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Bis heute hat sich kein einzelnes CAD-Programm auf breiter Front weder im 2D- noch im 3D-Bereich durchgesetzt. Abhängig von den verschiedenen Computerlandschaften und den jeweiligen firmenspezifischen Anforderungen und Randbedingungen verteilt sich der Markt auf mehrere CAD-Anbieter. Hier seien nur unvollständig einige Namen genannt: CATIA (Dassault Systemes), Pro/ENGINEER (PTC), UNIGRAPHICS (EDS), CADDS, MEDUSA, EUCLID, AutoCAD, SolidWorks etc. [Wild-01]

Aber auch innerhalb einer Firma kommen in verschiedenen Abteilungen unterschiedliche CAD/CAM/CAS-Systeme zum Einsatz, die auf den jeweiligen Anwendungsfall optimiert sind. Die nachfolgende Tabelle zeigt als Beispiel die eingesetzten Softwaresysteme in den verschiedenen Bereichen bei Volkswagen 1992: [Wild-01]

Tabelle 1: Eingesetzte Softwaresysteme bei VW 1992 [Wild-01]
Bereich
Systeme
Vorentwicklung ICEM-GPL, -SURF, VWMESH, PAMSTAMP
Design CDRS, Paintsystem
Versuchsbau EXAPT, TEBIS, CATIA-NC
Konstruktion ICEM-DDN, -DUCT, -GPL,VWSURF,CADDS, ZEISIG
Produktionsplanung HLS
Methodenplanung CATIA-CAD, METHOS
Betriebsmittelkonstruktion CATIA-CAD, EUCLID-CAD, AWK, ADRA
Arbeitsvorbereitung, NC-Programmierung CATIA-NC, EXAPT, EUCLID-NC, DUCT-NC, TEBIS, NC-PLUS
Fertigung DNC2000, WOP
Qualitätssicherung EPUS, QUIRL, AUDIMESS

Da all diese Bereiche zusammenarbeiten müssen, um letztendlich ein Produkt herzustellen, ist die Schnittstellenproblematik zwischen den verschiedenen Programmen offensichtlich. Trotz der Vielfalt an Software sollte vermieden werden, dass dieselben Daten mehrmals (in verschiedenen Systemen) eingegeben werden. [Wild-01] Eine optimale Anwendung der verschiedenen CAD-Systeme ist daher nur in einem integrierten Verbund möglich, woraus sich die Notwendigkeit der Einbindung datentechnischer Insellösungen in übergreifende Gesamtkonzepte ableitet. Vor diesem Hintergrund erlangen Schnittstellen von CAD-Systemen eine zentrale Bedeutung. Neben systemspezifischen Schnittstellen, die jeweils zwei Systeme miteinander verbinden, werden einheitlich genormte, externe Schnittstellen immer wichtiger. Diese Tendenz spiegelt sich auch im zunehmenden Einsatz offener Systemarchitekturen wider. [SpKr-97]

Grundsätzlich lassen sich bei CAD-Systemen interne und externe Schnittstellen unterscheiden. Interne Schnittstellen dienen dem Datenaustausch zwischen verschiedenen Komponenten eines CAD-Systems, wie Kommunikationsmodul, Methodendatenbank oder Datenbank. Externe Schnittstellen stellen das Bindeglied zwischen CAD-Systemen und ihrer Umgebung dar. Sie dienen zum Austausch von Produktmodelldaten zwischen CAD-Systemen und zur Kopplung mit anderen Programmsystemen, wie NC- oder PPS-Systemen. Dadurch soll zum einen die Nutzung systemunabhängiger Modelldaten durch unterschiedliche CAD-Systeme ermöglicht, zum anderen ein durchgängiger Informationsfluss zwischen den unterschiedlichen CAx-Komponenten als Grundlage für eine integrierte Prozesskette realisiert werden. [SpKr-97]

Bereits Mitte der 80er Jahre wurden weltweit vielfältige nationale Bemühungen gestartet, einen umfassenden Produktdatenaustausch zu ermöglichen. Zu den in Deutschland am häufigsten eingesetzten neutralen Schnittstellen gehören IGES (Initial Graphics Exchange Specification) sowie VDA-FS (Verband der Deutschen Automobilindustrie - Flächen-Schnittstlle). Mittels IGES können Zeichnungen, 3D-Geometriedaten und Volumenmodelle ausgetauscht werden. Komplexe Flächenmodelle (Freiformflächen) ohne Texte und Bemaßungen werden häufig mit VDA-FS zwischen Systemen transferiert. Die Grundlage von VDA-FS bildet die parametrische Beschreibung von Kurven und Flächen mit Hilfe polynominaler Splines1. [SpKr-97]

Die wesentlichen Kritikpunkte der genannten Datenaustauschformate sind einerseits die überwiegende Ausrichtung auf Geomtrie, wie Linien, Flächen, Volumen und Zeichnungen bei Vernachlässigung anderer wichtiger Produktinformationen, sowie andererseits die mangelnde Präzision bei der eindeutigen Beschreibung der Standards. Bei STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data) handelt es sich um eine von der ISO initiierte Schnittstellennorm, welche die Schwächen der genannten Datenaustauschformate vermeiden soll. Die globale Zielsetzung liegt in der möglichst vollständigen Übertragung von Produktdaten. Neben dem reinen Geometrietransfer sollen auch Topologie, Form-Features, Toleranzen, Materialdaten, Daten über Oberflächenbeschaffenheit und auch Daten aus späteren Lebenszyklen (zum Beispiel Wartung) eines Produktes übertragen werden. [SpKr-97]

Neben IGES, VDA-FS und STEP gibt es natürlich unzählige weitere Datenaustauschformate. Die wesentlichen werden in der nachfolgenden Tabelle zusammenfassend aufgezeigt. Darüber hinaus wird im Kapitel Schnittstellen ausführlich auf Schnittstellen eingegangen.

Tabelle 2: Verbreitete CAD-Schnittstellen [Wild-01]
IGES Initial Graphics Exchange Specification
internationaler Standard; ausgelegt für Übertragung von Geometriedaten
STEP Standard for the Exchange of Product Model Data
neuere ISO-Norm; ermöglicht vollständige Übertragung von Produktdaten
VDA-IS Verband Deutscher Automobilhersteller IGES Subset
nur Deutschland
VDA-FS Verband Deutscher Automobilhersteller Flächen Schnittstelle
überwiegend Deutschland, auch Europa
SET Specification du Standard d´Echange et de Transfert
DXF Herstellerspezifisches Format (AutoCAD)
international

1 Spline: Englische Bezeichnung für ein biegsames Kurvenlineal, welches man zum Zeichnen einer glatten Kurve durch endlich viele Punkte benutzt. [EnSc-94] Der Name Spline kommt ursprünglich aus dem Schiffsbau und bezeichnet dort einen dünnen Stab, der dazu benutzt wird, um die richtige Form der Stringer zu konstruieren. Stringer werden die Planken genannt, die in Schifflängsrichtung quer zu den Spanten angebracht werden und die die Außenwand des Schiffsrumpfes festlegen. Im Deutschen heißt dieser dünne Stab Straklatte. [Ande-03] Splines werden durch eine Reihe von festen Stützstellen (endlich viele Punkte) gelegt, deren Biegelinie näherungsweise durch stückweise kubische Polynome beschrieben werden [SpKr-97].

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