-Toolkit ist im Wesentlichen eine C-Entwicklungsumgebung und umfasst neben dem eigentlichen Compiler (nvcc), einer Anpassung des PathScale CCompiler, und hochoptimierten FFT- und BLAS-Bibliotheken auch einen Profiler, einen Debugger (cudagdb), Shared Libraries für die Laufzeitumgebung für CUDA-Programme (die Runtime-API) und, nicht zu vergessen, eine umfangreiche Dokumentation samt Entwicklerhandbuch. Das CUDA SDK beinhaltet Beispiele mit Quellcode zur Matrizenberechnung, Pseudozufallszahlengeneratoren, Bildfaltung, Wavelet-Berechnungen und vieles mehr. CUDA läuft auf allen NVIDIA-GPUs ab der G8X-Serie aufwärts, inklusive der GeForce, Quadro und der Tesla-Reihe und ermöglicht Programmierern den Zugang zu der Leistungsfähigkeit der massiv-parallelen Berechnungselemente in den GPUs. GPUs haben, im Unterschied zu CPUs, sprich Prozessoren, eine Many-Core-Ar-
chitektur, was zum Ausdruck bringen soll, dass der Grad der Parallelisierung um bis zu zwei Größenordnungen über dem bei herkömmlichen CPUs liegt. Darüber hinaus besitzt eine GPU einen eigenen Speicher, der mit sehr hoher Bandbreite von den Ausführungseinheiten der einzelnen Cores angesprochen werden kann. Im Unterschied zu den in der Vergangenheit häufig verwendeten GPGPUProgrammiermodellen (General Purpose Computing on GPUs) über Grafikschnittstellen wie DirectX lehnt sich CUDA sehr stark an C an, bietet Shared-Memory-Bereiche (von 16k Größe) für mehrere Threads, im Prinzip positionsunabhängigen Code (Scattered Reads), der an beliebigen Stellen im GPU-Speicher zur Ausführung kommen kann, und volle Unterstützung für Integer- und Bit-Operationen. Mit CUDA fungiert eine GPU im Wesentlichen als Koprozessor (Accelerator) für einzelne parallelisierbare Routinen innerhalb eines Hauptprogramms, das auf einer her-
High Performance Computing
kömmlichen CPU der x86- beziehungsweise x64-Architektur zur Ausführung kommt. Wird die komplette GPU-Architektur in ein externes System ausgelagert, ist hierfür ein Gateway-System als Hauptrechner vonnöten, an das über extern geführte PCI-Express-Verbindungen die GPU-Systeme angeschlossen werden. Aufgrund der Besonderheiten einer GPU ist im Vergleich zu einer CPU für den Softwareentwickler auch einiges zu beachten: die Bandbreite und die Latenz des Busses zwischen CPU und GPU (also im allgemeinen PCI-Express) kann sich zum Flaschenhals entwickeln, wenn gemäß dem Amdahlschen Gesetz der serielle Anteil des Gesamtprogramms zu hoch ist. Eine andere Besonderheit ist, dass die einzelnen CUDAProzesse in einzelne Threads zerlegt werden, die nur teilweise einen Shared-Memory-Bereich zur Verfügung haben.
Die CUDA-Architektur Die CUDA-Architektur umfasst folgende Komponenten: • Parallele Berechnungseinheiten in den NVIDIA-GPUs • OS-seitigen Support für die Hardware-Initialisierung, Konfiguration usw. • User-Mode-Treiber, die Entwicklern eine Geräte-API zur Verfügung stellen • PTX Instruction Set Architecture (ISA) für parallele Berechnungssequenzen und -funktionen Die CUDA-Software-Entwiclungsumgebung unterstützt zwei verschiedene Programmierschnittstellen:
• Eine API auf Device-Ebene, bei der die Applikation DirectX Compute, OpenCL oder die CUDA Driver API verwendet, um die GPU direkt zu konfigurieren, Compute Kernels zu starten, und Resultate einzulesen • Eine Programmierschnittstelle, die in verschiedene höhere Programmiersprachen integriert ist und bei der die Anwendung die C-Laufzeitumgebung für CUDA nutzt und die Entwickler eine Reihe von Extensions verwenden, um festzulegen, welche Teile auf der GPU, und welche auf der CPU gerechnet werden sollen Bei der Verwendung der Device Level API schreiben Entwickler einzelne so genannte Compute Kernels in unterschiedliche Dateien in einer Kernelsprache ihrer Wahl. DirectX Compute Kernels beispielsweise (so genannte „Compute Shaders“) sind in HLSL geschrieben. OpenCL Kernels sind in einer C-ähnlichen Sprache namens „OpenCL C“ geschrieben. Die CUDA Driver API akzeptiert Kernels in C oder PTX Assembler. Bei der sprachintegrierten Schnittstelle schreiben Entwickler Funktionen in C, und die C-Laufzeitumgebung für CUDA übernimmt die Ansteuerung der GPU und die Ausführung der Berechungen. Dieses Programmiermodell erlaubt Entwicklern, auf nativen Support für gängige höhere Programmiersprachen wie C, C++, Fortran, Java, Python oder andere zurückzugreifen und durch Type und Code Integration Code-Komplexität und Entwicklungskosten zu minimieren:
Hardware & Peripherie
• Die so genannte Type Integration erlaubt es, sowohl Standard- als auch Vektortypen und benutzerdefinierte Typen (inklusive Structs) nahtlos über Funktionsgrenzen hinweg einzusetzen, wenn diese zum Teil auf der GPU, zum anderen Teil auf der CPU ausgeführt werden. • Code Integration macht es möglich, dass dieselbe Funktion von Funktionen aufgerufen wird, die auf der GPU ausgeführt, und von Funktionen, die auf der CPU ausgeführt werden. Wenn es notwendig ist, dass Funktionen unterschieden werden, je nach dem, ob sie auf der CPU oder auf der GPU ausgeführt werden, wird der Begriff C for CUDA für die Extensions verwendet, die es den Softwareentwicklern erlauben festzulegen, welche Funktionen auf der GPU ausgeführt werden, wie der GPU-Speicher eingesetzt wird und wie die Parallel Processing-Fähigkeiten der GPU von der Anwendung genutzt werden. NVIDIA hat mit CUDA einen De-factoStandard geschaffen, und die Zahl der CUDA-unterstützten Applikationen wächst rasant in allen Bereichen. Es sind zwar auch Arbeiten an offenen Programmiermodellen wie OpenCL im Gange, die hardwareunabhängiges Programmieren für GPU Computing erlaubt, es bleibt aber abzuwarten, ob sich Entwickler ein weiteres Mal für einen entsprechenden Portierungsaufwand bebw geistern werden. KENNZIFFER: DEM22455
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Hardware & Peripherie
3D-Scanner
3D-BILDVERARBEITUNGSLÖSUNGEN AUF BASIS VON LICHTSCHNIT TSENSORIK
100 Prozent geprüft VON IRA EFFENBERGER
In der industriellen Fertigung spielen Bildverarbeitungslösungen sowohl für die 100-Prozent-Kontrolle als auch für die automatisierte Zuführung von Bauteilen eine große Rolle. Der Trend geht hierbei immer stärker von prozessintegrierten 2D-Lösungen hin zu 3D-Bildverarbeitungssystemen. Viele dieser Systeme setzen dabei auf Lichtschnittsensoren, die es ermöglichen, schnell und dicht Messdaten aufnehmen zu können. Dabei wird eine Laserlinie in einem definierten Winkel auf das Objekt projiziert und deren Reflektion mit einer Kamera beobachtet. Die Kontur der Laserlinie auf dem Kamerachip entspricht dann dem Höhenprofil des Objekts. Stellvertretend für die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten werden hier drei Applikationen aus der Messund Prüftechnik sowie aus der Automatisierungstechnik näher beschrieben.
U
m den heutigen Anforderungen an die garantierte Funktionalität und die Lebensdauer komplexer industrieller Produkte zu genügen, müssen Bauteile häufig einer fertigungsintegrierten 100-Prozent-Prüfung unterzogen werden. Wesentlicher Bestandteil der Qualitätssicherung hierbei ist die Messung und Prüfung von Bauteiloberflächen, insbesondere von Funktionsflächen wie Dichtflächen. Die Prüfaufgabe besteht darin, fertigungsoder prozessbedingte Abweichungen und Defekte wie beispielsweise Kratzer zu erkennen. Mit Hilfe unterschiedlichster Methoden der 2D-Bildverarbeitung können
ungleichmäßig texturiert, so ist die Unterscheidung von unkritischen Merkmalen auf Basis von 2D-Daten meist schwierig oder sogar unmöglich. Hier bietet sich die 3D-Erfassung der Oberfläche als 3D-Messpunktwolke an. Die schnelle, flächenhafte und genaue Digitalisierung der zu prüfenden Oberfläche erfolgt dabei mittels optischer 3D-Messsysteme. Damit ein Qualitätssicherungssystem in der Produktion auch eingesetzt werden kann, sind die erreichbare Taktzeit und die Erkennungssicherheit von Defekten entscheidend. Am Fraunhofer IPA wurden verschiedene Verfahren zur Oberflächenprüfung auf Basis von 3D-Messdaten entwickelt. Die Daten werden mittels Lichtschnittverfahren erfasst. Um Abschattungen komplexer Prüflinge mit Hinterschnitten zu mindern, wurde ein VerfahBild1: Farbcodierte Darstellung der Abwicklung eines achtkantiren entwickelt, um die gen Bauteils. (a) zeigt ein Gutteil, (b) stammt von einem Bauteil mit beschädigten Kanten und (c) zeigt die Formabweichung von Daten von Messungen (b) gegenüber (a) (nach Einpassung; blau: geringe Abweichung; mehrerer Lichtschnitte rot: starke Abweichung). Bilder: Fraunhofer IPA aus unterschiedlichen Ansichten zusammenFehlstellen auf Bauteilen, deren Oberflä- zuführen. Für den Einsatz im industriellen chen eine gleichmäßige Textur aufweisen, Umfeld wurde zudem eine automatische meist einfach identifiziert werden. Besit- Kalibrierung eines solchen kombinierten zen die zu prüfenden Oberflächen jedoch Messsystems entwickelt. eigene geometrische Strukturen wie beiZur Prüfung von Oberflächen mit geospielsweise Kanten oder sind Intensitäts- metrischen Strukturen wurde ein Verfahbilder materialbedingt oder durch mecha- ren realisiert, das die Ist-Geometrie in ein nische Einwirkungen aus der Fertigung Referenzmodell des Bauteils einpasst und
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die Abweichungen analysiert. Als Grundlage des Referenzmodells kann ein CADModell dienen. Zur Prüfung der Dichtfläche einer Hohlschraube auf Kratzer und Druckstellen wurde ein Verfahren entwickelt, das auf der Analyse von 2D- und 3DInformation beruht. Im Anschluss an die Produktion wird jede Hohlschraube auf einen Drehteller gesetzt und vor einem Lichtschnittsensor gedreht. Dabei werden kontinuierlich Profillinien gemessen, die nicht nur Tiefen-, sondern auch Intensitätsinformation enthalten. Dadurch wird die Analyse der Lichtschnittabwicklung mittels 2D- und 3D-Methoden auf den gleichen Daten ermöglicht. Die automatische, kombinierte Auswertung der 2D- und 3DInformation ermöglicht eine Oberflächenprüfung im Sekundentakt und wurde als Modul in das Bildverarbeitungssystem Emsis des Fraunhofer IPA integriert. Das Verfahren erkennt zuverlässig Kratzer und Druckstellen ab 15 Mikrometern.
3D-Inline-Inspektion von Tondachziegeln Tondachziegel-Hersteller sollen immer kostengünstiger produzieren und trotzdem eine hohe Produktqualität gewährleisten. In der Produktion spielen dabei einerseits die hohen Energiekosten eine wichtige Rolle und andererseits die Vermeidung von Ausschuss, das heißt von so genanntem Bruch. Ein geeignetes optisches Inline-Prüfsystem, das alle Fehler in Form und Oberfläche
3D-Scanner
zuverlässig detektiert, kann dabei an unterschiedlichen Stellen im Prozess zum Einsatz kommen. Auf diese Weise lassen sich Defekte frühzeitig erkennen und die jeweiligen Tondachziegel somit schon vor dem energiekostenintensiven Brennvorgang aussortieren. Damit ist nicht nur Energie einsparbar, sondern auch Ressourcen, denn die noch nicht gebrannten NIO-Ziegel können wieder gemahlen und erneut dem Herstellungsprozess zugeführt werden. Bei der automatisierten Herstellung von Tondachziegeln treten aufgrund des Ausgangsmaterials natürliche Schwankungen auf. Aber auch diverse Einflussfaktoren im Herstellungsprozess wirken sich auf die Produktqualität aus und spiegeln sich in den Eigenschaften der erzeugten Tondachziegel wider. So können unterschiedliche Fehler entstehen, die die Form und Maßhaltigkeit des Tondachziegels betreffen, zum Beispiel Pressfehler, oder aber sich als Oberflächenfehler etwa in Form von Blasen, Abplatzern, Ablagerungen oder Rissen äußern. Die Oberflächen- und Formfehler werden bisher meist durch visuelle Kontrolle eines Werkers beurteilt. Diese Aufgabe ist jedoch in Anbetracht der hohen Stückzahl und einer Taktzeit von etwa einer Sekunde kaum durchführbar. Darüber hinaus sind Systeme zur automatischen optischen 2D-Prüfung bereits auf dem Markt verfügbar. Damit sind jedoch vollständige Prüfungen sowie quantitative Aussagen über die aufgetretenen Fehler nicht möglich. Mit Hilfe eines neuen optisches 3D-Prüfsystems, einem Lichtschnittsensor sowie einer Farbkamera werden die auf einem Förderband transportierten Dachziegel erfasst. Eine kombinierte 3D-Auswertung und Farbprüfung soll anschließend auto-
matisch Fehler erkennen. Ein erstes Softwarewerkzeug zum 3D-Soll-Ist-Vergleich zwischen Soll-Modell und aktuell zu prüfendem Ziegel wurde bereits entwickelt. Die Herausforderung für die 3D-Datenauswertung stellt neben den Variationen bei den Tondachziegeln die Taktzeit von etwa einer Sekunde dar, die nur durch den Einsatz schneller, intelligenter und zudem robuster 3D-Auswerteverfahren erreicht werden kann.
3D-Objektlageerkennung für die automatisierte Bauteilhandhabung Bei der Betrachtung des Materialflusses in der Produktion wird deutlich, dass es an flexiblen Automatisierungslösungen noch fehlt, insbesondere bei der Zuführung von Produktionseinheiten von einem Prozessschritt zum nächsten. Dabei liegen die zu bearbeitenden Werkstücke häufig ungeordnet in Kisten oder Gitterboxen vor und werden anschließend mit Hilfe von Wendelförderern und Förderbändern mit aufwändiger Mechanik, die speziell auf die Teile abgestimmt ist, vereinzelt. Daher ist diese Art der automatisierten Zuführung gegenüber Bauteiländerungen unflexibel und notwendige Anpassungen an der Zuführtechnik sind aufwändig und teuer. Eine Alternative hierzu bietet das Greifen der ungeordneten Bauteile mit einem Roboter direkt aus den Kisten oder vom Band. Dies setzt jedoch eine präzise Objektlageerkennung im Raum voraus. Für eine eingeschränkte Auswahl von Werkstücken gibt es bereits Algorithmen aus der 2D-Bildverarbeitung. Solche Verfahren eignen sich jedoch kaum, um völlig ungeordnete Werkstücke zu lokalisieren. Die am Fraunhofer IPA entwickelte 3DObjektlageerkennungslösung basiert auf
Bild 2: Pressfehler (links), Soll-Ist-Vergleich-Auswertung des Pressfehlers (rechts).
Hardware & Peripherie
Bild 3: Scannen, erkennen/lokalisieren, kollisionsfrei greifen, geordnet ablegen.
der Einpassung regelgeometrischer Elemente wie Ebenen, Zylinder, Kegel, Kugeln oder Tori in Punktwolken. Dieser Ansatz wurde gewählt, da viele technische Werkstücke zylindrische oder konische Formelemente aufweisen. Dabei sind die zu erkennenden Objekte jedoch nicht auf reine Zylinder oder Kegel beschränkt, vielmehr können auch deutlich komplexere Werkstücke erkannt werden, die neben regelgeometrischen Merkmalen auch Freiformflächen enthalten können. Um aus einzelnen Profilmessungen ein vollständiges Tiefenbild der Bauteiloberflächen zu erzeugen, wird der Lichtschnittsensor entlang einer Linearachse über den Bauteilbehälter verfahren. Das Erkennungssystem lokalisiert pro Aufnahme mindestens ein Objekt, das kollisionsfrei gegriffen werden kann. Der berechnete Greifpunkt wird dann an den Roboter übermittelt, der das Werkstück greift und lagerichtig ablegt. In Bild 3 sind die Schritte von der Datenaufnahme bis zur Ablage am Beispiel von Schmiedeteilen dargestellt. Die 3D-Objektlageerkennung auf Basis regelgeometrischer Elemente läuft auf einem Standardcomputer und benötigt etwa 0,5 Sekunden Rechenzeit, um ein Werkstück zu erkennen und zu lokalisieren. Das Verfahren zeichnet sich durch eine präzise Lageerkennung aus, die abhängig vom verwendeten 3D-Sensors ist. Bei der Schmiedeteilerkennung in Bild 3 liegt die Genauigkeit der Lokalisierung bei +/- 0,5 Millimetern. Mit diesem 3D-Objekterkennungssystem können Werkstücke behandelt werden, deren Form von regelgeometrischen Merkmalen dominiert wird. Aktuelle Arbeiten des Fraunhofer IPA beschäftigen sich mit der automatischen Parametrierung von 3D-Objekterkennungssystemen sowie der Entwicklung von CAD-Modell-basierten 3D-Erkennungslösungen für komplexere Bauteile, um den flexiblen und produktionsintegrierten Einsatz von Lichtschnitt-Bildverarbeitungslösungen in vielfältigen industriellen Applibw kationen zu ermöglichen. KENNZIFFER: DEM22465
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Hardware & Peripherie
3D-Scanner
MARKTÜBERSICHT 3D-SCANNER
VON ANDREAS MÜLLER
Bild: Breuckmann
Sie haben es erfasst Bild: Breuckmann
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Bild: Creaform
Bild: Creaform
Anbieter
Breuckmann GmbH
Breuckmann GmbH
Creaform Deutschland GmbH
Creaform Deutschland GmbH
Telefon
0 75 32-43 46-0
0 75 32-43 46-0
07 11-18 56 80 30
07 11-18 56 80 30
Internet
www.breuckmann.com
www.breuckmann.com
www.creaform3d.com
www.creaform3d.com
Vertrieb über
Hersteller/Breuckmann GmbH
Hersteller/Breuckmann GmbH
Creaform Deutschland GmbH
Creaform Deutschland GmbH
Produkt
smartSCAN 3D-Systemreihe
d-STATION 3D
HandySCAN
MetraSCAN
allgemeine Charakteristik
Streifenprojektionssysteme
Streifenprojektionssystem
Der Handyscan-3D-Scanner ist ein selbstpo- Im Vergleich zu anderen 3D-Scannern mit sitionierender, vollständig tragbarer, beweglichen Armen bietet der optische handgeführter Laserscanner. 3D-Scanner MetraSCAN uneingeschränkte Bewegungsfreiheit.
Einsatzgebiete
Dreidimensionales Scannen für Rapid Prototyping, Reverse Engineering und dimensionelle Messtechnik
Dreidimensionales Scannen für Rapid Prototyping, Reverse Engineering und dimensionelle Messtechnik
Reverse Engineering, Rapid Prototyping, Design, Formerfassung, 3D-Inspektionen
Inspektion, Reverse Engineering
Grundfunktionen
schnelle, hochpräzise, dreidimensionale Objekterfassung
schnelle, hochpräzise, dreidimensionale Objekterfassung
Scanning, Kalibrierung, Polygonisierung
Scanning, Probing, Kalibrierung, Polygonisierung
Bauform
flexibles, portables Messsystem
stationäres Messsystem (geschlossenes Gehäuse)
Handscanner, Abmessung: 172 x 260 x 216 mm; Gewicht 1,25 kg
Abmessung: 282 x 250 x 282 mm; Gewicht: 2,05 kg
Scan-Verfahren
miniaturisierte Projektionstechnik, Weißlichtscanner
miniaturisierte Projektionstechnik, Weißlichtscanner
trianguliertes Laserkreuz
von Kamerabalken getrackter Scanner
Auflösung
ab 2 μm
ab 2 μm
0,05 mm
0,05 mm
Reichweite
flexible Messfelder individuell wählbar: von 25 mm bis 2,5 m
Messfelder von 50 - 200 mm
nicht begrenzt, Genauigkeit 40μm+100μm/m
Messvolumen in einer Aufstellung 7.8m3,mehrere Aufstellungen möglich
Scan-Objektgröße
beliebig
bis 150 mm
nicht begrenzt, 40μm+100μm/m
ca: 2m x 2m x 2m in einer Aufstellung, mehrere Aufstellungen möglich
Geschwindigkeit
Messaufnahme bis 16 Megapixel/Sekunde
Messaufnahme bis 2 Megapixel/Sekunde
25.000 Messungen/s
36.000 Messungen/s
Besonderheiten
unschlagbar bei der Flächenqualität
Komplette Messstation für kleine Messobjekte
Dual-Scanning-Modi:Die oben angebrachte Drucktaste ermöglicht es dem Bediener, zwischen normaler und hoher Scanauflösung umzuschalten
taktiles Messen und Scannen in gleicher Genauigkeit, dynamische Referenz, das heißt, Messystem und Messobjekt müssen nicht stabil aufgestellt werden.
Exportformate
STL, PLY, VRML, BRE, CNT
STL, PLY, VRML, BRE, CNT
STL,PLY,OBJ usw.
STL, PLY, OBJ usw.
Direktschnittstellen
Rapidform, Polyworks, Geomagic
Rapidform, Polyworks, Geomagic
Geomagic, Polyworks, Metrolog, Rapidform, CATIAV5 haben Plugins für Creafrom Scanner.
Geomagic, Polyworks, Metrolog, Rapidform, CATIAV5 haben Plugins für Creafrom Scanner.
inklusive
inklusive
VX Elements
VX Elements
Funktionsumfang
CAD-Integration
Zubehör Software
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3D-Scanner
Hardware & Peripherie
3D-Scanning ist heute oft schon ein unerlässlicher Arbeitsschritt in Produktentwicklung und Dokumentation. Die Vielfalt der Aufgaben hat Geräte hervorgebracht, die sich in Auflösung, Bauform und Preis erheblich unterscheiden. Deshalb gilt es, sich vor dem Kauf eines Scanners über die eigenen Anforderungen in allen
FARO Europe
Bild: Zoller+Fröhlich
Bild: Nikon Metrology
Bild: Zoller+Fröhlich
Details im Klaren zu sein
FARO Europe GmbH & Co. KG
Nikon Metrology GmbH
Zoller+Fröhlich GmbH
Zoller+Fröhlich GmbH
Anbieter
0 71 50-97 97-0
0 60 23-9 17 33-0
0 75 22-93 08-0
0 75 22-93 08-0
Telefon
www.faro.com/germany
www.nikonmetrology.com
www.zf-laser.com
www.zf-laser.com
Internet
FARO Europe GmbH & Co. KG
Nikon Metrology GmbH
Zoller+Fröhlich GmbH
Zoller+Fröhlich GmbH
Vertrieb über
Focus3D
3D-Laserscanner: LC60Dx, LC50Cx, XC65D, XC65D-LS, LC15; handgeführter 3DLaserscanner MMDx, MMC
Z+F IMAGER 5010
Z+F IMAGER 5006h
Produkt
3D-Laserscanner
digitale 3D-Laserscanner
Stand-alone-3D-Phasenlaserscanner für Close- und Midrange-Anwendungen
Stand-alone-3D-Phasenlaserscanner für Close- und Midrange-Anwendungen
allgemeine Charakteristik
Bergbau, Denkmalschutz, Architektur, Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Fertigung, Schiffsbau und Forensik
Erstmusterprüfung gegen CAD-Modell, Prüfung geometrischer Elemente, Spaltund Bündigkeitsprüfung, Flächenrückführung, Überprüfung von Formen, Montageprozessen, Schrumpfprozessen, Werkzeugverschleiß; digitale Aufnahme von Rohkarossen in der Automobilindustrie
Industrie, Versicherungen, Denkmalpflege/- Industrie, Versicherungen, Denkmalpflege/- Einsatzgebiete schutz, Forensik, Archäologie, Forstindustrie schutz, Forensik, Archäologie, Forstindustrie
dreidimensionale Dokumentation
3D-Laserscanning
Erzeugen von 3D-Punktwolken
Erzeugen von 3D-Punktwolken
Grundfunktionen
Abmessungen: 240 x 200 x 100 mm, Gewicht 5 kg
Triangulation
Panorama-Scanner
Panorama-Scanner
Bauform
Die Distanz wird durch den Phasenwechsel zwischen dem sendenden und empfangenden Strahl gemessen.
Laser Klasse 2 / 2M
Phasenvergleichsverfahren
Phasenvergleichsverfahren
Scan-Verfahren
vertikal und horizontal: 0,009° (40.960 3D-Pixel auf 360°)
3D-Laserscanner (LC60Dx / LC50Cx / XC65D / XC65D-LS): Genauigkeit: 7μm - 19μm (modellabhängig); handgeführter 3DLaserscanner (ModelMaker MMDx - MMC), Genauigkeit (1 Sigma Kalibrierkugel) (μm): 10 - 34 (Modellabhängig)
100.000 / 360°
100.000 / 360°
Auflösung
Kugelradius bis 120 m
3D-Laserscanner (LC60Dx / LC50Cx / XC65D / XC65D-LS) Standoff 75 mm bis 185 mm (modellabhängig), Sichtfeld 50 mm x 50 mm bis 65 mm x 65 mm; handgeführter 3D-Laserscanner (ModelMaker MMDx - MMC) Standoff 55 mm, max. 160 mm Streifenbreite (modellabhängig), Sichtfeld 160 x 150 mm
187 Meter
79 Meter
Reichweite
Wird durch Positionsgeber bestimmt (Gelenkmessarm oder Messmaschine)
Erfassung von Szenen im Bereich der Archäologie bis hin zu Industrieanlagen
Erfassung von Szenen im Bereich der Archäologie bis hin zu Industrieanlagen
Scan-Objektgröße
976.000 Punkte/s
3D-Laserscanner (LC60Dx / LC50Cx / XC65D / XC65D-LS Aufnahmerate: 37.500 - 75.000 Punkte/s (modellabhängig), handgeführter 3D-Laserscanner (ModelMaker MMDx - MMC) 1000 Punkte / Streifen, nicht interpoliert (modellabhängig)
> 1 Million Punkte/s
> 1 Million Punkte/s
Geschwindigkeit
klein, geringes Gewicht, Touch-Schnittstelle
schnelle Punkteaufnahme, automatische Einstellung der Laserintensität eines jeden Einzelpunkts erlaubt Aufnahme von verschiedenen Oberflächen/Farbverläufen
Laserklasse 1, Schutzklasse IP53, Reichweite 187 Meter
Geschwindigkeit, gekapselter Drehspiegel
Besonderheiten
Schnittstellen zu CAD-Programmen wie Geomagic, PolyWorks und Rapidform
STL, IGES, STEP, VDA, ACIS
zfs, xyz.asc, pts, ptx, ptc, ptg, vrml, dxf, tiff, bmp, jpg, png, osf
zfs, xyz.asc, pts, ptx, ptc, ptg, vrml, dxf, tiff, bmp, jpg, png, osf
Exportformate
Schnittstellen zu allen gängigen CADProgrammen wie Geomagic, PolyWorks und Rapidform; AutoCAD, Microstatio, Rhino u. a.
CATIA V4 .model, .exp, .session CATIA 4.1.9 – 4.2.4, V5 .CATPart, .CATProduct, .CGR R2 – R20, IGES, ACIS, Pro/E .prt, .prt.*, .asm, .asm.* 16 – Wildfire 5, STEP .stp, .step AP203, AP214 (nur Geometrie), Unigraphics .prt 11 bis 18, NX bis NX7.5, VDA-FS
zu Autodesk AutoCAD, Autodesk AutoPlant, COADE CadWorx, Bentley Microstation, AVEVA PDMS, AVEVA Review, Intergraph PDS, Intergraph SmartPlant 3D, Intergraph SmartPlant Review, VR Context Walkinside über LFM Server
zu Autodesk AutoCAD, Autodesk AutoPlant, COADE CadWorx, Bentley Microstation, AVEVA PDMS, AVEVA Review, Intergraph PDS, Intergraph Smart Plant 3D, Intergraph SmartPlant Review, VR Context Walkinside über LFM Server
Direktschnittstellen
SCENE für das Exportieren von Scandaten
Camio Multi-Sensor Software , Focus Scan, Focus Inspection, Focus RE Basics, Focus Handheld
Z+F LaserControl und LFM (Register, Server, Modeller, NetView)
Z+F LaserControl und LFM (Register, Server, Modeller, NetView)
Funktionsumfang
CAD-Integration
Zubehör und Preise Software
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Hardware & Peripherie
3D-Scanner
FUNKTIONSWEISE DREIDIMENSIONALER MESSSYSTEME
Durch und durch vermessen VON MARTINA MAIER
Dreidimensionale Messtechnik, die einen realen Gegenstand in kürzester Zeit einscannt und in ein dreidimensionales Modell im Computer verwandelt, leistet heute einen wichtigen Beitrag in zahlreichen Produktentwicklungs- und Produktionsprozessen. Die Funktionsweise dieser Messsysteme wird hier am Beispiel eines Streifenprojektionssystems beschrieben, das mit der miniaturisierten Projektionstechnik (MPT) arbeitet.
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Bilder: Breuckmann
om real existierenden Gegenstand zum dreidimensionalen Modell: Zur berührungslosen Objektvermessung und -digitalisierung werden heute in vielen Anwendungsbereichen bildgebende Messtechniken eingesetzt. Dabei wird ein großes Spektrum abgedeckt, was die Größe der Objekte (von wenigen Millimetern bis mehreren Metern) wie auch die Komplexität der Oberflächenstruktur (etwa kleinste Erhöhungen oder Gefälle, verdeckte Bereiche, Bohrungen, Hinterschnitte) betrifft. Dreidimensionale Messsysteme scannen die Geometrie sowie – wenn aufgabenbedingt gefordert – die Farbe einer Objektoberfläche innerhalb weniger Sekunden und stellen mit Hilfe einer speziellen Datenerfassungssoftware das exakte digitale Abbild des Objekts am Computer zur Verfügung. Abhängig von der verwendeten dreidimensionalen Messtechnik zeichnen sich die in kürzester Zeit erfassten, direkt weiterverwertbaren 3D-Scandaten durch eine unterschiedlich hohe Präzision aus. Solche Messergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag in zahlreichen Produktentwicklungs- und Produktions-
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prozessen. Ein bedeutender Applikationsbereich findet sich in der Automobil- oder Luftfahrtindustrie. Doch nicht nur hier reichen die Systemanwendungen von der Entwicklung über die Produktgestaltung mittels Rapid Prototyping bis hin zur Flächenrückführung, Simulation oder Qualitätskontrolle und -optimierung in verschiedensten Produktsparten. Aber auch im medizinischen Bereich, etwa in der Zahnmedizin, in der Anthropometrie oder zur Wirksamkeitsanalyse von Hautpflegeprodukten sowie bei der Dokumentation und Archivierung von kunsthistorischen Gegenständen oder archäologischen Funden werden 3D-Scanner eingesetzt.
Funktionsweise der Messsysteme Die Funktionsweise dieser Messsysteme wird hier am Beispiel eines Streifenprojektionssystems beschrieben, das mit der so genannten miniaturisierten Projektionstechnik (MPT) arbeitet. Dieses Verfahren ist als aktive Triangulation bekannt, im Angelsächsischen findet man dazu häufig den Begriff „White Light Scanner“. Dieser Weißlichtscanner besteht aus verschiede-
nen Hardware- und Softwarekomponenten, zu denen ein bis zwei Digitalkameras (Messfeld und Auflösung individuell der jeweiligen Anwendung angepasst), eine Projektionseinheit (ungefähr vergleichbar mit einem Diaprojektor) sowie ein Computer mit einer Aufnahme- und Auswertungssoftware gehören. Die Erfassung mit einem Weißlichtscanner, auch Streifenprojektionssystem genannt, erfolgt in folgenden Schritten: Nachdem der 3D-Scanner, das Messobjekt und gegebenenfalls ein Drehteller oder ein Roboter für eine automatisierte Erfassung eingerichtet sind, wird die Sensorik (Kameras, Projektor) kalibriert. Es folgt die digitale Vermessung des Objekts, indem der Projektor eine Sequenz von Streifenmustern (hier: Gray-Code-Verfahren, kombiniert mit Phasen-Shift-Technik) auf das Messobjekt überträgt. Dabei stehen für jedes Objekt an die Aufgabenstellung angepasste Mustersequenzen zur Verfügung. Die Systemkameras nehmen das projizierte Streifenmuster unter einem vordefinierten Betrachtungswinkel auf, wobei diese Projektion für jedes Objekt, sogar für jede Ansicht des Objekts, individuell verschieden ist. Je nach Anwendung kommen ein oder zwei Kameras zum Einsatz, bei Bedarf läuft die 3D-Digitalisierung durch einen mit dem Messverlauf synchronisierten Drehteller beziehungsweise Roboter vollautomatisch ab. Eine einzelne Messsequenz ist nach etwa einer Sekunde abgeschlossen; abhängig von der Komplexität des Messobjekts dauert der gesamte Messvorgang zwischen wenigen Sekunden und mehreren Minu-
ten. Der Prozess ist beendet, wenn das Objekt vollständig digitalisiert wurde, das heißt, einzelne Bilder aller Objektseiten aufgenommen und automatisch abgespeichert wurden. Innerhalb weniger Sekunden berechnet der Computer daraufhin die 3DDaten des Messobjekts, indem er die Einzelaufnahmen einfach anhand der Objektgeometrie oder mittels vor der Erfassung angebrachter Passmarken aufeinander ausrichtet und sie so zu einem vollständigen digitalen 3D-Abbild des Messobjekts zusammensetzt. Das Ergebnis ist zunächst eine Punktewolke, die dann durch spezialisierte Programme und abhängig von der Messaufgabe (etwa Reverse Engineering, Rapid Prototyping) in ein ausgedünntes Dreiecksnetz, das „Mesh“, überführt wird. In diesem Arbeitsschritt werden zum Beispiel Oberflächen geglättet oder das Messrauschen sowie die Datenmenge verkleinert, ohne dass dadurch die Datenqualität reduziert wird. Das exakte dreidimensionale Abbild des Objekts steht als Datensatz in verschiedensten Formaten zur Verfügung und kann beliebig weiterverarbeitet werden, etwa mit einem CAM-/CAD-Programm. Das Messvolumen eines Weißlichtsystems beträgt wenige Millimeter bis etwa einen Meter, doch lassen sich durch eine Kombination mit einer weiteren Messstrategie, der Photogrammetrie, auch bedeutend größere Freiformflächen detailgenau erfassen – die Palette der dreidimensionalen Digitalisierung reicht von kleinsten Einspritzdüsen bis hin zu meterhohen Gebäuden. Auf dem umfangreichen Markt der dreidimensionalen Mess- und Digitalisiersysteme werden unter zahlreichen
Über Breuckmann Die Firma Breuckmann GmbH in Meersburg ist seit 25 Jahren Vorreiter und Hersteller hochwertiger optischer Geräte für das berührungslose Messen, Digitalisieren und Prüfen in der dritten Dimension. Basierend auf einem patentierten Streifenprojektionsverfahren zeichnen sich die 3D-Digitalisierund Messsysteme von Breuckmann durch eine schnelle Datenaufnahme sowie eine hohe Detailtreue auch sehr komplexer Oberflächenstrukturen aus. Anwendungsschwerpunkte liegen im technisch-industriellen Bereich, aber auch zur Vermessung des menschlichen Körpers sowie in Kunst und Kultur werden die Systemlösungen von Breuckmann seit Jahren eingesetzt.
Messtechniken Laserscanner und Streifenprojektionssysteme beziehungsweise Weißlichtscanner angeboten, die sich sowohl stationär als auch mobil einsetzen lassen. Allerdings müssen hier einige wesentliche Unterschiede zwischen den beiden Systemarten beachtet werden, sowohl im Blick auf die Datenpräzision als auch auf Anwendungen und Messablauf. Während ein Laserscanner einzelne Objektpunkte, Linien als Polygone und Flächen als dichtes Punkteraster erfasst, vermisst ein Streifenprojektionssystem die komplette Objektfläche. Diese hohe Messpunktdichte führt sowohl zu präziseren, flächenhaften Messdaten als auch zu einer höheren Auflösung. Im Gegensatz zu Laserscannern kann bei Streifenprojektionssystemen oftmals auf zeitaufwändige Vorbereitungen, wie etwa das Anbringen und Einmessen von Passmarken oder die Behandlung von glänzenden Oberflächen mit einem mattierenden Spray, verzichtet werden. Streifenprojektionssysteme sind für Messungen in geschlossenen Räumen geeignet, wo sich die Umgebungsbedingungen, zum Beispiel die Temperatur oder die Lichtverhältnisse, steuern lassen. Dank hochwertiger Hardware-Komponenten, die selbst bei sehr hohen oder niedrigen Umgebungstemperaturen zuverlässige Messergebnisse ermöglichen, sowie mittels angepasster Messstrategien (zum Beispiel die Verwendung eines Lichtschutzes oder Scannen bei Nacht) arbeiten diese 3D-Scannsysteme aber auch unter freiem Himmel verlässlich. Auch bietet das Weißlichtsystem im Vergleich zu einem High-End-Laserscanner eine deutlich bessere Datenqualität (Messgenauigkeit im Submillimeterbereich), eine erheblich höhere Auflösung sowie eine einfachere Handhabung. Darüber hinaus zeichnet es sich durch seine große Flexibilität aus: dieses dreidimensionale Mess- und Digitalisierungssystem lässt sich durch Hardware- und Software-Erweiterungen problemlos an die wachsenden Projektanforderungen des Kunden anpassen (etwa vom Reverse Engineering zur Inspektion) und stellt sich somit jeder auch noch so komplexen Aufgabenstellung im weitgefächerten Bereich der modernen dreidimensionalen Objektvermessung und bw -digitalisierung.
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Hardware & Peripherie
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Z E I T S PA R E N M I T O P T I S C H E R 3 D - K O O R D I N AT E N M E S S T E C H N I K I M FA H R Z E U G B A U
Die Zukunft der Messtechnik VON STEPHANIE ADOLF
An die in Dingolfing produzierten BMW-Oberklasse-Modelle stellen die Kunden höchste Ansprüche. Um diese zu erfüllen, wird neben besonderen Produktionsstandards auch modernste Messtechnik von GOM verwendet. Zum Einsatz kommt hier die Robotermesszelle für den automatisierten Messablauf.
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m Dingolfinger Presswerk hat die automatisierte Messlösung von GOM den Serienanlauf und die Produktion von mittlerweile mehr als sechs Fahrzeugtypen begleitet. Zum Einsatz kommt die Robotermesszelle im Rahmen des Produktentstehungsprozesses sowie innerhalb des Produktionsprozesses (Bild 1).
Bild 1: In der Robotermesszelle können Blechbauteile vom Schließblech bis zur kompletten Seitenwand „mannlos“ und zeitsparend kontrolliert werden.
Die daraus resultierenden Vorteile sind vielfältig: So stehen die gezielte Maßnahmeneinleitung, die Betrachtung der Auswirkungen bei Korrekturen in den Nachbarbereichen sowie die vielseitigen Analysemöglichkeiten ohne erneute Vermessungen – aufgrund der vollflächigen Datenbasis – auf der Habenseite. Wertvolle Vorteile sind außerdem der niedrigere Zeitaufwand bei der Bauteildurchsprache sowie die übersichtliche und anschauliche Ergebnisbetrachtung durch die flächenhafte Darstellung der Abweichungen als Farbbild. Interessant ist dabei auch die Zeitersparnis gegenüber der taktilen Messtechnik – und das, obwohl die optische
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Messtechnik statt nur vereinzelter Messpunkte eine flächenhafte Datengrundlage liefert. Auf diese Weise werden Bauteile vollständig kontrolliert, so dass keine Stellen mehr „blind“ beziehungsweise ungeprüft bleiben (Bild 2).
Flächige Datengrundlage: Flexible Auswertung, anschauliche Prüfberichte Beeindruckend ist der Benefit auch bei den Serienmessungen: Hier schlagen durch den Einsatz des optischen Messsystems die Reduzierung von Messkapazitäten, die Unabhängigkeit vom Messplan sowie die nicht mehr erforderliche Programmänderung bei Spann- oder Bauteiländerungen positiv zu Buche. Der Durchsatz an zu prüfenden Teilen konnte somit deutlich gesteigert werden. Absolut nennenswerte Vorteile gibt es ebenfalls vom Prozessschritt Analysemessungen zu vermelden. Da die flächenhafte Datengrundlage jederzeit zusätzliche Auswertungen erlaubt, können Bauteilbereiche bis zum Ur-Zustand betrachtet werden. Die Bauteilinspektion ist also unabhängig vom Messplan an beliebigen Stellen möglich, so dass erneute
GOM GOM Gesellschaft für Optische Messtechnik entwickelt und vertreibt seit 1990 optische Messsysteme und Inspektionssoftwarepakete für die Anwendungsschwerpunkte 3D-Digitalisierung, 3D-Koordinatenmesstechnik, Verformungsanalyse und Qualitätskontrolle. Die Systeme kommen in der Produktentwicklung und der Qualitätssicherung sowie der Material- und Bauteilprüfung zum Einsatz. Zu den Anwendern der GOM-Systeme gehören weltweit Unternehmen aus der Automobilbranche, der Luft- und Raumfahrt sowie der Konsumgüterindustrie und deren Zulieferer. Auch eine Vielzahl von Forschungseinrichtungen und Universitäten zählt zu den Kunden von GOM.
Bild 2: Streifenprojektionsverfahren und Stereokameraprinzip sorgen bei der optischen Messtechnik für präzise und zuverlässige Bauteilinspektion. Die flächenhafte Datengrundlage ermöglicht eine vollständige Bauteilkontrolle sowie eine übersichtliche Ergebnisdarstellung und spart Zeit bei der Bauteildurchsprache.
Digital Engineering-Marktplatz
Markt
Teraport GmbH Aschauer Str. 32a 81549 München Tel.: 089/651086 700 Fax: 089/651086 701
[email protected] www.teraport-engineering.de Teraport Engineering ist ein unabhängiger Dienstleistungs- und Technologieanbieter im Engineering-Umfeld. Seit 2000 ist Teraport Engineering stetig gewachsen und hat sich zum Spezialisten für den digitalen Prototypenbau bzw. Digital Mockup (DMU) entwickelt. Das Leistungsspektrum reicht von kundenspezifischen oder standardisierten Softwarelösungen bis hin zu Beratungs- und Engineering-Dienstleistungen. Softwarelösungen In vielen Fällen decken die bestehenden DMU-Standardprodukte nicht die Kundenanforderungen ab. Hier setzen die Teraport Softwarelösungen an. Basis ist der modular aufgebaute Softwarebaukasten. Systemunabhängige Lösungen passen sich ideal den individuellen Produktentwicklungsprozessen an. Die hochperformanten und robusten Algorithmen ermöglichen einen einfachen Umgang mit 3D-Massendaten und bilden die Voraussetzung für automatisierte DMU-Untersuchungen. Die Batchfähigkeit aller Module erlaubt dem Anwender ein ungehindertes Weiterarbeiten während der Berechnung. Engineering-Dienstleistungen Teraport Engineering unterstützt mit seinen Dienstleistungen die Entwicklung von komplexen Produkten. Diese reichen von der Anwendung über die Prozess- und Toolberatung, Workflow-Optimierung, Standardisierung und Automatisierung bis zur kundenspezifischen Software-Lösungsentwicklung im DMU-Umfeld. Insbesondere in konstruktionsnahen Bereichen, der digitalen Produktentwicklung, der Simulation (Package und Virtual Reality (VR)), der Produktionsvorbereitung und in Vertriebs- und Serviceprozessen sind die Engineering-Dienstleistungen etabliert.
Camtek GmbH CAD/CAM-Systeme Werkstraße 24 71384 Weinstadt Tel.: 071 51 / 97 92-02 E-Mail:
[email protected] Internet: www.Camtek.de CAD/CAM-System OPTICAM Drahterodiersystem integriert in SolidWorks CAD/CAM-System PEPS Version 7.0 PEPS Bearbeitungsmodule: 2,5 D Fräsen, 3 D Fräsen, 5 Achsen simultan Fräsen, Drahterodieren, 2-50 Achsen Drehen, 6 Achsen 3D simultan Laser- und Wasserstrahlschneiden, DNC-Systeme, Direktschnittstellen zu allen gängigen CAD-Systemen und eine Auftragsund Programmverwaltung inklusive Anbindung an SAP-und ERP-Systeme.
DeltaCAD PTRO, Rue les rives de l‘Oise F-60280 Venette Tel.: +33 (0)3 44 90 78 40 Internet: www.gpure.net DeltaCAD ist ein Anbieter für CAD, PLM, CAE und Workflow Strategien im Ingenieursbereich. GPure ist die optimale Lösung um DMU-Modelle (Digital Mockup) für ProjektAbläufe, Konzept-Überprüfung, Bewerbungsanfragen, 3D Dokumentation, CAE und Web-Visualisierungen anzupassen. GPure kann sehr große DMUs für den Schiffsbau, Anlagen-Design, Luftfahrt-, Eisenbahn- und Automobil-Industrie händeln. Dank der AutomatisierungsMaschine reduziert es die DMU-Adaptierungskosten wesentlich und sichert die Reproduzierbarkeit. Durch die zahlreichen anwendbaren CAD- und Visualisierungs-Import/ Export-Formate und durch die Integrations-Features, kann GPure in vielen PLM/CAD-Systemen angewendet werden.
InterCAM-Deutschland GmbH Am Vorderflöß 24a 33175 Bad Lippspringe Tel.: 0 52 52 / 98 999 0 E-Mail:
[email protected] Internet: www.mastercam.de Mastercam: Perfektion für schnelles, effizientes und produktives Arbeiten! Die InterCAM-Deutschland GmbH ist der deutsche Distributor von Mastercam, der leistungsstarken CAD/CAM-Lösung des US-amerikanischen Herstellers CNC Software. Mastercam bietet Fräsen in 2 bis 5 Achsen, Drehen, Drahten, künstlerische Reliefbearbeitung, 2D- und 3D-Design, Flächen- und Solidmodeling und somit alles für den Werkzeug-, Formen- und Maschinenbau sowie für die Holz-, Stein- und Kunststoffbearbeitung. Der Vertrieb erfolgt über ein Netz qualifizierter Partner, die ihren Kunden von kompetenter Beratung über Hilfestellung bei Installation und Inbetriebnahme des CAD/ CAM-Systems hinaus mit umfangreichen Schulungsangeboten zur Seite stehen. Mit aktuell über 157.000 Installationen ist Mastercam das weltweit meisteingesetzte System auf dem Markt PC-basierter CAM-Software.
ACATEC Software GmbH Am Spehrteich 12 30989 Gehrden Tel.: +49 (5108) 9159-0 E-Mail:
[email protected] Internet: www.acatec.de 10 20 30 370 205 00 0900 55 102030
spyydmaxx Enterprise® ist eine modulare und objektorientierte Konfigurations- und CAD-Automationslösung. Automatisiert werden u.a. Autodesk Inventor, NX, Pro/ENGINEER, Solid Edge und SolidWorks. Kundenindividuelle und erklärungsbedürftige Produkte erfordern in den Prozessen der Auftragsgewinnung und der Auftragserfüllung erhebliche Bearbeitungszeiten. spyydmaxx Enterprise® beschleunigt diese Prozesse um Faktoren und steigert damit die Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig. Gleichzeitig wird die gleichbleibende Qualität der automatisch generierten Produktunterlagen und Produktdaten gewährleistet.
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Hardware & Peripherie
3D-Scanner
„Hervorzuheben bei der automatisierten Messzelle ist vor allem, dass sie in der industriellen Fertigung einen höheren Durchsatz und eine höhere Reproduzierbarkeit erzielt. Die Automobilindustrie sieht daher die Zukunft der Inspektion von Blechteilen bei optischen Messsystemen inklusive Automatisierung und Standardisierung“,
plizierte Online-Teaching des Roboters überflüssig (Bild 3).
Industrielle Inspektionslösung
erklärt Dr. Carsten Reich, Teamleiter automatisierte Messlösungen bei GOM.
Messungen entfallen und es zeitliche Vorteile bei komplexen Auswertungen, zum Beispiel durch Inspektionsschnitte, gibt.
Durchgängige Auswertung von 3D-Messdaten Ein weiterer Aspekt, der für alle bei BMW eingesetzten optischen Messsysteme von GOM spricht, ist die hohe Transparenz, denn der GOM 3D-Ergebnis Viewer ist konzernweit an hunderten von Rechnern im Einsatz und liegt zudem auf dem BMW-internen Netzwerkserver – wie auch 28.000 bereits durchgeführte Messprojekte. Diese Informationen sind allen Kollegen und beteiligten Abteilungen zugänglich und bieten große Zeitvorteile bei der Durchsprache von Bauteilen. Es werden also 3D-Daten archiviert, statt die Bauteile aufzuheben.
Virtueller Messraum: Einfache Roboterprogrammierung in der Software Einen großen Schritt, der aller Voraussicht nach weiteres erhebliches zeitliches Einsparpotenzial bietet, werden die Niederbayern durch die Einführung des neuen Softwaremoduls VMR – Virtueller Messraum – zum Offline-Teaching/Program-
mierung machen. GOMs Virtueller Messraum erlaubt den Messzellenentwurf entsprechend reellen Anforderungen wie dem verfügbaren Platz und den gegebenen Abmessungen. Robotermodelle und -kinematik, Sensoreinstellungen, Teile und Befestigungen können ebenso wie CADDaten und Messpläne in die Software integriert werden. Jede geplante Messzelle stellt ein funktionelles Abbild der realen Messumgebung dar und gestattet die Analyse des Platzbedarfs, der Positionierung der Komponenten und der Zugänglichkeit. Die Anwender im Presswerk Dingolfing werden künftig besonders bei der Messung neuer Bauteile zusätzlich Zeit einsparen können. Denn der Virtuelle Messraum erspart die Programmierung durch Roboter-Steuerkonsolen, da hier der Roboter „offline“ in der Software bewegt wird. Diese neuartige Programmierung wird durch das so genannte „Guided Teaching“ unterstützt: Der Bediener erhält sofort ein Feedback in der Software darüber, ob Löcher, Langlöcher, Beschnitt und Auffederung, CAD-Flächen usw. korrekt aus einer bestimmten Roboterposition erfasst werden können. Dank dieser Synchronisierung von digitalen und physikalischen Gegebenheiten wird das kom-
Bild 3: Simulation im VMR. Der Virtuelle Messraum (VMR) führt den Benutzer zuverlässig durch den gesamten Mess- und Inspektionsprozess. Die deutlich schnellere Online-/Offline-Programmierung durch neuartige Simulationswerkzeuge verkürzt die Anlaufzeiten bei der Implementierung von Inspektionsaufgaben erheblich. Der Virtuelle Messraum unterstützt die Integration von automatisierten Messzellen zur Qualitätskontrolle und vereinheitlicht Analyseabläufe über Abteilungen oder Standorte hinweg.
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Das optische Messsystem von GOM ermöglicht der Qualitätssicherung im Presswerk die Durchführung hochpräziser Messungen von Blecheinzelteilen und von Zsb im Karosseriebau. Seit Ende 2007 sind die Messabläufe im Presswerk Dingolfing standardisiert und automatisiert und sparen in diesem Zuge viel Zeit ein. „Bauteilabweichungen können schnell analysiert werden, Korrekturen unverzüglich in den Beseitigungsprozess einfließen und Bauteile schon während des Produktentstehungsprozesses exakt bemustert werden. Das Messverfahren wurde in Dingolfing auch bereits in der Geometrieabsicherung Karosseriekomponenten eingeführt. Da die Automobilindustrie die Zukunft der Beurteilung von Blechteilen bei optischen Messsystemen inklusive Automatisierung und Standardisierung sieht, haben auch schon weitere Werke diesen Standard in ihren Produktionsprozess integriert“, bw fasst Carsten Reich zusammen. KENNZIFFER: DEM22379
ATOS-3D-Digitalisierer Innerhalb GOM’s automatisierten Messlösungen kommt das seit 1995 hergestellte und kontinuierlich weiterentwickelte flexible optische 3D-Koordinatenmesssystem ATOS zum Einsatz. Das System ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich und mehrere Millionen Messpunkte innerhalb weniger Sekunden in einem Messbereich (in mm2) von 30 x 30 bis 2.000 x 2.000 erfassen. ATOS liefert dreidimensionale Messdaten für Bauteile wie Bleche, Werkzeuge und Formen, Turbinenschaufeln, Prototypen sowie Spritzund Druckgussteile. Statt einzelner Punkte erfasst das Messsystem die gesamte Bauteilgeometrie flächenhaft in einer hochauflösenden Punktewolke. Dieses Polygonnetz beschreibt exakt die Freiformoberflächen und Regelgeometrien eines Bauteils. Für unterschiedliche Objektgrößen und -komplexitäten erzeugt das System präzise 3D-Koordinaten, flächenhafte Abweichungen zum CAD, Schnittanalysen und komplette Messreports.
Komponenten + Werkstoffe
I N N O V AT I O N E N F Ü R KONSTRUKTEURE Komponenten + Werkstoffe
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Komponenten + Werkstoffe
Automatisierungstechnologie
TOPOLOGIEN MODERNER FELDBUS- UND NETZWERKSYSTEME
Vom Feldbus zum Industrial Ethernet
Die Integration von Feldbus- und Netzwerksystemen ist eine Voraussetzung für die zeitgemäße industrielle Automatisierung.
V O N D I P L . - W I R T. - I N G . A N A S TA S I A F R I E S E N
Zur industriellen Automatisierung in modernen Produktionsanlagen gibt es zwei grundverschiedene Kommunikationssysteme, die sich in Aufbau und Funktionsweise unterscheiden und auf verschiedenen Ebenen zum Einsatz kommen: zum einen die Feldbus-Systeme und zum
anderen die Ethernet-basierten Kommunikationsnetzwerke. Dieser Beitrag geht auf die unterschiedlichen
S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
Topologien und Technologien genauer ein.
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ie industrielle Automatisierung begann mit der Parallelverdrahtung – alle Teilnehmer wurden mit der Regel- und Steuerebene einzeln verdrahtet. Übertragen wurden dabei analoge wie digitale Signale. Mit dem steigenden Automatisierungsgrad einer Anlage steigt auch die Anzahl der Teilnehmer – was bei der parallelen Verdrahtung zu einem erhöhten Verkabelungsaufwand führte. Höherer Montageaufwand, hohe Investitionskosten und geringe Flexibilität waren die Folge. Heute kommt die Parallelverdrahtung immer seltener zum Einsatz, denn es gibt schnellere und kostengünstigere Feldbus- und Netzwerksysteme.
Grundlagen der industriellen Automatisierung Die industrielle Kommunikation kennt folgende grundlegenden Topologien: Ring, Stern, Linie und Baum. Weitere Topologien setzen sich aus diesen Grundarten zusammen. Dabei stimmt die logische Topologie mit der physischen nicht immer überein. So kann die Leitung physisch als Linie verlegt sein, logisch funktioniert das Kommunikationssystem aber wie ein Ring. Möglich ist das, wenn ein Kabel die Daten sowohl in eine wie auch in die andere Richtung über unterschiedliche Adern übertragen kann. Am Ende der Leitung wird ein Abschlusswiderstand zugeschaltet. Dieser Beitrag geht
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von der logischen Topologie aus (Bild 1). Bei der Linien-Topologie werden alle Teilnehmer einfach hintereinander geschaltet, sie weisen keine Hierarchie auf. Die Bus-Topologie ist eine abgewandelte Linien-Topologie. Hier werden die Teilnehmer mittels Stichleitungen an eine Busleitung gekoppelt. Damit die Gerätekommunikation funktioniert, darf nur ein Gerät zum selben Zeitpunkt Signale an das Übertragungsmedium senden. Vorteilhaft ist hier die einfache Verkabelungsstruktur sowie die einfache Netzerweiterung; nachteilig sind die Reflexionen durch die Stichleitung. Die Stern-Topologie bietet sich bei einer Maschine mit kurzen Leitungslängen an. Die Rolle des zentralen Teilnehmers übernimmt in der Automatisierungstechnik ein Hub oder Switch. Von Vorteil bei dieser Topologie sind die einfache Erweiterbarkeit und eine leichte Fehlersuche. Zu den Nachteilen zählt der höhere Verkabelungsaufwand.
Bei der Ring-Topologie werden jeweils zwei Teilnehmer über Zweipunkt-Verbindungen in einem logischen Aufbau verbunden, wodurch ein geschlossener Ring entsteht. Vorteilhaft ist hier, dass jeder Teilnehmer als Verstärker auftritt, nachteilig der hohe Verkabelungsaufwand. Bei der Baum-Topologie verbindet man mehrere Netze der Stern-Topologie hierarchisch miteinander. Die Baum-Topologie findet man häufig in der Gebäudeverkabelung, da das Netzwerk auf einfache Weise erweitert werden kann.
Entstehung von Feldbus und Industrial Ethernet Weil mit der Komplexität auch der Verkabelungsaufwand bei der parallelen Verdrahtung steigt, entstanden in den 1980er Jahren die ersten Feldbusse. Zeitund Kostenaufwand bei der Verkabelung konnten nun deutlich verringert werden. Der Feldbus kommuniziert nur über ein Kabel. Heute kommen unterschiedliche
Die industrielle Kommunikation kennt unterschiedliche Topologien: Linie (1), Bus (2), Stern (3), Ring (4) und Baum (5).
Automatisierungstechnologie
Das vertikale Automatisierungssystem kennt unterschiedliche Ebenen, auf denen verschiedene Kommunikationssysteme arbeiten.
Feldbusse und Industrial Ethernet Die industrielle Automatisierung erfolgt auf unterschiedlichen Ebenen (Bild 2) – hier sind drei Parameter von Bedeutung: • Datenmenge: nimmt zu mit der Höhe der Ebene • Echtzeit-Verhalten: wird auf den unteren Ebenen stärker gefordert • Umweltbelastungen: sind in den untersten Ebenen am höchsten
Datensteckverbinder für M12 und RJ45 machen die 10 GBit/ s-Übertragung heute schon möglich. alle Bilder: Phoenix Contact
etwa durch zusätzliche Schirmung sowie Staub- und Wasserdichtigkeit gemäß Schutzart IP65/67. Die bei den Feldbussen etablierten M12-Steckverbinder finden sich auch im Industrial Ethernet, sie wurden ja bereits an die raue Umgebung angepasst. Für den industriellen Einsatz von Ethernet entwickelte man die generische Verkabelung nach IEC 24702 – mit dem Ziel, eine anwendungsneutrale Übertragungstechnik bereitzustellen. Diese wird überwiegend bei der Gebäudeinstallation genutzt. Aufgrund einer hierarchischen Stern-Topologie sowie der Kaskadierung über Switche lässt sich das Netzwerk mit wenig Aufwand erheblich ausbauen.
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So gibt es für jede Ebene die richtigen Systeme: Feldbusse für die Teilnehmer unten und Netzwerksysteme für oben. Auf der untersten Ebene – der Prozessebene – werden Prozessinformationen mit Hilfe von Sensoren und Aktoren erfasst und ausgegeben. Hier findet man zum Beispiel Interbus, AS-Interface oder DeviceNet. In der Steuerungsebene sind Peripheriesysteme wie SPS und CNC angesiedelt, sie werden mit Interbus oder Profibus verbunden. Auf der Zellebene schließlich arbeiten die Leitrechner, hier bevorzugt man Profibus, Profinet und Ethernet. In modernen Industriebetrieben kommt nicht nur ein Feldbus- oder Netz-
werksystem zu Einsatz. Alle Ebenen müssen mit Kommunikationssystemen ausgestattet sein, die nicht nur den jeweiligen Anforderungen genügen. Die Systeme müssen sich integrieren lassen, damit die Daten von der untersten bis zur obersten Ebene und umgekehrt durchgängig und verlustfrei fließen.
Neue Kommunikationssysteme Auf der Grundlage von Feldbussen und Industrial Ethernet haben sich weitere Kommunikationssysteme entwickelt, zum Beispiel Ethernet-basierte Feldbusse. Zu solchen Systemen zählen Profinet, Ethercat, Ethernet/IP und Sercos III. Ethernet ist im Vergleich zum Feldbus eine noch junge, aber bereits gut etablierte Technologie zur industriellen Kommunikation. Ethernet kann die Feldbusse in absehbarer Zeit aber nicht verdrängen, diese werden noch viele Jahre für klassische Anwendungen in Maschinenbau und Anlagentechnik weiterleben. Zudem gestalten sich Automatisierungssysteme immer komplexer, und die Teilnehmer arbeiten mit immer höheren Übertragungsraten – wie etwa Kameras zur Videoüberwachung der Fertigungsprozesse. Diese Entwicklung verlangt nach immer schnellerer Kommunikation. So werden heute bereits Netzwerke mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 GBit/s rt zukunftssicher eingerichtet. Dipl.-Wirt.-Ing. Anastasia Friesen arbeitet im Produkt-Marketing Pluscon bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg.
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Feldbussysteme zum Einsatz – je nach Zweck und SPS-Fabrikat. Alle Feldbusse ähneln sich bei der schnellen Übertragung der Ein- und Ausgangsdaten, die logischen Topologien unterscheiden sich allerdings. Industrial Ethernet startet im Büroumfeld als Kommunikationsnetzwerk mit einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Die Umgebungsbedingungen stellen keine Herausforderung dar, was mechanische, thermische und EMV-Belastung betrifft. Im Laufe der Zeit wurden Technologien wie Switching, Fast Ethernet und FullDuplex-Übertragung entwickelt. Damit lässt sich Ethernet auch in der Industrieumgebung als leistungsfähiges Kommunikationssystem integrieren. Die Übertragungsraten reichen heute bis zu 10 GBit/s. Aufgrund der erhöhten Anforderungen der Umgebungsbedingungen wurden Komponenten und Verkabelung angepasst. So kommt beim Industrial Ethernet – wie auch beim Feldbus – ein geschirmtes Twisted-Pair-Kabel zum Einsatz. Auch die im Büroumfeld typischen RJ45-Steckverbinder hat man an die industrielle Umgebung angepasst,
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Automatisierung
EINHEITLICHE BEDIENPHILOSOPHIE FÜR UNTERSCHIEDLICHE HARDWARE
Software als verbindendes Element VON JENS KOPF
Softwaretools im Bereich der Automatisierung gibt es meist nur in Kombination mit einer bestimmten Hardware. Damit zieht eine neue Hardware, weil etwa die Integration einer Einzelmaschine in eine verkettete Anlage eine komplett andere Sicherheitslösung bedingt, oftmals auch eine neue Projektierungssoftware nach sich. Die Einarbeitung bedeutet Mehraufwand und auch höhere Kosten. Einen Lösungsansatz bietet eine gemeinsame Bedienphilosophie, mit der sich Hardware vom einfachen Sicherheitsschaltgerät bis zur vernetz-
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ten Steuerung einheitlich und durchgängig bedienen lässt.
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eute unterscheiden sich Geräte nicht mehr durch ihre Hardware an sich, sprich ihre technische Ausführung. Es sind weniger die Eigenschaften der Hardware als vielmehr das, was sie an Funktionalität und Handhabung bietet, die Anwendern Potenziale für Standardisierung und Optimierung eröffnet. So hat die Software maßgeblichen Einfluss auf den Erfolg eines Produktes auf dem Markt, wie es das Beispiel des Konfigurationstools für das Steuerungssystem PNOZmulti von Pilz zeigt. Der so genannte PNOZmulti Configurator erlaubte es vor acht Jahren erstmals, Sicherheitsfunktionen, die bislang über die Verdrahtung realisiert wurden, am PC zu konfigurieren. Dabei nehmen die Einfachheit des Tools und seine intuitive Bedienung Anwendern die Scheu, sich mit einer Software auseinanderzusetzen. Auf der vollgrafischen Bedienoberfläche stehen alle Konfigurations- und Funktionselemente entweder als Symbole oder in Auswahlmenüs zur Verfügung. Die für die Maschine benötigten Funktionen stellen zusammen mit der zu erreichenden Sicherheitskategorie den Ausgangspunkt für die Konfiguration der Elemente dar. Alle Ein- und
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Der grafische Editor PASmulti ermöglicht es, anhand von Softwarebausteinen auch komplexe Funktionen einfach aufzubauen.
Ausgänge sind frei wählbar und lassen sich mittels Drag & Drop durch logische Funktionen verknüpfen. Vordefinierte, abgenommene Funktionsblöcke und Menüs machen es dem Anwender einfach. Da Sicherheitsfunktionen insbesondere bei Auslegung und Umsetzung
ein profundes Fachwissen erfordern, erleichtern bereits im Softwaretool hinterlegte zertifizierte Sicherheitsbausteine die Abnahme von Maschinen enorm. Das Prinzip des PNOZmulti Configurator steht nun auch für zwei weitere
Automatisierung
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Hardware-Familien zur Verfügung, die das Leistungsspektrum nach oben und unten erweitern: das kompakte Sicherheitsschaltgerät PNOZmulti Mini und die vernetzbaren Steuerungen PSSuniversal PLC des Automatisierungssystems PSS 4000. Die Anwendungsphilosophie, gleich ob das konfigurierbare Sicherheitsschaltgerät als Einstiegsvariante, das erweiterbare und bewährte Steuerungssystem PNOZmulti für mehr als vier (Sicherheits-)Funktionen oder die vernetzbare Steuerung PSSuniversal PLC für komplexe Anwendungen zum Einsatz kommen, bleibt immer gleich: alle Funktionen können jeweils auf die bekannt einfache Weise nach dem Prinzip des PNOZmulti Configurator erstellt werden. Damit ist nicht nur die Hardware, sondern quasi auch das Softwaretool skalierbar.
Entwickelt wurde das PNOZmulti Mini vor allem für den Einsatz in Einzelmaschinen in allen Bereichen des Maschinenbaus. Mit nur 45 Millimetern Baubreite ist es deutlich kleiner als das 134 Millimeter breite PNOZmulti, zu dem es jedoch zu 100 Prozent kompatibel ist. Wirtschaftlich interessant wird das PNOZmulti Mini, sobald es mehr als zwei Funktionen zu überwachen gilt. Das Display auf der Frontseite zeigt Informationen zu allen Signalzuständen sowie Einträge des Fehlerstacks an. Klare und leicht verständliche Diagnosemeldungen verkürzen die Fehlersuche und erhöhen die Verfügbarkeit. Darüber hinaus lassen sich Prüfsumme und Erstelldatum des Anwenderprogramms CRC durch einfaches Drücken des Drehknopfs auslesen. Jede zwischenzeitlich vorgenommene Änderung ist so schnell erkennbar. Das erhöht die Sicherheit vor Manipulationen, die über die Verdrahtung bei klassischen Lösungen nur schwer erreicht werden kann. Wie beim PNOZmulti kann das konfigurierte Anwenderprogramm auf einer Chipkarte abgespeichert und so auf einfache Weise von einem Gerät auf ein anderes übertragen werden. Interessant ist dies vor allem im Servicefall, da für den Geräteaustausch kein Softwaretool benötigt wird.
Auch wenn die Hardware sich ändert, die Handhabung der Software bleibt gleich einfach. Bilder: Pilz GmbH & Co. KG
Für die Automatisierung von komplexen Maschinen oder Anlagen kommen die Steuerungssysteme PSSuniversal PLC zum Einsatz, die sowohl Sicherheitsals auch Standardsteuerungsfunktionen abdecken. Die Grundphilosophie des PNOZmulti Configurator ist dabei für den Programm-Editor PASmulti die Basis und wird eingesetzt. Der PNOZmulti Configurator ist nun mit mehr Funktionen belegt und zudem auf die Standardsteuerungstechnik ausgedehnt. So lassen sich einfache Programme mit dem grafischen Programm-Editor und darin mitgelieferten SoftwareBausteinen schnell und einfach erstellen. Seine Vorzüge, die sich aus der Einfachheit der Bausteinsprache ergeben, spielt PASmulti jedoch insbesondere bei größeren Applikationen mit anspruchsvolleren Sicherheitsanforderungen und komplexeren Funktionen aus. Denn hier besteht die Möglichkeit, eine Anwendung über die Konfiguration mit PASmulti sehr anschaulich zu strukturieren und dann einzelne Teile mit PAS IL (Anweisungsliste) nach IEC 61131-3 zu programmieren. Diese selbst geschriebenen Sicherheitsfunktionen lassen sich dann wiederum sehr komfortabel parametrieren und verbin-
den. Damit haben Anwender die Wahl zwischen Programmieren und Konfigurieren oder einer Kombination aus beidem. Allein durch das Zusammenstellen bestehender Bausteine lassen sich schnell neue Funktionen erstellen. Auch sehr komplexe Steuerungsstrukturen können auf einfache Weise aufgebaut werden, da verschiedene Ebenen eine hierarchische Struktur erlauben. Die Komplexität von Funktionen lässt sich durch die Verwendung von Software-Bausteinen verbergen, was die Handhabung der Software überschaubar macht und vereinfacht. Gleich ob sich Anwender für das PNOZmulti Mini, das PNOZmulti oder für PSSuniversal PLC entscheiden, die einfache Handhabung bleibt für jede der Konfigurationssoftwares gleich – unabhängig von der Hardware. Ein Vorteil, der sich nicht nur in einer effizienteren Arbeitsweise zeigt, sondern auch Flexibilität schafft. Von der Einzelmaschine bis zur verketteten Anlage – Pilz bietet eine Automatisierungslösung für Sicherheits- und Automatisierungsaufgaben jeder Größenordnung. bw KENNZIFFER: DEM22271
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S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
Ob Einzelmaschine oder vernetzte Anlage: Handhabung der Software bleibt gleich
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Komponenten + Werkstoffe
Antriebstechnik
HARMONIC DRIVE MAXON MOTOR
CobraDrive
S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
EC 40 Dass 170 Watt Leistung in einer handgroßen Umhüllung von 40 Millimetern Durchmesser und 80 Millimetern Länge Platz finden, demonstriert der neue bürstenlose Gleichstrommotor EC 40. Der Motor ist mit einem Neodym-Permanentmagnet, rostfreiem Gehäuse und geschweißten Flanschen ausgerüstet. Die technischen Daten: sehr flache Kennliniensteigung (rund 3.6 min-1/mNm-1), mechanische Anlaufzeitkonstante 2.1 ms, Grenzdrehzahl 18.000 min-1, Wirkungsgrad 89 Prozent. Die eisenlose Wicklung resultiert in sehr ruhigem, rastmomentfreiem Lauf und hohem Anhaltemoment. Wie alle Motoren von maxon ist der EC 40 mit einer Vielzahl von Anbaukomponenten wie Encodern oder Getrieben kombinierbar. Neu zum maxon-Baukasten hinzugekommen ist die perfekt auf den EC 40 ab-
Elektronisch kommutierter ECMotor EC 40, Durchmesser 40 Millimeter, 170 Watt. Bild: maxon motor
gestimmte Permanentmagnet-Bremse AB 32 für Betriebstemperaturen von -40 bis +100 Grad Celsius. Eine Vielzahl von kompatiblen Kontrollern von Ein-Quadranten- bis Vier-Quadranten-Servoverstärkern bis hin zu programmierbaren Positioniersteuerungen machen den EC 40 zu einem „Multitalent“. Aufgrund seiner technischen Daten eignet sich der EC 40 besonders für den Einsatz in Industrie- und Logistikanlagen, in der mobilen Robotik, in Verpackungsmaschinen und in Elektrowerkzeugen oder in der Luft- und Raumfahrt. KENNZIFFER: DEM22286
Mit dem neuen Servoantrieb CobraDrive bringt die Harmonic Drive AG ein neues Antriebssystem auf den Markt, das die Vorteile der Harmonic Drive Antriebstechnik mit den Vorteilen der dezentralen Regelung verbindet. Durch die kompakte Komplettlösung ist eine Platzierung der Antriebe „vor Ort“ möglich, was maßgeblich zu einer effektiven und schnellen Montage, Inbetriebnahme und Service beiträgt. Auch aufgrund des durchgängigen Leistungsund Signalbusses kann von einem sehr geringen Installationsaufwand gesprochen werden. Der Antrieb verfügt wahlweise über eine CANFeldbusschnittstelle oder eine Profibus DP-Feldbusschnittstelle. Eine Ankopplung von Endschaltern und Referenzschaltern über ein externes Eingangsmodul ist möglich. Der Servoantrieb CobraDrive ist in drei Baugrößen erhältlich, jeweils mit den Untersetzungen 30:1, 50:1 und
CobraDrive, der neue Servoantrieb mit integriertem Regler. Bild: Harmonic Drive
100:1. Damit werden maximale Drehmomente von 1,8 bis 28 Nm bei Abtriebsdrehzahlen bis zu 200 min-1 erreicht. Eine Hohlwelle bis 13,5 mm ist verfügbar. Das Antriebssystem findet beispielsweise in der Laborautomation als hochflexibles Miniaturdrehmodul für Pick-and-Place-Aufgaben seine Anwendung. KENNZIFFER: DEM22288
ABB
Neue Motor-Antriebspakete ABB bringt zwei neue Pakete aus Niederspannungs-Synchronmotor mit innovativer Motortechnologie und Frequenzumrichter zur Drehzahlregelung auf den Markt. Die Technik basiert auf der Synchronreluktanztechnologie und wird als Komplettpaket aus Motor, Frequenzumrichter und Software geliefert. Paket 1: „Super-Premium-Effizienz“ IE4, Paket 2: hohe Leistungsdichte und kompakte Baugröße. Juha Silvennoinen, Leiter der globalen Geschäftseinheit Motors and Generators: „Der neue Rotor ist ein Meilenstein in der Motorentechnologie, der uns die Entwicklung eines deutlich effizienteren und kompakteren Motors im Vergleich zu einem Asynchronmotor ermöglicht hat.“ Durch die innovative Konstruktion
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ohne Wicklung weist der Rotor nahezu keine Verluste auf, und die Läufertemperatur bleibt niedriger als bei konventionellen Läufern. ABB ist es gelungen, den Temperaturvorteil für eine höhere Leistungsdichte zu nutzen, die hohe Leistung und kompakte Abmessungen vereint. Die niedrige Betriebstemperatur des Motors verlängert die Lebensdauer der Motorisolation und der Lager. Signifikant reduzierte Wartungskosten und eine erhöhte Zuverlässigkeit sind die Folge. Das Paket aus Super-Premium-Effizienz-Synchronmotor und abgestimmtem Frequenzumrichter wurde speziell für drehzahlveränderbare Antriebe entwickelt, um den Energieverbrauch zu reduzieren und die Prozessführung zu optimieren. Das zweite Paket
Frequenzumrichtergespeiste Synchronmotoren sorgen für höhere Effizienz und Kompaktheit in industriellen Anwendungen. Bild: ABB
aus Hochleistungs-Synchronmotor, Frequenzumrichter und der neuesten Software ist für maximale Leistung ausgelegt. Der neue Motor ist zwei Baugrößen kleiner als ein Asynchronmotor mit entsprechender Leistung. KENNZIFFER: DEM22285
Antriebstechnik
Komponenten + Werkstoffe
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CONTITECH
Antriebsriemen für anspruchsvolle Industrieanwendungen Mit seinem umfangreichen Längenprogramm für den Hochleistungszahnriemen CONTI SYNCHROCHAIN macht ContiTech die besonderen Stärken dieses Riemens für die verschiedenen Anwendungen nutzbar. 55 Dimensionen des für extreme Anforderungen geeigneten Riemens stehen zur Auswahl. Der CONTI SYNCHROCHAIN überträgt höchste Kräfte, zum Beispiel in Getränkeabfüllmaschinen, Textilmaschinen oder bei Rollenwechslern in Maschinen für den Zeitungsdruck. Auch Gokart-Hersteller wie Formula K und Schaller 1 verbauen den CONTI SYNCHROCHAIN serienmäßig. Diese Anwendungsvielfalt wird durch den speziellen Aufbau und einen besonderen Materialmix möglich. Der glatte Riemenrücken etwa ermöglicht den
ContiTech bietet ein komplettes Produktprogramm an Antriebsriemen für industrielle Anwendungen. Bild: ContiTech
Einsatz von Rückenrollen. Neben extremen Anfahrmomenten werden auch Schockbelastungen und hohe dynamische Belastungen zuverlässig übertragen. Der Hochleistungszahnriemen CONTI SYNCHROFLEX GEN III bietet mit
EBM-PAPST
KENNZIFFER: DEM22294
Funktionen wie antibakterielle oder Easy-to-Clean-Beschichtungen sind außerdem möglich. Bereits seit vielen Jahren agiert ebm-papst als Schrittmacher im Bereich der Energiesparventilatoren, angefangen mit der Marktreife von elektronisch geregelten EC-Ventilatoren, der Anwendung intelligenter Materialeigenschaften über aerodynamische Verbesserungen bei den Ventilatorflügeln bis hin zur ressourcenschonenden Materialauswahl. KENNZIFFER: DEM22290
Biowerkstoff-Ventilator aus Verbundwerkstoffen auf Holzbasis, Front- und Rückansicht. Bilder: ebm-papst
Lineartechnik in einer neuen Leistungsklasse Erhöhte Zahneingriffsmomente, verbesserte Systemsteifigkeit, höhere Leistungsdichte und mehr Vorschubk raft – mit den neuen High-Performance-Linearsystem von WITHigh-Performance- TENSTEIN alpha. Bild: WITTENSTEIN alpha Linearsystemen präsentiert die WITTENSTEIN der Auslegung von kompletalpha GmbH eine technische ten Antriebssystemen „aus eiWeiterentwicklung in der li- ner Hand“ ermöglichte diese nearen Antriebstechnik. Die weltweit einzigartige mechawichtigsten Vorteile der neu- tronische Systemlösung. Sie en Ritzel-Zahnstangen-Sys- eröffnet den unterschiedlichsteme für die Anwender sind ten Maschinen und Anlagen – eine deutliche Steigerung unter anderem Schleif-, DrehPortalfräsmaschinen, der beherrsch- und nutzba- und ren Vorschubkräfte sowie die Bohrwerke, Laser-, Stanz- und Möglichkeit zum Downsizing Rohrbiegemaschinen, Wasdes ganzen Antriebsstrangs. serstrahlschneideanlagen Bearbeitungszentren Hinzu kommt ein innovatives oder und intelligentes Montage- für Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe – neue Potenziale konzept. Kombinierte Kompetenz im für mehr Performance. Getriebebau, in der VerzahKENNZIFFER: DEM22295 nungstechnologie und bei
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WITTENSTEIN ALPHA
Biowerkstoff-Ventilatoren ebm-papst, Spezialist für Motoren und Ventilatoren, präsentiert erstmals Ventilatoren aus Biowerkstoffen. Verwendet werden Verbundwerkstoffe auf Holzbasis. Die Weltneuheit der Biowerkstoff-Ventilatoren wurde entsprechend härtester Industrieanforderungen, unter anderem hinsichtlich Lebensdauer, Belastbarkeit, Stabilität und Temperaturschwankungen, entwickelt. Die neuen Ventilatoren profitieren von einem verbesserten Dämpfungsverhalten und sind auch ohne Lackierung korrosionsbeständig.
der typischen roten Polyurethan-Hochleistungsmischung, bifilaren StahlcordZugträgern und engerer Drahtpackung gegenüber dem Standard eine bis zu 25 Prozent höhere Leistungsübertragung. Der Riemen punktet mit einer deutlichen Leistungssteigerung, längerer Lebensdauer, sehr guter Spurtreue sowie weiter verbesserten Abriebeigenschaften und minimiertem Laufgeräusch bei reduzierter Zahnriemenbreite. Der SYNCHROFLEX ist bei Umgebungstemperaturen von bis zu 100 Gard Celsius einsetzbar.
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Komponenten + Werkstoffe
Automatisierung
MICRO-EPSILON PEWATRON MIT PIEZORESISTIVEM DRUCKSENSOR
gegenüber dem roten Laser, da das blau-violette Laserlicht bei diesen Materialien aufgrund der kürzeren Wellenlänge nicht in das Messobjekt eindringt. Der blaue Laser bildet auf der Oberfläche einen minimalen Laserpunkt und sorgt damit für stabile und präzise Ergebnisse auf sonst kritischen Messobjekten. Ausgestattet sind die Triangulationssensoren mit neuen HighEnd-Objektiven, einer neuen intelligenten Lasersteuerung und neuer Auswerte-Algorithmik. Die Blue-Laser-Technik ist bei den industriellen Standard-Lasersensoren optoNCDT 1700 verfügbar. Je nach Messobjekt und Messbereich kann zwischen einem Sensor mit rotem oder blauem Laser gewählt werden. KENNZIFFER: DEM22348
PHOENIX CONTAC T
Schnelle Kleinsteuerung mit integrierter Ethernet-Schnittstelle Durch die integrierte Floating-Point-Unit zur schnellen Abarbeitung von Fließkommazahlen ist die Steuerung ILC 190 ETH 2TX von Phoenix Contact insbesondere für schnelle Regelungen und einfache Motion-Anwendungen geeignet. Der Programmspeicher von einem MByte lässt auch einen Einsatz in größeren Applikationen zu. Die Steuerung zeichnet sich durch die bereits integrierte EthernetSchnittstelle und die dazugehörende Protokollunterstützung vor vielen aus der IT-Welt bekannten Kommunikationsprotokollen
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aus. Dazu zählen beispielsweise http, FTP, SMTP, SNTP, OPC, ODP, SNMP, SQL sowie weitere Protokolle. Für den kostenfreien Einstieg in die Programmierung bietet Phoenix Contact die frei herunterladbare Software PC Worx Express an, die auch zur Programmierung der Steuerung geeignet ist. KENNZIFFER: DEM22426
Der neue Drucksensor der Serie MIS-2500 gilt mit seinen Maßen von 8,5 x 11,1 Millimetern als einer der kompaktesten piezoresistiven Drucksensoren. Der MIS-2500 wird mittels eines CMOS Interface IC verstärkt und kompensiert.
Speisespannung von 4,75 – 5,25VDC steht ein ratiometrisches Ausgangssignal von 0,25 – 4,75 zur Verfügung. Der MIS-2500 ist in verschiedenen Messbereichen zwischen 0 und 70 mbar bis hin zu 10 bar lieferbar.
Das IC Interface ermöglicht eine einfache und präzise Kalibrierung der Widerstandsbrücke via EEPROM. Korrigiert werden der Offset, die Verstärkung und beide Temperaturkoeffizienten. Die Sensoren werden werksseitig kalibriert und temperaturkompensiert. Die Genauigkeit wird mit ±2 Prozent FS 0 – 85 Grad Celsius beziffert. Bei einer
Zum Einsatz kommen die Sensoren in der Medizinund Industrietechnik, beispielsweise bei medizinischen Messgeräten, der Positionierung von Spitalbetten, Pumpensteuerungen oder als Druckschalter. Der preislich attraktive Sensor ist auch für ConsumerProdukte interessant.
Bild: Pewatron
Die Wellenlänge des verfügbaren Triangulationssensors von Micro Epsilon mit Blue-Laser-Technologie bietet signifikante Vorteile bei Messungen auf Metall, insbesondere glühendes Metall und auf organische Stoffe, wie Holz, Haut, Lebensmittel, Furniere usw. Besonders hervorzuheben ist die deutlich Überlegenheit
Klein, aber oho
Bild: Phoenix Contact
S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
Bild: Micro-Epsilon
Wegsensoren mit blauem Laser
KENNZIFFER: DEM22349
INTEGRIERTE ACHSREGLER VON REXROTH VEREINFACHEN AUTOMATISIERUNG
Offen für Ethernet-basierte Echtzeit Rexroth zeigt mit dem neuen integrierten Achsregler eine Ergänzung des fein skalierbaren Automationsbaukastens. Die 1-Achs-Motion-Control vereinfacht die Automatisierung durch offene Schnittstellen zu den verbreiteten Ethernet-basierten Echtzeitprotokollen SERCOS III, EtherCAT und VARAN sowie durch integrierte Best-in-Class-Hydraulik-Regler. Für das Engineering stellt die Engineering-Umgebung IndraWorks speziell auf hydraulische Funktionen zugeschnittene
Integrierte Achsregler vereinfachen die Automatisierung durch offene Schnittstellen zu den verbreiteten Ethernet-basierten Echtzeitprotokollen SERCOS III, EtherCAT sowie VARAN. Bild: Bosch Rexroth
Reglerdialoge und Parametrierungen bereit. KENNZIFFER: DEM22427
Komponenten + Werkstoffe
Automatisierung
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VDI WISSENSFORUM BAUMER ERWEITERT PORTFOLIO DER MAGNETSENSOREN
Bettenhausen von Siemens, Prof. Dr. Ulrich Jumar vom Institut für Automation und Kommunikation sowie Dr. Norbert Kuschnerus von Bayer Technology Services. Den Eröffnungsvortrag hält Prof. Dr. Jörg Vienken von Fresenius Medical Care zum Thema „Bietet die Technik Lösungen für geregelte Therapieansätze in der Medizin?“. Zu den Vortragsthemen zählen beispielsweise „Herausforderungen bei der Projektierung eines Feuer- und Gassystems“ von Linde, „IO-Link Integration in Engineering-Tools und Steuerungen“ von Sick, „Wasser und Abwasser fordern die Automatisierungstechnik“ von Endress+Hauser oder „Simulationsbasierte Steuerung von Druckluftstationen“ von Kaeser Kompressoren. Parallel zum Kongress AUTOMATION finden die VDI-Fachtagungen „Wireless Automation“ sowie „Industrielle Robotik“ statt. KENNZIFFER: DEM22428
Mit drei Familien magnetischer Näherungsschalter erweitert Baumer seine Magnetsensoren. Diese neue Produktgruppe detektiert Magnetfelder auf große Distanzen, je nach Permanentmagnet bis 60 Millimeter und auch durch Metallwände hindurch. Die neuen magnetischen Näherungsschalter MFxM sind in sehr kompakten quaderförmigen oder M8Gehäusen untergebracht. Die Gehäuse sind zum Teil baugleich mit Standardinduktivsensoren. Dies ermöglicht einen einfachen Austausch, wenn größere Schaltabstände gefordert sind oder metallische Gegenstände die Detektion der Induktivsensoren beeinflussen. Der große Schaltabstand kann bei der Detektion für größere Toleranzen sorgen. So lässt sich ein Schwanken der zu
detektierenden Objekte ausgleichen. Da die Magnetsensoren ausschließlich Magnetfelder detektieren, können sie problemlos eingesetzt werden, wenn sich Metalle vor ihrer aktiven Fläche befinden. So ist der Sensor auch in der Lage, durch Wände aus nicht ferromagnetischem Material hindurch zu detektieren. Zu diesen Materialien gehören auch Edelstahl oder Aluminium. Dies hat den Vorteil, dass sowohl Sensor als auch der zu detektierende Permanentmagnet geschützt montiert werden können. Vor allem in Außenanwendungen wie in landwirtschaftlichem Gerät, an Kranen oder Hebefahrzeugen bedeutet eine mögliche Einhausung zusätzliche Robustheit. KENNZIFFER: DEM22429
NATIONAL INSTRUMENTS ERWEITERT PL AT TFORM FÜR WIRELESS-SENSORNETZWERKE
Mehr Kommunikations- und Messfunktionen National Instruments (NI) präsentiert zwei neue Produkte, mit denen die Kommunikations- und Messfunktionen der Plattform für Wireless-Sensornetzwerke (WSN) von NI erweitert werden. Beim NI 9792 handelt es sich um ein programmierbares WSN-Gateway, das sowohl mit den WSN-Messknoten von NI als auch mit anderer Hardware über eine Reihe offener Kommunikationsstandards verwendet
werden kann. Das Gateway NI 9792 eignet sich besonders für Embedded-WirelessDatenprotokollierungsanwendungen. Der Kombinationsknoten für Spannungs-/Widerstandstemperatursensoren (RTD) NI WSN-3226 erweitert die Messfunktionen der WSN-Plattform von NI, so dass jetzt Messanwendungen mit Widerstandstemperatursensoren und Potenziometern unterstützt werden. Darüber hi-
WSN-Produkte eignen sich besonders für die langfristige Datenprotokollierung und die dezentrale Überwachung.
naus erhalten Anwender die Möglichkeit, Spannungs- und Temperaturmessungen auf einem einzigen NI-WSN-Gerät auszuführen. Außerdem wird der WSN-3226 durch die neueste Version der WSN-Software von National Instruments, NI WSN 1.2, unterstützt. Sie stellt weitere Funktionen bereit, darunter schnellere Firmware-Updates, präzisere Zeitstempel und den automatischen Einsatz von I/O-Variablen. Die Software ermöglicht auch eine internetbasierte Konfiguration des Gateway NI 9792, so dass keine Anwendungssoftware für die Konfiguration und Einrichtung eines Wireless-Sensornetzwerks erforderlich ist.
Bild: National Instruments KENNZIFFER: DEM22431
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S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
Wie kann die Automation zu einem hohen Sicherheitsstandard beitragen? Wie hilft sie, globale gesellschaftliche Herausforderungen zu meistern? Diese Fragen bilden den roten Faden des diesjährigen Kongresses AUTOMATION, zu dem das VDI Wissensforum am 28. und 29. Juni 2011 nach BadenBaden einlädt. Unter dem Motto „Zukunft verantwortungsvoll gestalten“ diskutieren Experten die aktuellen Trends und Entwicklungen in der Automation. „Die Automation spielt eine bedeutende Rolle beim Schutz des Menschen und der Umwelt vor Gefahren“, sagt Tagungsleiter Dr. Peter Adolphs, Geschäftsführer Fabrikautomation bei Pepperl+Fuchs. „Ohne verantwortungsbewusste Automation lassen sich die zunehmend komplexen Anlagen, Prozesse und Systeme nicht sicher beherrschen. “ Adolphs ist in diesem Jahr neuer Leiter des Automatisierungskongresses, gemeinsam mit Dr. Kurt D.
Wartungsfrei und großer Schaltabstand
Bild: Baumer
Die Zukunft mit Automation gestalten
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Komponenten + Werkstoffe
Elektrotechnik
WEIDMÜLLER
S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
„FreeCon-Active-Repeater“: PROFINET-POF-Repeater zur Diagnose von Lichtsignalen Weidmüller bietet mit seinem „FreeConActive-Repeater“ einen PROFINET-POFRepeater mit Diagnosefunktion. Heute finden vermehrt Lichtwellenleiter auf Basis von polymeroptischen Fasern (POF) Anwendung, denn sie entsprechen der Forderung in der Automation nach höheren Datenmengen und sind immun gegen elektromagnetische Einflüsse. Allerdings unterliegen diese Fasern einem natürlichen Alterungsprozess, der die Dämpfung der Faser sukzessive erhöht. Damit steigt der Bedarf nach einer exakten Diagnosemöglichkeit der Übertragungsstrecke. Hierfür entwickelte Weidmüller „FreeCon-Active-Repeater“: Um eine sichere Übertragung der verwendeten Ethernetdaten zu gewährleisten, überprüft „FreeCon Active“ in Echtzeit die gesamte Übertragungsstrecke hinsichtlich ihres optischen Budgets – und zwar beispielsweise vom Schaltschrank bis zum Roboterkopf. Via PROFINET alarmiert das Gerät die übergeordnete Steuerung, sofern eine defi-
„FreeCon-Active-Repeater“: PROFINETPOF-Repeater zur Diagnose von Lichtsignalen. Das Gerät ermittelt genau, wann die Dämpfung einen kritischen Punkt erreicht hat und ein Schlauchpaket ausgetauscht werden muss. Detail: Die Leuchtdioden signalisieren deutlich einen Alarm bei Toleranzüberschreitung. Bild: Weidmüller
nierte Toleranz überschritten wird und Anwender das Schlauchpaket austauschen müssen. Dank der kontinuierlichen Überprüfung der Dämpfung in LWL-Übertragungsstrecken ermöglichen „FreeCon-Active-Repeater“ erstmalig einen präzise planbaren Austausch von Roboter-Schlauchpaketen. Der PROFINET-POF-Repeater entspricht dabei den Spezifikationen der AIDA (Automatisie-
rungs-Initiative Deutscher Automobilhersteller). Zusammen mit dem Multifunktionswerkzeug „HTX-IE-POF“ für eine schnelle und reproduzierbare Konfektionierung von SC-RJ-Steckverbindern bietet Weidmüller ein komplettes Komponentenpaket für Übertragungslösungen mit POF-Lichtwellenleitern. KENNZIFFER: DEM22436
LAPP CUSTOMIZED PRODUCTS
Ausgefallene Lösungen für ungewöhnliche Anwendungen
Die Abteilung Customized Products von Lapp entwickelt ausgefallene Lösungen für ungewöhnliche Anwendungen. Bild: Lapp
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Die Lapp-Gruppe präsentiert ihre Sonderleitungen. Es sind Produktund Produktionsideen aus der Abteilung Customized Products von Lapp, die vor kurzem zum Patent angemeldet wurden. Highlight ist ein Kabel mit Nachleuchteffekt. Das heißt: Es lädt sich durch Tagesoder Kunstlicht auf und leuchtet bei Dunkelheit mindestens sechs Stunden gut sichtbar in Gelb oder Blau. Der Leuchteffekt entsteht durch patentierte Nachleuchtpigmente, die in den PVC- oder PURKabelmantel eingemischt werden. Die Pigmente sind giftklassefrei und geben keine schädliche Strahlung ab, sie vergrauen nicht und lassen sich durch Licht beliebig oft aufladen. Dabei liegen die Werte für die Leuchtintensität und die Nachleuchtdauer weit über den in der DIN 67510 Teil-4 geforderten Vorgaben: Selbst nach drei Stunden liegt die Leuchtintensität noch
fast doppelt so hoch wie der Wert, den die DIN-Norm nach einer Stunde fordert. In der Produktion ist es möglich, entweder den gesamten Außenmantel mit der Leuchtschicht zu versehen oder aber nur als Streifen mit 30 oder 70 Prozent Anteil, ähnlich wie bei einem grün-gelben Schutzleiter. Zum Schutz vor Beschädigungen und Abnutzungen empfiehlt Lapp, einen zusätzlichen sehr dünnen transparenten Außenmantel aufzubringen. So lässt sich das Kabel auch problemlos reinigen, ohne die Nachleuchtschicht zu beeinträchtigen. Zur Hannover Messe sind Kabelmuster mit den Leuchtfarben Gelb und Blau verfügbar. Mittels Laserstrahl wird die Braille-Blindenschrift auf den Kabelmantel dauerhaft aufgebracht. Die Materialabtragung ist so exakt, dass die verbleibenden fühlbaren „Punkte“ zu 100 Prozent tastbar und „lesbar“ sind und der E DIN 32976 entsprechen. KENNZIFFER: DEM22437
Elektrotechnik
Komponenten + Werkstoffe
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HARTING SCHNEIDER ELECTRIC
Klappmenü lassen sich jene Produktbereiche aufrufen, die benötigt werden. Die technischen Datenblätter: Zu fast allen Produkten finden sich Referenzdatenblätter. Diese beinhalten alle technischen Daten, die der Referenz zugrunde liegen. Zurzeit liegen die Daten noch in Englisch vor, sollen aber schon bald in Deutsch bereitgestellt werden. Die verbesserte Suchfunktion „Guided Search“: Die Guided-Search-Funktion unterstützt bei der Suche, in dem sie nach Eingabe weniger Attribute eine Alternativ-Ergebnisliste vorschlägt. Aus dieser Liste wird mit einem Klick das richtige Suchelement ausgewählt. KENNZIFFER: DEM22438
Bild: Schneider Electric
Ab sofort präsentiert Schneider Electric seinen OnlineProduktbereich im neuen Layout & Design und mit verbesserten Funktionen. Neu sind: Die Navigation: Je nach Schwerpunkt und Bedarf lässt sich mit Hilfe der neuen Navigation nach „Businesses“, „Anwendungen“, „Produktbereichen“ oder „Produktfamilien“ selektieren. Die Filterfunktion: Per Mouseover öffnet sich ein Klappmenü mit Filternamen, mit denen bequem die richtige Produktfamilie ausgewählt werden kann. Die Produktpräsentation: Im Gegensatz zum bisherigen Layout haben Sie jetzt die Möglichkeit, das gesamtes Produktangebot auf einen Blick zu erfassen. Per
Das intelligente Energieverteilungsnetzwerk von morgen
HARTING smart Power Networks. Bild: Harting
Mit HARTING smart Power Networks wird die StromVerteilung zum intelligenten Energieverteilungs-Netzwerk von morgen, dem „Smart Grid“ für die Industrie. Für den Anwender bedeutet das Vorteile bei der Planung, Inbetriebnahme und Anlagenverfügbarkeit. Das Facility Management der Industrie arbeitet an umfassenden Konzepten für Gebäude und Anlagen, um die Betriebsund Bewirtschaftungskosten dauerhaft zu senken und die technische Verfügbarkeit zu sichern. Ziele sind neben der „Green Production“ die erhöhte Produktivität und damit Rentabilität des Unternehmens durch Kostensenkung bei der Energieversorgung und Effizienz bei der Verteilung. Unterstützt werden Spitzenlastoptimierung und die rechnergestützte Optimierung des Energieverbrauchs als Bestandteil eines unternehmensweiten Energiemanagement-Systems nach DIN EN 16001. Daraus ergeben sich neue Anforderungen für die Administration der industriellen Energieverteilung. HARTING hat intelligente Energieverteiler
entwickelt, die zum Beispiel die Struktur des Verteilernetzes automatisch erkennen, die Verbrauchswerte messen und übertragen und so Condition Monitoring im Netzsegment ermöglichen – ohne zusätzlichen Installations- und Programmieraufwand. Ein Industrie-PC dient zur Visualisierung, zum Sammeln der Messwerte und als Kommunikationsschnittstelle zum Ethernet. Die Struktur des Netzwerks in einer Anlage wird durch intelligente Verteiler erkannt und dargestellt. Der Verlauf der Verbrauchswerte wird analysiert und für Einsparmaßnahmen und Verlaufsanalysen gespeichert. An den Energieverteilern können gezielt Freischaltungen im Netzwerk zur Vermeidung von Lastspitzen oder auch zur Energieeinsparung, zum Beispiel in Produktionspausen oder am Wochenende, vorgenommen werden. Damit lassen sich die in der Leitebene erkannten Einsparpotenziale bis in die Feldebene umsetzen. Und das ist der Schlüssel zur Steigerung der Energieeffizienz. KENNZIFFER: DEM22439
WÜRTH ELEKTRONIK
3D-Dateien für Steckverbinder, Schalter und Taster Ab sofort bietet Würth Elektronik für alle Steckverbinder, Schalter und Taster 3DDateien zum Download an. Für alle Produktserien gibt es je drei unterschiedliche Download-Formate: .igs, .stp (Step-Format)
und .wrl. Die 3D-Dateien können direkt auf der jeweiligen Seite im Online-Katalog heruntergeladen werden. Die Bereitstellung von 3D-Dateien erleichtert die Design-Arbeit erheblich. Pro Artikelreihe ist einen
Referenzpolzahl verfügbar. Außerdem bietet Würth Elektronik eine Parametersuche für die schnelle und einfache Bauteileauswahl an. KENNZIFFER: DEM22440
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S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
Neuer Produktbereich online
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Komponenten + Werkstoffe
Werkstoffe
ARBEITSKOFFER FÜR AUTOMOBIL-DESIGNER GEWINNT AWARD
Inspiration fürs Innenleben
S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
Designern und Entwicklern rund ums Automobil präsentiert die designfabrikTM der BASF ein neuartiges Werkzeug. Das „Material Kit“ ist ein aufwändig gestalteter und exklusiver Arbeitskoffer, der einen Großteil des Material-Know-hows des Unternehmens für den Interieurdesigner bündelt: Nach den Kriterien Haptik, Optik und Funktion strukturiert, zeigt das Material Kit über 30 verschiedene BASFProdukte in Form 4 x 6 Zentimeter großer Muster, die sich herausnehmen und anfassen lassen. So ermöglicht es einen authentischen Kontakt mit den BASF-Produkten für Designkonzepte im Automo-
bilinnenraum. Darüber hinaus informiert es mit Textkarten kurz, aber präzise über ihre Eigenschaften und spezifischen Einsatzmöglichkeiten. Von samt- oder lederartigen Neues Werkzeug: Material Kit von BASF. Beschichtungen über har- Bild: BASF IT Services GmbH te und weiche Polyurethan-Oberflächen, Schaumstoffe, Lacke, Instrument vermittelt das Material Kit Pigmente und Keramikpulverspritzguss- dem Designer vom Beginn des kreativen produkte bis hin zu leistungsstarken ther- Entwicklungsprozesses an ein Gefühl für moplastischen Kunststoffen lassen sich die Beschaffenheit des Materials. die Materialien betrachten, berühren und KENNZIFFER: DEM22393 vergleichen. Als anwendungsorientiertes
P E E K - P O LY M E R E V O N E V O N I K E R F Ü L L E N H O H E A N F O R D E R U N G E N
BIOMIMETISCHE HAFTSTRUKTUREN IM GROSSFORMAT
Sichere Lenksäulen
Das Gecko-Prinzip
Spindelmuttern aus VESTAKEEP-PEEK-Polymeren von Evonik Industries sind von der BMW Group für den Einsatz in der elektrischen Lenksäulenverstellung zugelassen. Die Spindelmuttern auf Basis von VESTAKEEP L4000G brechen auch unter extremen Belastungen nicht. Im Falle eines Unfalls bedeutet dies: Die Spindelmuttern verformen sich lediglich so, dass keine Kunststoffsplitter in den Innenraum gelangen und sicherheitsrelevante Einrichtungen wie zum Beispiel Airbags in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt werden. Die bisher eingesetzten PEEK-Polymere konnten die gestiegenen Anforderungen von BMW nicht erfüllen: Sie hielten den Belastungstests nicht Stand und brachen auseinander. VESTAKEEP bestand die Tests hingegen dank erhöhter Duktilität
und Schlagzähigkeit. Auch die Anforderung nach hoher Dimensionsstabilität bei unterschiedlichen Temperaturanforderungen wurde von den Evonik-PEEK-Polymeren erfüllt. VESTAKEEP-Spindelmuttern werden in den elektrischen Lenksäulenverstellungen der C. Rob. Hammerstein GmbH & Co. KG aus Solingen eingesetzt. Aufgrund der sehr guten Materialeigenschaften bietet sich künftig auch ein Einsatz in der mechanischen Lenksäulenverstellung an. Sie zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit aus. Neben der Automobilund Flugzeugindustrie finden sie auch Anwendung in der Medizintechnik, der Ölund Gasindustrie, der Elektronik- und Halbleiterindustrie sowie in vielen weiteren Einsatzgebieten. KENNZIFFER: DEM22394
Test bestanden: Spindelmuttern aus VESTAKEEP PEEK. Bild: Evonik-Degussa GmbH
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Die Produktion von biomimetischen Haftstrukturen im Großformat war Highlight des INM (Leibniz-Institut für Neue Materialien) auf der Hannovermesse.Damitgelingt Künstliche Mikrostrukturen erzeugen. Bild: INM jetzt der Sprung von der kostenintensiven Kleindar- • Verpackungsmaterial stellung aus dem Labor in die • Automobilindustrie kostengünstigere Großpro- • De-Icing duktion. Geckostrukturen kön- Die Herstellung der struknen damit auf Folien beliebi- turierten Folien erfolgt im Rolle-zu-Rolleger Länge mit einem knappen klassischen Meter Breite erzeugt werden. Verfahren. Darin wird eine zunächst Daneben zeigte das INM auch Polyethylenfolie seine Kompetenz in den Be- mit einem dünnflüssigen reichen Sol-Gel-Beschichtung, Epoxidharz versehen. Über transparente leitfähige Oxide, eine Prägewalze wird mittels Antireflex-Einschichter, glaske- aufgebrachtem Folienmaster ramische Beschichtungen so- die Mikrostrukturierung der Folienbahn erzeugt. Nach weiwie DNA-Hologramme. Das „Gecko-Prinzip“ – die teren Verfahrensschritten wie Haftung durch kleinste Ober- Aushärten durch Belichtung flächenstrukturen – hat zahl- und Aufrollen entsteht so ein reiche potenzielle Anwen- Produkt reinster Struktur beliebiger Länge. Die Folie zeigt dungsfelder: in elektronenmikroskopischer • Sportartikel • Medizin: chirurgisches Naht- Auflösung exakt nachgebildematerial, chirurgische Appa- te Gecko-Strukturen. rate KENNZIFFER: DEM22395 • Mikro- und Chip-Fabrikation
Konstruktionsbauteile
Komponenten + Werkstoffe
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PRODUKTPORTFOLIO UM FEDERRIEGEL ERWEITERT JHP-HOCHDRUCKWERKZEUGE VON ISCAR
Neues von Ganter
Kühlschmierstoff-Zuführung
Federriegel zum Schrauben. Bild: Otto Ganter GmbH
gehalten wird. Die Führungen der Federriegel GN 722.2 und GN 722.3 bestehen aus verzinktem Stahlguss, schwarzstrukturbeschichtet. Riegel und Bolzen sind aus verzinktem Stahl. Bei der Ausführung GN 722.1 ist die Führung aus brüniertem Stahlguss, womit das Anschweißen problemlos möglich ist. Ein Vierkant ermöglicht das Anschweißen in jeder gewünschten Lage. Um eine starke Erwärmung und damit eine Veränderung der Federeigenschaften zu vermeiden, empfiehlt sich die Fixierung mit Schweißpunkten. KENNZIFFER: DEM22833
Die neuen JHP-Hochdruckwerkzeuge von ISCAR für die Drehbearbeitung kühlen punktgenau an der Schneidkante. Durch die rasche Abkühlung brechen die Späne somit früher und leichter. Dieser Effekt lässt sich schon bei geringem Druck realisieren. Bei den Stechsystemen genießen vor allem die tangentialen Systeme einen Vorteil, da man bedingt durch die tangentiale Klemmung sehr nahe mit den Austrittsdüsen an die Schnittzone kommt. Die ISO-Werkzeuge verfügen über ein einstellbares Kühlmittelrohr, das aus einem Gehäuse nach vorne an die Schnittzone gescho-
Hochdruckwerkzeug: JHP von ISCAR für die Drehbearbeitung. Bild: ISCAR
ben wird. Die Justierung wird benutzt, um das Kühlmittelrohr auf verschiedene Bearbeitungsrichtungen einzustellen. Beim Wechseln der Schneide wird dieses Rohr zurück in das Gehäuse geschoben und damit ein freier Zugang zur Wendeschneidplatte ermöglicht. Nach dem WSP-Wechsel bringt der Kühlmittelstrahl das Rohr automatisch wieder in die richtige Betriebsposition zurück. KENNZIFFER: DEM22836
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Der Federnshop
K ABELEINFÜHRUNG FÜR STECKER-STANDARDAUSSCHNIT TE
Einfache Montage, große Vielfalt Mit der neuen Leitungseinführung UNI FLANSCH bietet PFLITSCH eine intelligente Kabeleinführung.Die zweiteilige, voll teilbare Rahmenplatte aus PA-Kunststoff lässt sich in Standard-Blechausschnitte von 112 x 36 mm für 24-polige schwere Steckverbinder einsetzen. Die Lösung bietet hohe Dichtigkeiten und Zugentlastung sowie einfache Montage und Demontage. Aufgrund der Teilbarkeit von Rahmenplatte und Druck-
Kabeleinführung: zerlegter UNI FLANSCH. Bild: PFLITSCH GmbH
schrauben lassen sich vorkonfektionierte Kabel einfach und sicher in Schaltschränke oder Gehäuse einführen. Der neue Flansch räumt mit Nachteilen wie umständliche Montage und Demontage durch viele Teile sowie eingeschränkte Zugentlastung endgültig auf. In die geteilte Rahmenplatte sind drei Kabelverschraubungskörper integriert, in die man über 100 verschiedene Dichteinsätze aus dem Programm einsetzen kann. Verfügbar sind Dichteinsätze aus TPE-V für Kabelquerschnitte von 2 bis 20,5 mm. Mit Mehrfach-Dichteinsätzen können mehrere Kabel platzsparend geführt werden. KENNZIFFER: DEM22835
Die Website von Gutekunst Federn beinhaltet eine Fülle von Funktionen rund um das Thema Federn: Federnkatalog, Federnberechnung, Federnanfrage, Federninformationen und CAD-Daten-Generator. Zentrales Element bleibt aber der Federnkatalog, der einen schnellen und einfachen Zugriff auf die mittlerweile 12.435 verschiedenen Federbaugrößen erlaubt, die direkt ab Lager lieferbar sind. Dass es vom Finden der Feder bis zur OnlineBestellung nur wenige Schritte sind, ok. Besonders erfreulich ist, dass hier auch zu jeder Feder direkt die CAD-Daten in allen gängigen Dateiformaten zum Download bereitstehen. Und sollte mal eine Feder nicht im Katalog zu finden sein, lassen sich die Daten der Feder aus der Katalogsuche auch automatisch in die Federnanfrage übernehmen. Dort kann man –
Online-Einkauf bei Gutekunst. Bild: Gutekunst Federn
unterstützt durch zahlreiche Hintergrundinformationen – eine individuelle Federnanfrage erzeugen und an Gutekunst Federn senden, egal ob es sich um Kleinmengen oder Großserien handelt. Interessant ist das unabhängige Online-Federnberechnungsprogramm WinFSB. Es ermöglicht die individuelle Berechnung von Druck-, Zugund Schenkelfedern nach Baumaß oder Weg-/LängenKraft-Daten. Die Daten stehen automatisch für eine sofortige Suche im Federnkatalog oder für eine individuelle Federnanfrage zur Verfügung – in neun Sprachen. KENNZIFFER: DEM22834
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S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
Federriegel GN 722 ff. von Otto Ganter sind für Anwendungen im Stahlbau beziehungsweise in der Schlosserei konzipiert. Hier ist in der Regel eine weniger genaue Positionierung und Arretierung erforderlich. Die Maßtoleranzen sind so gewählt, dass einerseits die Funktionssicherheit auch bei Verschmutzung gewährleistet ist, andererseits günstige Herstellverfahren zum Einsatz kommen. Sie können im Vorrichtungsbau, in Spann- und Montagevorrichtungen, zur Arretierung, Verriegelung, Komponentenfixierung und Teilesicherung eingesetzt werden. Diese Ausführungen werden genutzt, wenn der Raststift zeitweise nicht vorstehen darf. Durch Drehen des Riegels um 180 Grad wird dieser eingezogen. Eine Rastkerbe bewirkt, dass der Riegel in beiden Stellungen
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Komponenten + Werkstoffe
Verbindungstechnik
KONJUNKTURUMFRAGE IN DER KLEBSTOFFINDUSTRIE JOHNSON CONTROLS
Neueinstellungen geplant Begünstigt durch die generell gute gesamtwirtschaftliche Konjunktur und die Einführung neuer innovativer Technologien, soll auch 2011 die Wachstumskurve der deutschen Klebstoffindustrie weiter nach oben steigen. Zudem führt der positive Konjunkturverlauf in diesem Jahr zu mehr Beschäftigung. Dies ist das Ergebnis einer Konjunkturumfrage des Industrieverbands Klebstoffe e.V. (IVK), Düsseldorf. Die Prognosen versprechen auf-
Innovative Rücksitz-Struktur
grund der gegenwärtigen zufriedenstellenden Entwicklung, bezogen auf die Markt- und Geschäftslage sowie auf die Auftragseingänge, für 2011 ähnlich gute wirtschaftliche Kennzahlen wie im Vorjahr. 2010 ist der Gesamtbranchenumsatz der deutschen Klebstoffindustrie organisch um rund 6 Prozent auf etwa 3,1 Milliarden Euro gewachsen. KENNZIFFER: DEM22308
M U LT I F U N K T I O N S S C H R AU B E V O N B Ö L L H O F F
S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
2 in 1 – Montagekosten senken Böllhoff bietet unter dem Namen FLEXIDRIVE Lösungen für effiziente Anwendungen, wobei es sich nicht um ein einzelnes Produkt, sondern um eine Produktfamilie handelt. So sind ganz unterschiedliche Antriebskombinationen denkbar wie zum Beispiel Innensechsrund, gepaart mit Außensechskant, oder Innensechsrund mit Schlitz. Was die Schraubgeometrien, Gewindeformen, Materialien und Oberflächen angeht, ist alles technisch Machbare lieferbar, da das stets kundenindividuelle Lösungen sind. Das Ziel
FLEXIDRIVE mit drei Schraubenkopfvarianten. Bild: Böllhoff
ist klar definiert: die technisch beste und wirtschaftlich sinnvollste Schraubverbindung. Anwendungen sind zum Beispiel möglich beim Zusammenfügen von Motoren oder der Befestigung von Anbauteilen. KENNZIFFER: DEM22310
FASTENER FAIR 2012 IN HANNOVER
Verbindungstechnik während der HMI Messeveranstalter Mack Brooks Exhibitions gibt bekannt, dass die erste Fastener Fair Hannover vom 24. bis 26. April 2012 während der Hannover Messe 2012 stattfinden wird. Die Fastener Fair Hannover, Fachmesse für Verbindungs- und Befestigungstechnologie, wird in Halle 21 auf dem Hannoveraner Messegelände abgehalten. Sie findet jeweils alle zwei Jahre statt, im Wechsel mit der Fastener Fair Stuttgart in
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den ungeraden Jahren. „Die Messeanalyse der Rekordveranstaltung Fastener Fair Stuttgart 2011 hat ergeben, dass für eine Fachveranstaltung für die Verbindungs- und Befestigungsindustrie im Norden Deutschlands ein großer Bedarf besteht“, erklärt Messedirektorin Susanne Rauberger im Namen des Veranstalters Mack Brooks Exhibitions. KENNZIFFER: DEM22315
Johnson Controls Automotive Experience hat ein Verfahren entwickelt, das die Fertigung besonders leichter Rücksitzanlagen ermöglicht. Der Rahmen der Rücksitze wird hier zum Teil aus Aluminium gefertigt, die Rückwand zudem in dünnerem Stahlblech ausgeführt. Möglich macht dies eine hochentwickelte Klebetechnik. Herkömmliche Rahmen von Rücksitzanlagen für Automobile bestehen aus Stahl, da dieser die erforderliche Stabilität aufweist und sich die einzelnen Komponenten durch Schweißen sicher und wirtschaftlich zusammenfügen lassen. Alu-
Innovative modulare Multi-Material-Rücksitz-Struktur. Bild: Johnson Controls GmbH
minium, das bei gleicher Stabilität weniger Masse und Gewicht hat, kam bisher nicht zum Einsatz, da die beiden Werkstoffe nicht miteinander verschweißt werden können. Die Entwickler arbeiteten daher zweigleisig, indem sie neben dem MultiMaterial-Design auch die Klebetechnologie als Alternative zum Schweißen für diese Anwendung adaptierten. KENNZIFFER: DEM22313
KUNSTSTOFFSCHRAUBEN VON MISUMI
Ideal für Active-Alignment-Prozess Schrauben aus Kunststoff bieten in unterschiedlichsten Anwendungen Vorteile gegenüber Produkten aus Metall: Sie ermöglichen Stabilität, sind dabei aber besonders leicht und rosten nicht. Die MISUMI Europa GmbH, Schwalbach, hat das Portfolio für den europäischen Markt um Bauteile aus Spezialkunststoffen erweitert. Verfügbar sind Kreuzschlitzschrauben mit Linsenkopf und Innensechskantschrauben aus glasfa-
serverstärktem Polyamid (RENY), Polyphenylensulfid (PPS) sowie Polyetheretherketon (PEEK). Damit ergänzt der japanische Spezialist für mechanische Norm-, Kaufund Zeichnungsteile das Spektrum Verbindungselemente anwendungsorientiert: So lassen sich weitere Applikationsbereiche mit speziellen Werkstoffanforderungen erschließen, für die konventionelle Schraubenwerkstoffe ungeeignet wären. KENNZIFFER: DEM22314
MISUMI hat das Portfolio für den europäischen Markt um Schrauben aus Spezialkunststoffen erweitert. Bild: Misumi
Verbindungstechnik
Komponenten + Werkstoffe
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VIRTUELLE FERTIGUNGSTECHNIK AN DER TU CHEMNITZ FRAUNHOFER IWS
Der Lehrstuhl Virtuelle Fertigungstechnik der TU Chemnitz hat auf der Hannover Messe 2011 das mechanische Fügeverfahren „Flach-Clinchen“ für verschiedene Materialien vorgestellt. Beim Clinchen werden Bleche ohne zusätzliche Hilfselemente zusammengefügt – es benötigt weder Nieten noch Klebstoff. Stattdessen presst ein Stempel die beiden Bleche in eine Matrize, das Material formt sich um. Es entsteht eine unebe-
ne, aber stabile Verbindung, die häufig im Automobilbau eingesetzt wird. Der Lehrstuhl Virtuelle Fertigungstechnik der Technischen Universität Chemnitz hat dieses Verfahren weiterentwickelt: Das „FlachClinchen“ eignet sich nicht nur für Bleche, auch Kunststoffe können miteinander oder mit Metallen verbunden werden, sogar mit solchen, die sich nur schwer umformen lassen. KENNZIFFER: DEM22316
Fest verbunden ohne Hilfsmittel: Matthias Schuffenhauer, Techniker am Lehrstuhl Virtuelle Fertigungstechnik, fertigt mechanische Verbindungen aus Stahl und Aluminium. Bild: Christian Schenk
Al-Cu-Verbindungen in hoher Qualität Kupfer ist prädestiniert für die Herstellung von Leitungen und elektrischen Verbindungen. Leichter und billiger als Kupfer ist Aluminium bei ebenfalls guten elektrischen Eigenschaften. Beide Materialien langlebig miteinander zu verbinden, dieser Aufgabe stellt sich das Fraunhofer IWS Dresden. Einige Lösungsvorschläge hat das Institut auf der HANNOVER MESSE 2011 präsentiert. Viele der in Verbindung mit Elektromobilität entstehenden fügetechnischen Fragen lassen sich damit lösen. Eine Möglichkeit ist das Laserschweißen. Die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden haben jetzt eine Technologie entwickelt, mit der auch Mischverbin-
Prozess des Laserstrahlschweißens von Al-Cu-Mischverbindungen. Bild: Fraunhofer IWS Dresden
dungen wie AluminiumKupfer, Aluminium-Magnesium oder Edelstahl-Kupfer mit deutlich besserer Qualität lasergeschweißt werden können. KENNZIFFER: DEM22312
TOX: BLECHVERBINDUNGSVERFAHREN
Setzen von Funktionselementen
EJOT: FLIESSLOCHFORMENDE SCHRAUBE
Für höherfeste Verbindungen TOX PRESSOTECHNIK hat ein System zum Setzen von Funktionselementen wie Stanzmuttern und Stanzbolzen vorgestellt. Die Herausforderungen, was den Ressourcen schonenden und Energie effizienten Leichtbau von Fahrzeugen und Apparaten anbelangt, betreffen sowohl die Entwicklung und den Einsatz neuer Werkstoffe und Materialien als auch besonders die Füge- und Verbindungstechnik. Bezogen sich die Füge- und Verbindungsverfahren von TOX PRESSOTECHNIK bislang auf das Rund-Punkt-ClinchVerfahren und dessen Varianten sowie das Setzen von Clinch-/Stanznie -
ten, so stellt das ergänzende Verfahren „Setzen von Funktionselementen“ eine komplett andersartige Anwendung dar. Ähnlich wie beim ClinchNiet und beim Vollstanzniet kommen hier zusätzliche Funktionselemente, Stanz-, Einniet- und Einpressmuttern sowie -bolzen von verschiedenen Herstellern zur Anwendung. KENNZIFFER: DEM22317
TOX-C-Bügel mit Ausrüstung zum Setzen von Stanzmuttern mittels Pressantriebszylinder und Setzwerkzeug sowie integriertem Magazin und Zuführschlauch zur Versorgung mit Stanzmuttern. Bild: TOX PRESSOTECHNIK
Ablaufphasen des Fließlochformens.
Aufgrund des hohen Gewindetraganteils im geformten Durchzug kann mit der fließlochformenden EJOT-FDSSchraube eine höherfeste Verbindung realisiert werden. Das während des Einschraubvorgangs spanlos geformte, metrische Mutterngewinde ist lehrenhaltig, wodurch im Reparaturfall eine herkömmliche metrische Schraube aufgenommen werden kann. Durch den spielfreien Eingriff von mehreren Gewindegängen ist die hergestell-
Bild: EJOT
te Verbindung wasser- und gasdicht und kann sowohl hohe Auszugsfestigkeiten als auch hohe Schubbelastungen übertragen. Die beim Fließlochformen entstehende Wärme ist unbedenklich, da sie unterhalb der Rekristallisationstemperatur der jeweiligen Einschraubwerkstoffe liegt. Die EJOT-FDS-Schraube ist derzeit in verschiedenen Automobilmodellen serienmäßig im Einsatz. KENNZIFFER: DEM22311
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S O N D E R T E I L Komponenten + Werkstoffe
Kunststoff und Metall zusammenfügen
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Komponenten + Werkstoffe
Fluidtechnik
GARDNER DENVER THOMAS
Miniaturmembranpumpen Gardner Denver Thomas in Puchheim hat die Produktfamilie der Jade Miniaturmembranpumpen erweitert. Die Serien Jade 1410 und 1420 sind jetzt mit elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren (BLDC) ausgestattet. Das hohe Drehmoment und der große Drehzahl-Regelbereich der Motoren ermöglicht das stufenlose Variieren der pneumatischen Leistung. Der freie Volumenstrom des Modells 1410 lässt sich demnach
von < 1,0 bis 5,5 l/min, bei der Twin-Version 1420 von