Artikel 3D-Software beschleunigt Apparatekonstruktion

Bei der 1999 gegründeten Holger Andreasen & Partner (HAP) entwickeln acht Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter maßgeschneiderte verfahrenstechnische Lösungen und konstruieren die dazu benötigten Apparate. HAP realisiert jährlich an die 150 Projekte, hauptsächlich für die EMEA-Region. Die Anwendungen reichen von Bauprojekten über petrochemische und andere industrielle Anlagen bis zu Schiffen und Großlagern. Hergestellt werden die von HAP geplanten Druckbehälter und Wärmetauscher von externen Produktionspartnern.

Später Umstieg aus der 2D-Welt

„Bis 2008 wurden die Konstruktionen ausschließlich per AutoCAD in 2D erstellt", berichtet Markus Sollerer, der 2005 ins Familienunternehmen eingestiegen ist. „Während des berufsbegleitenden Studiums lernte ich allerdings die 3D-Modellierung kennen und schätzen, sodass ich das dort verwendete Softwareprodukt in die Firma holen wollte." Vorsichtshalber wurde jedoch als Alternative zu dem vom Studium bekannten Produkt alternativ auch Autodesk Inventor geprüft.

„Heute bin ich froh darüber", sagt Markus Sollerer. „Nicht nur ließ sich der alternative Anbieter angesichts unserer geringen Lizenz-Stückzahl mit dem Angebot viel Zeit, ich weiß auch die Einfachheit der Bedienung und die Kompatibilitätseigenschaften von Inventor zu schätzen." Zudem können die Konstrukteure von HAP als langjährige AutoCAD-Anwender in Inventor ihre dwg-Datenbestände und ihr bestehendes Know-how nutzen.

Wichtig war beim Umstieg auf 3D, die Konstrukteure nicht mit der Nacherfassung von Bestandsdaten zu überfrachten. Wurde das Produkt 2008 mit dem geringsten verfügbaren Ausbaugrad eingeführt, so verwendet HAP heute drei Produktentwicklungs-Suiten, eine in Premium- und zwei in Ultimate-Ausführung. Die Software wird gemischt in deutscher und englischer Installation betrieben. Dabei macht sich vorteilhaft bemerkbar, dass Autodesk Inventor die wichtigen Tastaturkürzel (Shortcuts) nicht den ersten Buchstaben des jeweiligen Wortes entsprechen, sondern in allen Sprachen einheitlich sind.

Hoher Leistungsumfang wird genutzt

Der höhere Ausbaugrad ist deshalb erforderlich, weil auch bei den scheinbar statischen Apparaten von HAP Überprüfungen per Finite Elemente Analyse oder kinematischer Simulation in vielen Fällen erforderlich ist. Zudem wird die in diesem Standard enthaltene Software Vault für das Produktdatenmanagement für die Erstellung von Bibliotheken ähnlicher Teile verwendet, was beispielsweise das Skalieren von Baugruppen für unterschiedliche Anwendungen sehr erleichtert.

Die ebenfalls enthaltene 3D-Modellierungssoftware Autodesk Inventor Fusion wartet dank intuitiver Direktbearbeitung mit einer großen Benutzerfreundlichkeit auf und unterstützt direkte ebenso wie parametrische Vorgehensweisen. Damit können Konstrukteure komplexe Formen völlig flexibel prüfen und bearbeiten, ohne die zugrunde liegende parametrische Historie kennen zu müssen. „Dadurch gibt uns diese Software die Möglichkeit, auch 3D-Modelle zu bearbeiten und in eigene Konstruktionen einzubinden, die mit anderen Systemen erstellt wurden", sagt Markus Sollerer. „Das beschleunigt die Konstruktionsarbeit, weil einmal getane Arbeit nicht wiederholt werden muss, und es eliminiert die dabei zu befürchtenden Fehler."

Zeitersparnis und Sicherheit durch 3D

Wie erheblich der Effizienzgewinn durch die 3D-Konstruktion mit Inventor ist, zeigt das Beispiel einer Gaskühl- und -trocknungsanlage. Sie besteht aus 612 Teilen, aufgelöst bis zur Schraube sind es 1.738. Konstruiert wurde das Werk in nur einem Monat, der Zusammenbau dauert zwei Wochen. Dazu ist der DWF-Viewer besonders hilfreich, den HAP seinen Kunden und Partnern ebenso auf der Website zur Verfügung stellt wie die passenden Plot-Stile, sodass deren Techniker die Zeichnungen weiterverwenden können. In der Zeichnung enthalten sind stets 3D-Ansichten, oft in mehreren Winkeln, die zur besseren Orientierung beitragen.

Für die Konstruktion technisch ähnlicher Teile in unterschiedlichen Dimensionen verwendet HAP ein kundenspezifisch entwickeltes Zusatzprogramm, das in eine komfortable Maske eingegebene Parameter per Makro an das 3D-Modell übergibt.

„Diese Anlage in 2D zu konstruieren ist unter heutigen kalkulatorischen Ansätzen praktisch aussichtslos", fasst Markus Sollerer den Fortschritt zusammen. Nach drei Jahren Erfahrung mit der 3D-Konstruktionssoftware zieht er eine erfreuliche Bilanz: „Mit Inventor konnten wir die Erstellung komplexer Konstruktionen deutlich beschleunigen und dabei den Detaillierungsgrad erhöhen. Die automatisierte Zeichnungsableitung reduziert die Konstruktionszeit und hilft, Fehler zu vermeiden." Das und die hervorragende Zusammenarbeit mit Eplan als Vertriebs- und Servicepartner von Autodesk helfen, unsere Konkurrenzfähigkeit noch weiter zu erhöhen.

Interview mit Thomas Michels, Produktmanager bei Eplan
„Regelbasierte Konstruktion auf Basis von Modellen"

CT: Neben der Automatisierung und der Integration von Engineering-Werkzeugen sehen Sie das größte Effizienzpotenzial im „Funktionalen Engineering". Was ist damit gemeint?

Michels: Funktionales Engineering zielt darauf ab, nicht mehr nur die einzelne Komponente in einer Konstruktion zu betrachten, sondern die funktionale Beschreibung einer Anlage. Das ist die höchste Stufe im Engineeringprozess. Durch den Umstieg auf 3D hat man sehr stark über Standardisierung nachgedacht. Die Systeme bieten die Möglichkeit, Behälter über Abhängigkeiten zu den funktionalen Herausforderungen zu konstruieren. Wenn beispielsweise die Abhängigkeiten für Volumen und Längen bekannt sind, dann können bis zu 80 Prozent der mechanischen Konstruktion auf Knopfdruck erledigt werden. Basis dafür ist ein parametriertes Modell.
 
CT: Ist das bei den im Anlagenbau eingesetzten 3D-Konstruktionswerkzeugen nicht längst schon Handwerkszeug?

Michels: Die Parametrierung wird in 3D-Werkzeugen schon seit Längeremgenutzt. Was jetzt verstärkt kommt, ist die regelbasierte Konstruktion auf Basis von parametrierten Modellen. Ganz entscheidend ist aber, dass sich die Unternehmen auf diese Arbeitsweise einlassen. Es lohnt sich für die Unternehmen, das eigene Produktportfolio vor dem Hintergrund der Standardisierungs-Möglichkeiten dieser Werkzeuge anzuschauen, um Effizienzpotenziale im Engineering zu heben. Auch Produktvarianten sollten am funktionalen Engineering ausgerichtet werden. Funktionales Engineering bringt wenig, wenn die konstruierten Produkte sehr stark individualisiert werden. Die Herausforderung liegt in der Integration der Möglichkeiten der 3D-Werkzeuge in den gesamten Produktentstehungsprozess.

 
CT: Wie können Sie als CAE-Anbieter in die Geschäftsprozesse Ihrer Kunden einwirken? Haben Sie einen Consulting-Ansatz?

Michels: Exakt. Das Tool alleine ist nur Handwerkszeug. Die Methode, ein Unternehmen von einem stark individuellen Projektansatz zur Standardisierung und zum funktionalen Engineering zu führen, erfordert Consulting, das wir selbstverständlich anbieten. Ein solcher Prozess muss von der Managementebene initiiert werden. Denn dazu müssen Unternehmensstrukturen angepasst werden.
 
CT: Wie gehen Sie mit den bestehenden Strukturen und vorhandenen Tools um, um diese in Ihren Ansatz einzubinden?

Michels: Das ist eine sehr große Herausforderung. Wir wenden eine Keimzellen-Strategie an: Wir schauen uns erst den gesamten Engineeringprozess unabhängig von den eingesetzten Tools an. Dann identifizieren wir die Prozesse mit dem größten Effizienz- oder Automatisierungspotenzial. Daraus entsteht eine Landkarte für Maßnahmen. Die Keimzelle wird dort etabliert, wo das größte Potenzial besteht. Der laufende Betrieb muss ja gewährleistet bleiben. Zunächst wird dann ein Teil eines Produkts mit einem neuen Standard abgebildet. Dort sammelt man Erfahrungen, die Anwender werden mit der Methode vertraut und später kommen immer mehr Produkte hinzu. Wenn das dann beispielsweise im Engineering etabliert ist, geht es weiter, zum Beispiel zum Vertrieb. Dieser Ansatz führt sehr schnell zu Erfolgserlebnissen beim Anwender.
 
CT: Wie binden Sie vorhandene Tools ein?

Michels: Unsere Lösung für funktionales Engineering, das Eplan Engineering Center, ist offen, vorhandene Systeme einzubinden. Entscheidend ist, wie offen diese Systeme sind, um ihrerseits wieder Daten von außen aufzunehmen.

Entscheider-Facts
Parametrisch konstruieren

• Die 3D-Modellierungssoftware Autodesk Inventor Fusion unterstützt direkte ebenso wie parametrische Vorgehensweisen. Damit können Konstrukteure komplexe Formen völlig flexibel prüfen und bearbeiten, ohne die zugrundeliegende parametrische Historie kennen zu müssen. 
• Mit der Software ist es möglich, auch 3D-Modelle zu bearbeiten und in eigene Konstruktionen einzubinden, die mit anderen Systemen erstellt wurden. 
• Da bereits verrichtete Arbeit nicht wiederholt werden muss, wird die Konstruktionsarbeit beschleunigt.