Software-Tipps

CAD, CAE, CAM


Typische Funktionen und Tipps zur Auswahl von CAD, CAE und CAM Softwarelösungen

Definition CAD, CAE, CAM

CAD, Computer-aided Design, steht für den Konstruktionsprozess mittels CAD-System. Von der ersten Skizze bis hin zum fertigen Design eines neuen Produktes, eines Gebäudes, eines einzelnen Bauteils oder auch eines Plans werden alle dafür notwendigen Schritte am Rechner ausgeführt.

CAE, Computer-aided Engineering, steht für die technische Unterstützung bzw. Simulation bei der Entwicklung von neuen Produkten, Bauteilen etc. Zur CAE zählen Kollisionsprüfungen und Ergonomieanalysen ebenso wie z.B. die thermische und elektromagnetische Simulation (FEM) oder die Strömungssimulation (CFD) sowie die rechnergestützte Qualitätssicherung CAQ, um nur einige Beispiele zu nennen. Produkte können mithilfe der CAE Software optimiert werden und gleichzeitig können Prozesse und Fertigungswerkzeuge validiert werden.

CAM, Computer-aided Manufacturing, steht für eine von der CNC-Maschine unabhängige Software, mit der der NC-Code für die Fertigung erstellt wird. Dies geschieht nicht in der Werkstatt direkt an der Maschine (WOP - Werkstattorientierte Programmierung), sondern bereits in der Arbeitsvorbereitung. Mithilfe des NC-Codes können z.B. 3D-Drucker angesteuert werden, die in der additiven Fertigung eingesetzt werden.

Beachten Sie bitte auch die aktuelle Marktübersicht der Softwarelösungen und Erklärungen zum Thema CAD, CAE, CAM

Vorteile der CAD-, CAE-, CAM Software

Der entscheidende Vorteil einer rechnergestützten Entwicklung, Konstruktion und Fertigung liegt in der Zeit- und Kostenersparnis, der Fehlerreduktion sowie der effizienteren Dokumentation und der besseren Wiederverwendbarkeit. Optimierungen können bereits während des Entwurfes bzw. der Simulation am Rechner vorgenommen werden. Die CAD Software kann Daten direkt mit der CAM und CAE Software austauschen und dadurch Übertragungsfehler vermeiden und die Bearbeitung bzw. Weiterverarbeitung beschleunigen. Bewährte Techniken, Best Practices (Werkzeuge, Schnitt- und Erfahrungswerte usw.) können abgespeichert werden, so dass sie allen Nutzern zur Verfügung stehen und schnell bei wiederkehrenden Aufgaben eingesetzt werden können.

Nachteile der CAD-, CAE-, CAM Software

CAD, CAE und CAM Systeme bedeuten in der Regel hohe Investitionskosten, oft auch eine Umstellung der Unternehmensprozesse sowie vor allem auch ein relativ hoher Schulungsaufwand. Es gibt in der Regel auch weitere Fortbildungskosten bei umfangreicheren Software-Updates und Wartungskosten für die CAD Systeme und die CAE- und CAM-Software.

2D CAD Systeme

2D CAD Systeme werden meist für technische Zeichnungen, Pläne, Maschinenlayout, Leiterplatten, Grundrisse oder auch z.B. für Landschaftsplanungen eingesetzt. Zeichner können mithilfe der 2D CAD Software ihre Pläne mit Texten versehen, Symbole und Bemaßungen einsetzen oder auch Tabellen einfügen.

Vorteile

  • technische Zeichnungen
  • Pläne, Grundrisse
  • Leiterplatten

Nachteile

  • kein 3D Druck, kein Rapid Prototyping
  • keine FEM-Analyse
  • kein VR

3D CAD Systeme

3D CAD Systeme werden von Konstrukteuren, Architekten, Ingenieuren usw. für exakte Darstellungen, Modellierungen von dreidimensionalen Objekten aller Art eingesetzt. Exakte Zeichnungen können leicht generiert werden.

Vorteile

  • 3D Volumenmodelle
  • 3D Druck, Rapid Prototyping
  • FEM-Analysen

Nachteile

  • hohe Investitionskosten
  • Schulungsaufwand
  • große Datenmengen

Die wichtigsten Datenformate bei CAD

In der Regel haben die einzelnen CAD-Systeme jeweils eigene Dateiformate. Diese Tatsache erschwert den Datenaustausch mit anderen Programmen. Im Laufe der Zeit haben sich deshalb systemneutrale Standardformate herauskristallisiert, die wir hier im Folgenden kurz vorstellen möchten.

  • DXF
    Das DXF Format kommt in der Regel für den Datenaustausch für Zeichnungen zum Einsatz. Es wird als einziges Dateiformat von allen CAD-Systemen unterstützt und gilt als Industriestandard. Manche CAD-Software kann DXF-Dateien aber nur als 2D-Daten lesen und schreiben. Hierbei können Schraffuren, Bemaßungen etc. unter Umständen im Zielsystem nicht korrekt oder gar nicht dargestellt werden.
  • IGES
    Das IGES (Initial Graphics Exchange Specification) Format ist ein neutrales Format für zweidimensionale Zeichnungen bis hin zu dreidimensionalen Modellen für Simulationen oder Fertigung. Die Datenspeicherung erfolgt in Entities. Ein geschlossener Flächenverband kann zusätzlich noch die Information „innen“ und „außen“ enthalten. Das Format löst immer mehr das VDA Format ab.
  • STEP
    STEP (STandard for the Exchange of Product model data) ist ein Austauschformat für Geometriedaten, Baugruppenstrukturen, Folien, Ansichten und Produktdaten. Zeichnungsdaten können ebenfalls übertragen werden. STEP wird nicht von jeder CAD-Software unterstützt.
  • STL
    STL-Schnittstelle (Standard Triangulation/Tesselation Language, auch SurfaceTesselation Language) ist eine Standardschnittstelle vieler CAD-Systeme. Die Oberfläche von 3D-Körpern wird mittels Dreiecksfacetten (Tessellation - englisch für Parkettierung) beschrieben. Diese Beschreibung der Modelloberfläche mit dem STL-Format stellt einen Industriestandard dar. Geometrische Informationen von 3D Modellen werden z.B. für die Fertigung mittels additiver Fertigungsverfahren bzw. 3D Druck bereitgestellt.
  • VDA-FS
    VDA (Verband Deutscher Automobilbauer)-FS (Flächenschnittstelle) ist ein Austauschformat für Flächen. Über diese Schnittstelle können nur 3D-Informationen übertragen werden und keine Zeichnungsinformationen.
  • IDF
    IDF, Intermediate Data Format, ist der Industriestandard für die Übergabe von Leiterplattendaten in andere CAD-Konstruktionsprogramme. Der Leiterkartendesigner kann die IDF-Daten dem Konstrukteur übermitteln, so dass dieser kontrollieren kann, ob die Leiterkarte bzw. deren Bauteile mit dem Gehäuse kollidieren.
  • VRML97-ISO/IEC 14772
    ISO/IEC 14772, die Virtual Reality Modeling Language (VRML), ist ein Dateiformat, das 3D-Grafik und Multimedia integriert. Als Austauschformat zwischen CAD Programmen ist es weniger geeignet, kann aber für die Datenweitergabe aus einem 3D- CAD System an Animations- bzw. Renderingsoftware genutzt werden.
  • IFC
    IFC (Industry Foundation Classes) ist ein Standard für Gebäudemodelle bzw. das Bauwesen. Er ist nach DIN ISO 16739 normiert und kann zukunftssicher den gesamten Lebenszyklus eines Objekts begleiten. Es können über das IFC Format Planungsdaten herstellerübergreifend und verlustfrei ausgetauscht werden. Die Daten können beispielsweise zu einem 3D-Modell zusammengeführt und dargestellt werden. Das IFC Format kann sämtliche wichtigen Information zu Fenster, Türen, Wandstärken oder Raumgrößen etc. umfassen.

Typische Funktionen von CAD-, CAE, CAM-Software - Allgemeine Funktionen:

  • Anbindung an NC / CNC - Systemen
  • DXF- und DWG-Import
  • Rasterbearbeitung mit Vektorisierung
  • Hilfslinien und Konstruktionshilfen
  • 2D - Visualisierung und Darstellung
  • Unterstützung für Einzelteile, Zusammenbauten, Präsentationen, Zeichnungen, iParts, begleitete Bauteile
  • Materialmanagement
  • Stücklistenmanagement
  • Dokumentenverwaltung (DVS)
  • Trassen-Model Funktionen
  • Umfangreiche Bearbeitungsmöglichkeiten: Dehnen, Trimmen, Flächen erzeugen, Fangfunktion etc.
  • Einhaltung von Unternehmens- und globalen Branchenstandards für technische Dokumente
  • Unterstützung von IETMs (Interactive Electronic Technical Manuals) und IETPs (Interactive Electronic Technical Publications)

CAD-, CAE, CAM-Software - Funktionen für Architektur und Gebäudetechnik:

  • Auftragsmanagement zur Instandhaltung wie z.B. Inventarverwaltung, Garantie- und Gewährleistungsmanagement, Schlüsselmanagement, Fahrzeugverwaltung
  • Zonenverwaltung
  • DX/DWG Formate
  • Positions- und Verteilerlisten erstellen
  • IFC-Schnittstelle
  • Integration von VDI 3805 Herstellerdaten
  • 2D/3D Ansicht zur Isolierungen bzw. Dämmungen, sowie Abschottungen
  • Erstellen von Abdeckbereichen zur grafischen Überprüfung von z.B. Sprinklerplanung
  • Heizkörper Herstellerdaten nach BDH
  • Massenermittlung nach VOB DIN 18379, mathematisches Kanalaufmaß
  • Vordefinierte Medien in einheitlicher Layerstruktur und Farbgebung nach DIN EN 13779 (Zuluft, Abluft, Fortluft, Umluft, Außenluft, etc.)

CAD-, CAE, CAM-Software - Funktionen für Holz und Stahlbau:

  • Grundriss Erstellung von Räumen, Konstruktionen und Werkstücken
  • Statik- und Wärmeberechnung

CAD-, CAE, CAM-Software - Funktionen für Steuerungstechnik:

  • Erstellen von Elektro-, Stromlauf-, Hydraulik- oder Pneumatikplänen
  • Erstellen von Schaltschrank- und Maschinenansichten
  • Erstellen von Klemmen-, Kabel- und Kabelübersichtsplänen
  • Simulation: Beleuchtungssimulation und Berechnung
  • Schnitterstellung
  • Funktionen zur Massenermittlung
  • Erstellen von Wirkungsbereichen zur Überprüfung von Brandmeldern, Lautsprecherpositionen
  • Schnittstellen zur Beleuchtungsberechnung wie z.B. DIALux und RELUX

Weitere spezifische Kriterien und Frage-Anregungen für die Beurteilung von CAD, CAE und CAM Softwarelösungen

  • Führen Sie vor der Softwareentscheidung eine gründliche Marktrecherche der potentiell geeigneten Lösungen durch. Unser Tipp: Greifen Sie dabei völlig unverbindlich auf unseren kostenfreien Recherche-Service zurück. Es werden Fragen erarbeitet, weite Teile der Ausschreibung übernommen, potentielle Lösungen strukturiert darstellt und die Kommunikation mit den Anbietern dokumentiert!
  • Beachten Sie die erhöhten Anforderungen an die Hardware und Hardwarekompatibilitäten. Besonders 3D-Funktionen erfordern meist hohe Rechenleistungen.
  • Achten Sie auf gute Konnektivität innerhalb von Projektgruppen. So sollten beispielsweise Möglichkeiten der Entwurfsbereitstellung für eine bessere Zusammenarbeit und ein Sharing1 innerhalb von Projektteams vorhanden sein sowie der Austausch über soziale Medien2 unterstützt werden.
  • Fragen Sie nach Werkzeugen für Modellimporte und deren Zusammenführung. Manche Hersteller bieten dazu sogenannte Importmodule an.

    Achten Sie dabei auf die Unterstützung von Importformaten wie z.B. Inventor (.ipt, .iam), SolidWorks (.sldprt, .sldasm), Catia V5 (.CATPart, .CATProduct), Solid Edge (.par, .asm), ACIS (.sat, .sab), Parasolid (.x_t, xmt_txt, .x_b, .xmt_bin), Pro/ENGINEER (.prt, .asm), AutoCAD (3D) (.DWG), Autodesk Inventor (.ipt .iam), Creo Parametric (.prt .asm).

  • Achten Sie auf individuelle Anpassbarkeit, z.B. anpassbare und erweiterbare Multifunktionsleisten-Benutzeroberflächen oder Werkzeugleisten.
  • Auch ein Aktionsrekorder für die Automatisierung von sich wiederholenden Aufgaben sollte existieren, für die Automatisierung sich wiederholender Aufgaben ohne zusätzlichen CAD-Manager.
  • Fragen Sie auch nach vorhandenen Werkzeugen für die Umwandlung von Raster- in Vektordaten.
  • Bietet das System Möglichkeiten illustrierte Zeichnungen sowie Renderings3 und 3D-Präsentationen zu erstellen?
  • Klären Sie auch, ob 3D-Modellierungswerkzeuge mitgeliefert werden oder dazu Zusatzmodule bzw. Funktionsbausteine angeboten werden.
  • Fragen Sie nach Skizzierungs- und Planungswerkzeugen, für z.B. Vorplanung mit Kostenschätzung, Entwurfsplanung, Kostenberechnung, Genehmigungsplanung, Ausführungsplanung.
  • Klären Sie, ob Dokumentationswerkzeuge zum Beispiel für automatische Datenorganisation, Stücklistengenerierung, automatisierte Konstruktionsdokumentation vorhanden sind.
  • Fragen Sie, ob sich Konvertierungen von DWG-Dateien aus AutoCAD-Anwendungen durchführen lassen.
  • Prüfen Sie, ob das CAD-System auch als Baustein eines GIS-Systems eingesetzt werden kann, sofern Sie das CAD-System für die Stadtplanung einsetzen wollen.
  • Prüfen Sie, ob die CAD-Software herstellerunabhängige, systemneutrale Datenformate wie z.B. IGES, VDA, STEP, IFC, STL oder VRML97-ISO/IEC 14772 sowie häufig verwendete Formate wie DXF, DWG und PDF lesen und erstellen kann.
  • Wenn Sie nach der abgeschlossenen Konstruktion noch NC-Prgoramme für die Fertigung auf den Werkzeugmaschinen erstellen wollen, sollten Sie bei dem CAD / CAM System auf die vorhandenen Optionen für CAD- und NC-Daten achten.
  • Achten Sie auf Teilebibliotheken und gute Suchfunktionen! Kurze Suchzeiten, die Suche über verteilte Ablageorte und Quellen sowie ein guter Überblick über die Vielfalt der Teile sind wichtig, wenn Sie hohe Teilestückzahlen verwalten.


1 Aufteilung verschiedener Aufgaben unter den Projektteilnehmern
2 z.B. Twitter, Facebook, Google+, Xing, Blogs, ...
3 Mit "Rendern" bezeichnet man die Erstellung einer Grafik aus einer Freihandskizze.