CAD/CAM ist eine Verbindung zweier Softwareklassen: CAD erstellt ein 3D-Modell des Bauteils, während CAM dieses in Werkzeugbahnen und ein Steuerungsprogramm umwandelt. Der Technologe gibt das Werkstück, das Werkzeug, die Schnittparameter und die Koordinaten vor, woraufhin das System den Code für die CNC-Maschine generiert. Die manuelle Erstellung eines Programms für ein relativ einfaches Bauteil kann 4 bis 8 Stunden in Anspruch nehmen, während sich dieser Vorgang mit vordefinierten CAM-Vorlagen oft auf 1,5 bis 3 Stunden verkürzt.
Die direkte Integration verhindert mindestens drei Arten von Fehlern: die doppelte Eingabe von Maßen, die Arbeit mit einer veralteten Modellversion und die fehlerhafte Übertragung der Geometrie. Im Gegensatz zum getrennten Ansatz arbeiten CAD und CAM mit einem einzigen digitalen Objekt. Sind die Systeme nicht miteinander verbunden, wird das Modell über STEP oder IGES übertragen, wobei parametrische Abhängigkeiten und die Konstruktionshistorie verloren gehen können. Der Prozess nach der Integration umfasst vier Hauptschritte: Erstellung eines 3D-Modells des Bauteils im CAD, Auswahl der Bearbeitungsvorgänge und des Werkzeugs im CAM, Berechnung der Bahnverläufe und Kollisionsprüfung sowie die Generierung des Steuerungsprogramms über den Postprozessor.
| Kriterium | Getrennte CAD- und CAM-Systeme | Integriertes CAD/CAM-System |
| Modellübergabe | Export über STEP oder IGES | Gemeinsames 3D-Modell |
| Konstruktionsänderungen | Erneuter Import und Überprüfung | Neuberechnung der zugehörigen Bewegungsbahnen |
| Fehlerrisiko | Manuelle Eingabe und Versionsverwirrung | Weniger manuelle Arbeitsschritte |
| Vorbereitung eines einfachen Bauteils | Ca. 4–8 Stunden | Ca. 1,5–3 Stunden |
| Modelldaten | Möglicher Verlust von Parametern | Die Verknüpfungen zur Geometrie bleiben erhalten |
Ohne CAD/CAM-Integration durchlaufen die Daten mehrere separate Schritte, wobei in jedem Schritt das Fehlerrisiko steigt. Der Konstrukteur stellt das 3D-Modell fertig, woraufhin der Technologe es über STEP oder IGES in ein separates CAM-Paket überträgt. Bei einer solchen Konvertierung können parametrische Verknüpfungen, die Konstruktionshistorie und ein Teil der Metadaten verloren gehen. Wie bereits erwähnt, dauert der gesamte Prozess der Erstellung des Steuerprogramms für ein einfaches Bauteil oft etwa 4 bis 8 Stunden. Die Kette manueller Arbeitsschritte sieht wie folgt aus:
Die größten Verzögerungen entstehen nach einer Konstruktionsänderung. Selbst eine kleine Korrektur an einer Bohrung oder einer Kontur erfordert die erneute Übertragung des Modells, die Neuberechnung der Bahnen und die Überprüfung des Programms. Ein zusätzliches Risiko besteht darin, mit einer veralteten Dateiversion, einem falsch ausgewählten Werkzeug oder falschen Schnittparametern zu arbeiten.
Die direkte Integration von CAD und CAM bietet dem Konstrukteur und dem Fertigungstechniker eine gemeinsame Arbeitsumgebung. Beide Fachleute arbeiten mit ein und demselben 3D-Modell, ohne dass eine Konvertierung in STEP oder IGES erforderlich ist. Wenn der Konstrukteur die Abmessungen eines Bauteils ändert, erkennt das CAM-System die Aktualisierung und berechnet die zugehörigen Werkzeugbahnen neu. Diese Verknüpfung wird als Assoziativität bezeichnet. Der integrierte Prozess umfasst mehrere aufeinanderfolgende Schritte:
In der Praxis kann die Vorbereitung des Steuerungsprogramms für ein neues Bauteil vor der Integration bis zu 6 Stunden dauern, nach der Prozessoptimierung hingegen etwa 1,5 Stunden. Um die Verbindung zwischen dem 3D-Modell und der Fertigungsvorbereitung aufrechtzuerhalten, bietet GEO-MENTOR SOLIDWORKS CAM an – ein integriertes Modul für die CNC-Bearbeitung. Es läuft direkt in der SOLIDWORKS-Umgebung, sodass der Technologe die aktuelle Geometrie nutzen kann, ohne eine separate Kopie erstellen und über STEP oder IGES konvertieren zu müssen. Der Technologe erstellt keine separate Kopie der Geometrie, reagiert schneller auf Konstruktionsänderungen und bewahrt die Verbindung zwischen Modell, Bearbeitungsschritten und Werkzeugwegen.
Ein modernes CAD/CAM-System deckt die wichtigsten Bearbeitungsvorgänge ab – vom Bohren einfacher Löcher bis zur Bearbeitung komplexer räumlicher Oberflächen. Der Techniker wählt die Strategie entsprechend der Geometrie des Bauteils, der Anzahl der Aufspannungen und der Kinematik der Anlage aus. Für flache Gehäuseteile reicht oft 2,5D aus, während Schaufeln, Laufräder und Formwerkzeuge eine mehrachsige Bearbeitung erfordern. Ein typischer Bearbeitungsumfang umfasst:
Bei Werkstücken mit geraden Wänden, Bohrungen und Taschen deckt die 2,5D-Bearbeitung in der Regel die wesentlichen Anforderungen ab. Fünf Achsen sind erforderlich, wenn das Werkzeug den Neigungswinkel ändern oder mehrere Oberflächen ohne erneutes Einrichten bearbeiten muss. Für solche Prozesse bietet GEO-MENTOR Lösungen von Dassault Systèmes für Fertigungsunternehmen an. Diese verbinden das 3D-Modell, die Bearbeitungsschritte, die Simulation und die Programmvorbereitung, was die Arbeit mit komplexen Bauteilen und verschiedenen Maschinentypen vereinfacht.
Die CAD/CAM-Integration macht sich vor allem dort bezahlt, wo in der Fertigung regelmäßig ähnliche Arbeitsschritte wiederholt werden. Wird ein Bauteil in mehreren Varianten hergestellt, hilft die Assoziativität dabei, die Fräsbahnen nach einer Änderung des 3D-Modells schnell anzupassen. Dies ist auch bei komplexen Oberflächen wichtig, bei denen 3D- oder 5-Achsen-Bearbeitung zum Einsatz kommt und jede CNC-Maschine ein präzise vorbereitetes Steuerungsprogramm benötigt. Die Zweckmäßigkeit einer Integration sollte anhand mehrerer Kriterien bewertet werden:
Bei einfachen Einzelteilen kann der Effekt geringer ausfallen. So nimmt beispielsweise die manuelle Erstellung eines kurzen Programms manchmal weniger Zeit in Anspruch als die vollständige Einrichtung eines CAM-Projekts. Um eine Lösung ohne überflüssige Funktionen zu finden, analysieren wir die Art der Teile, die Maschinenausstattung und die Wiederholbarkeit der Arbeitsschritte. Sehen Sie sich die Branchen an, in denen GEO-MENTOR CAD/CAM einführt – so können Sie die Möglichkeiten des Systems schnell und bequem mit den konkreten Aufgaben im Maschinenbau, im Flugzeugbau und in anderen Produktionsbereichen abgleichen.
Die CAD/CAM-Integration beseitigt die manuelle Trennung zwischen Konstruktion und Fertigung und vereint diese Phasen zu einem einzigen digitalen Prozess. Das im CAD erstellte 3D-Modell dient als direkte Grundlage für die Erstellung der Werkzeugbahnen und die Generierung des Steuerungsprogramms. Dadurch erhält die CNC-Maschine aktuelle Daten, ohne dass Maße erneut eingegeben oder die Geometrie zusätzlich konvertiert werden muss. Dieser Ansatz verkürzt die Rüstzeit, vereinfacht die Durchführung von Änderungen und verringert das Fehlerrisiko bei der Informationsübermittlung vom Konstrukteur zum Fertigungstechniker.
CAD ist ein System zur Konstruktion (3D-Modelle, Zeichnungen). CAM ist ein System zur Fertigungsvorbereitung: Es übernimmt das 3D-Modell aus dem CAD-System und generiert automatisch die Werkzeugbahnen sowie das Steuerungsprogramm für die CNC-Maschine. CAD/CAM ist entweder eine einzige integrierte Lösung (z. B. SOLIDWORKS + SOLIDWORKS CAM) oder eine Verknüpfung zweier Systeme über ein neutrales Datenaustauschformat.
Teilweise. Die meisten CAM-Systeme unterstützen den Import über neutrale Formate (STEP, IGES, Parasolid). Dabei geht jedoch die Assoziativität verloren: Wenn der Konstrukteur die Abmessungen eines Bauteils im CAD ändert, muss der Fertigungstechniker das CAM-Modell manuell aktualisieren. Eine direkte Integration (z. B. SOLIDWORKS CAM in der SOLIDWORKS-Umgebung) beseitigt dieses Problem – Änderungen am Modell werden automatisch im CAM-System übernommen, ohne dass ein erneuter Import erforderlich ist.
Moderne CAD/CAM-Systeme unterstützen Postprozessoren für die meisten gängigen CNC-Werkzeugmaschinen: Fanuc-Steuerungen, Siemens 840D, Heidenhain, Mitsubishi. Der Postprozessor legt das G-Code-Format und die Befehle der jeweiligen Werkzeugmaschine fest. In SOLIDWORKS CAM sind Postprozessoren für führende Maschinenhersteller im Standardlieferumfang enthalten; weitere können nach Überprüfung der Kompatibilität mit dem jeweiligen Maschinenmodell beim Anbieter bestellt werden.
Grundkenntnisse im 2,5D-Fräsen in einem CAM-System erwirbt ein Techniker mit Erfahrung im Umgang mit CNC-Maschinen in 3–5 Schulungstagen. Komplexere Strategien – 3D-Oberflächenbearbeitung und 5-Achsen-Bearbeitung – erfordern eine zusätzliche Woche. Ist das CAM-System in eine vertraute CAD-Umgebung integriert (wie z. B. SOLIDWORKS CAM), verkürzt sich die Einarbeitungszeit, da die Benutzeroberfläche und die Funktionsweise des Systems bereits bekannt sind.
Es eignet sich für beides. Moderne CAD/CAM-Systeme unterstützen Drehbearbeitungen: Schrupp- und Schlichtdrehen, Nutenfräsen, Gewindeschneiden und Ausdrehen. Einige Systeme (insbesondere SOLIDWORKS CAM) ermöglichen es, Dreh- und Fräsvorgänge in einem Programm für Dreh-Fräs-Bearbeitungszentren zu kombinieren, was insbesondere bei komplexen Bauteilen wie Rotationskörpern mit Aussparungen und Bohrungen von Bedeutung ist.
