CAD-Software

Das Programm Creo Parametric 8.0 von PTC ist die Lösung für Produktentwickler, die nach einem Industriestandard entwickeln wollen. Mit Creo lassen sich nicht nur komplexe 3D-Bauteile und Baugruppen erstellen, sondern sogar virtuelle Prototypen für beispielsweise Messen oder Kunden entwickeln. Der Hersteller PTC bietet für Creo ein kostenloses Webinar, in dem die wichtigsten Grundfunktionen erklärt werden. Zudem bietet PTC für Creo einen besonders geschulten Kundensupport, der den Nutzer mit aktuellen Änderungen in Bezug auf die Design-Pakete unterstützt und berät. Creo erschien erstmalig im Jahr 1987 und ist seitdem der Standard im Bereich der Produktentwicklung. Das Programm unterscheidet sich in seiner Modellierungsweise zu anderen 3D-CAD Programmen. Es verwendet beispielsweise keinen Modellentstehungsbaum (wie beim herkömmlichen Modellieren), sondern setzt auf das dynamische Modellieren („dynamic Modeling“) und die sogenannte 3D-Volumenmodellierung. Bei diesem Ansatz ist das Mitführen einer Modellierungshistorie (z. B. durch vom Nutzer gesetzte Parameter) nicht notwendig, da die Modellierungselemente direkt auf das 3D-Volumenmodell angesetzt werden. Diese Art der Modellierung qualifiziert Creo Parametric für Anwendungsbereiche wie dem High-Tech-Maschinenbau oder auch die Elektroindustrie. Creo bietet aktuell folgende Funktionen in der neuesten Version:

• direkte 3D-Modellierung und Konstruktion von 3D-Volumenkörpern, Bauteilen und Baugruppen
• 2D- und 3D-Zeichnungen
• Technische Flächenkonstruktionen
• Blechteilmodellierung und Profilkonstruktionen
• Konstruktionen für die additive Fertigung (z. B. 3D-Druck)
• Schweißkonstruktionen
• Entwurfsanimationen, Kollisionsanalysen, Web-Funktionen und Bibliotheken
• Integrierte NC-Funktionen

Der CAD Anbieter PTC bietet mit Creo Parametric eine gute Lösung für Produktentwickler und durch die kostenlose Testversion auch für Studenten des Maschinenbaus. Der Kundensupport stellt kostenlose Webinare zur Verfügung und unterstützt bei den Erweiterungen des Programms.

Das CAD Programm AutoCAD ist ein vom CAD Anbieter Autodesk entwickeltes und vektororientiertes 3D-CAD Programm. Es unterscheidet sich von Autodesk Inventor in der Möglichkeit, technische Zeichnungen als Vektorgrafiken in 2D- und 3D einzufügen sowie in seinen Programmierschnittstellen. AutoCAD verfügt über Schnittstellen zu C++, AutoLISP oder auch zu Visual Basic. AutoCAD wird daher häufig als Plattform für die Integration spezieller Produkte verwendet. Die für AutoCAD entwickelten Dateiformate .dwg und .dfx werden weltweit zum Austausch von CAD-Daten verwendet und bilden mittlerweile einen Industriestandard. Der Aufbau von 3D-Objekten in AutoCAD basiert auf Polylinien, Bögen, Kreisen und Texten. Die Produktpalette von 3D-Funktionen zum Modellieren ist bei AutoCAD im Vergleich zu anderen CAD Anbietern besonders hoch, sodass es speziell von Architekten, Innenarchitekten, Geoinformatikern, Designfachleuten, aber auch Maschinenbauingenieuren eingesetzt wird. Es ist auf Windows und MAC-Systemen erhältlich. Für Gebäudetechniker ist AutoCAD besonders attraktiv, da über „AutoCAD MEP“ spezielle Normteile aus dem Gebiet der Gebäudetechnik (z. B. Heizkessel oder komplexe Rohrsysteme) eingebunden werden können. Zu den Funktionen der aktuellen Version von „AutoCAD“ zählen mit den wichtigsten Erweiterungen:

• 3D-Konstruktionen von Bauteilen und Baugruppen
• 2D-Zeichnungen
• Einbinden von Vektorgrafiken und Makros für Zeichnungen und Modelle
• Schnittstellen zu Visual Basic, C++ oder AutoLISP
• FEM-Berechnungen, Kabelkonstruktionen und Rohrleitungen (z. B. „AutoCAD Mechanical“)
• Zugriff auf eine Normteilebibliothek und auf Normteile aus der Gebäudetechnik (z. B. AutoCAD MEP“)
• Funktionen im Bereich der Kartografie für Geodaten-Analysen (z. B. „AutoCAD Map 3D“)
• Funktionen im Bereich des Designs (z. B. für Architekten) für die Darstellung von Grundrissen und Treppen sowie die Planungsmöglichkeit von Tiefbauprojekten (z. B. „AutoCAD Civil 3D“)

Wer eine CAD Software sucht, die eine Schnittstelle zu Visual Basic, C++ oder AutoLISP bietet, ist mit AutoCAD gut beraten. Außerdem ermöglicht AutoCAD das Einbinden von Makros für 2D-Zeichnungen, sodass diese schneller und einfacher erstellt werden können. Zudem verfügt AutoCAD über die Möglichkeit, Vektorgrafiken einzubinden.

Das CAD Programm „Solid Edge“, das 1995 auf den Markt gekommen ist, verwendet Parasolid-Modellierkerne für die 3D-Modelle. Ein Vorteil dieses CAD Anbieters ist, dass in der aktuellen Premium-Version ein besonders aufwändiges Finite-Elemente-Modul („Femap Express“) ausgeführt werden kann. Dies ersetzt beispielsweise je nach der Komplexität des Anwendungsfalles die Notwendigkeit einer teuren Lizenz für ein FEM-Programm in einem Unternehmen. Des Weiteren verfügt es über eine FEA-Funktionalität (z. B. für Simulationen) und die Möglichkeit, mechanische Bauelemente wie Zahnräder oder Nockenwellen auszulegen, zu berechnen und Strömungssimulation durchzuführen. Das Programm bietet zudem eine Möglichkeit, eine technische Dokumentation in einem Betrieb anzulegen. Ein weiterer Vorteil von Solid Edge ist, dass es damals direkt für Windows entwickelt und nicht von anderen Plattformen auf anderen Betriebssystemen (z. B. MAC) importiert wurde. Ab der Version Solid Edge ST8MP3 wird beispielsweise Windows 10 unterstützt. Solid Edge ist auch in einer Studentenversion erhältlich, allerdings lassen sich dann die Datenformate nicht mit der professionellen Version austauschen bzw. lesen. Zudem ist Solid Edge in einer Testversion zum Download erhältlich. Eine wichtige Funktion bei Solid Edge sind die Cloud-basierten Möglichkeiten wie das Öffnen von Daten (benötigt eine Free2D-Lizenz) und das Sichern von Einstellungen. Siemens bietet beispielsweise seit der Version ST6 die Software auch zur Miete an. Die Module der aktuellen Version von Solid Edge decken folgende Funktionen ab:

• 3D-Konstruktionen von Bauteilen und Baugruppen
• Blechteilmodellierung, Schweißen
• 2D-Zeichnungen und Zusammenbau von Baugruppen
• FEM-Berechnung mit „Femap Express“ und erweiterte FEM-Berechnungen mit „Solid Edge Simulation“
• Zugriff auf Bau- und Normteile (sog. „Standardparts“) und technische Dokumentation
• Visual Studio zum Erstellen und Rendern von Bildern
• Frame Design (Rahmenkonstruktionen), Wire Harness (Erstellen von Kabelsträngen in Baugruppen) und Strömungssimulationen
• Berechnungen von Zahnrädern, Federn, Nockenscheiben und Wellen

Solid Edge verfügt über viele Funktionen und Vorteile wie ein sehr komplexes FEM-Modul, eine technische Dokumentation, Strömungsberechnung oder die Möglichkeit, Einstellungen aus einer Cloud heraus vornehmen zu können. Zudem läuft es auf Windows-Clients besonders stabil und verfügt durch Siemens über einen guten Kundensupport.

Das CAD Programm SolidWorks wurde in den USA entwickelt und kam 1995 auf den Markt. SolidWorks bietet Lösungen sowohl für den kommerziellen Betrieb als auch den schulischen (z. B. für Studenten) Betrieb. Die kommerzielle Version von SolidWorks ist als Standardversion, Professional oder Premium erhältlich. In jeder der Versionen werden Baugruppen, Zeichnungen und Bauteile auf Basis parametrischer Modelle erzeugt. Die erzeugten Modelle können durch das Prinzip der Modularisierung (Ausrichtung von Elementen und Bemaßungen zueinander) und der Einzelschritte (Features) im Nachhinein noch verändert werden. SolidWorks verwendet den von Siemens PLM Software in Lizenz hergestellten Parasolid-Kern, den auch CATIA verwendet. Im Gegensatz zu CATIA, die sich im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik sowie dem Bereich Automotive etabliert haben, sin die Funktionen in SolidWorks eher für kleine und mittlere Maschinenbaubetriebe ausgerichtet. In der Premium-Version bietet SolidWorks aktuell die folgenden Funktionen:

• 3D-CAD-Konstruktionen, Skizzen und 2D-Zeichnungen, Einzelteile und Baugruppen
• Kollisionsanalysen
• Simulationen, Animationen und Visualisierung
• Bohrungsassistent und Unterstützung durch gängige Industrienormen (Auswahl)
• Blechbearbeitung
• Erstellen von Schweißkonstruktionen
• SolidWorks PDM
• Normteile für 3D-Modelle (SolidWorks Toolbox)
• SolidWorks Animator

SolidWorks bietet ähnliche Funktionen wie Autodesk Inventor und CATIA V5 und ist leicht zu erlernen. Für mittlere und kleine Betriebe, die auf einen CAD Anbieter mit Modellen mit Parasolid-Kern setzen möchten, ist SolidWorks eine gute Lösung.

Das CAD Programm „Inventor“ von Autodesk gehört zu den anwendungsorientierten 3D-CAD Softwarelösungen auf dem Markt und wurde speziell auf die Bedürfnisse in kleinen und mittleren Maschinen- und Stahlbaubetrieben ausgelegt. Es wurde speziell für die Bedürfnisse im Bereich der mechanischen Konstruktionen wie dem Stahl-, Maschinen-, Anlagen- und Werkzeugbau sowie der Blechverarbeitung entwickelt und deckt in diesem Bereich vor allem in der Version „Inventor Professional“ alle Bedürfnisse ab. Das Erscheinungsjahr dieser Software geht auf das Jahr 1999 zurück. Das Funktionsprinzip setzt auf Modellierungselemente, die parametrisch 3D-Objekte erzeugen. Dabei werden die Modellierungsschritte, die auch Elemente genannt werden, einzeln gespeichert und einer Baugruppe (mit sogenannten „Abhängigkeiten“) zugeordnet. Der Vorteil an diesem Verfahren ist, dass sich die einzelnen Parameter (z. B. Maße) eines Bauteils oder einer Baugruppe nachträglich verändern lassen. Zudem lassen sich mechanische Bewegungsabläufe von Baugruppen als Video darstellen. Des Weiteren lassen sich die im 3D-CAD Programm erzeugten Baugruppen separat als zweidimensionale Zeichnung in einer druckbaren Version ausleiten. Die Zeichnungen (2D) werden mit dem 3D-Modell verknüpft, sodass am Modell vorgenommene Änderungen automatisch auf die Zeichnung übertragen werden. Dies spart in einem Produktionsbetrieb oder auch als Student des Maschinenbaus sehr viel Zeit und ermöglicht nachträgliche Korrekturen ohne Zeitverlust durch Anpassung der einzelnen Bauteile einer Baugruppe. Im Gegensatz zu AutoCAD, das ebenfalls von Autodesk vertrieben wird, ist Inventor nicht als Nachfolgeversion gedacht, sondern wurde komplett neu entwickelt. Sowohl die Bedienung als auch die Anwendung beider Programme unterscheiden sich voneinander. Beide werden parallel von Autodesk vertrieben. Die aktuelle Version von Autodesk Inventor bietet eine breite Palette an Funktionen:

• Erstellung von 3D-Baugruppen und Funktionsabläufen
• eine umfangreiche Normteilebibliothek
• Zeichnungserstellung (2D) und Explosionsdarstellung
• Erstellung von Stücklisten
• Zugriff auf ein PDM-System zur Dokumentenverwaltung (Autodesk Vault)
• Berechnung und Dimensionierungen (z. B. Zahnräder, Federn, Schweißnähte)
• ein überarbeitetes Modul zur Blechbearbeitung

In der „Professional“ Lizenz sind zusätzlich folgende Funktionen implementiert:

• ein Finite-Elemente-Modul für die Festigkeitsberechnung
• die Berechnung von Stahlbaukonstruktionen
• ein Modul für Spritzgussverfahren mit zugehörigen Spritzgusswerkzeugen und Zugriff auf die weltweit größte „Moldflow-Datenbank“ für Spritzgussverfahren
• ein Kabel- und Leitungsmodul
• kinematische und dynamische Simulationen für Beschleunigungsberechnungen

Das CAD Programm CATIA (Computer Aided Three-Dimensional Interactive Application) erschien 1977 und wurde von Dassault Systèmes speziell für die Bedürfnisse im Flugzeugbau entwickelt. Heute hat es sich in verschiedenen Branchen etabliert und gilt weltweit als führend. Der Vorteil an CATIA ist, dass beispielsweise das Produktverhalten eines 3D-modellierten Bauteils oder einer Baugruppe mit einbezogen werden kann. Dadurch ist es vor allem für Konstrukteure im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik, Automotive, Maschinen- und Anlagenbau, Baufachwesen, der Systemarchitektur sowie im Bereich Design interessant. Ein weiterer großer Vorteil im Vergleich von CATIA V5 ist, dass an einem Modell mehrere Nutzer gleichzeitig arbeiten können. Die Funktionen der aktuellen Version von CATIA V5 im Überblick:

• 3D- und 2D-Konstruktionen von Bauteilen, Baugruppen und Zeichnungen
• 3D-Dashboards zur Unterstützung von Business Intelligence
• parallele Entwicklung in Echtzeit und standortunabhängig
• Simulationsfunktionen und realistische 3D-Darstellung
• kollaborative Designumgebungen mit einer großen Datenbasis
• einfache Integration existierender Tools und Prozesse sowie die Verknüpfung mit spezialisierten Anwendungen übergreifend möglich

CATIA V5 eignet sich besonders im Bereich Automotive, Luft- und Raumfahrt sowie des Maschinenbaus. Durch die Möglichkeit, standortunabhängig und in Echtzeit an einem Produkt zu arbeiten, ist es besonders bei schnelllebigen Branchen wie der Automobilindustrie attraktiv.