CAD ist ein System zur automatisierten Konstruktion, d. h. eine Softwareklasse zur Erstellung von Konstruktionsunterlagen, 3D-Modellen, Baugruppen und technischen Zeichnungen. Kurz gesagt ist CAD eine konkrete Umsetzung von CAD für die 2D- und 3D-Konstruktion im Maschinenbau. In einem Projekt kann ein Ingenieur mit einem 3D-Modell, 3–6 Standardansichten eines Bauteils, einer Spezifikation und Dateien für die Weitergabe an die Fertigung arbeiten. Eine Änderung eines Parameters, beispielsweise des Bohrungsdurchmessers oder der Wandstärke, kann die zugehörigen Ansichten, Bemaßungen und Tabellen automatisch aktualisieren, ohne dass jedes Element manuell neu gezeichnet werden muss.
Im Gegensatz zum manuellen Zeichnen arbeitet CAD nicht mit einzelnen Linien, sondern mit einem digitalen Modell, in dem Geometrie, Maße und Abhängigkeiten miteinander verknüpft sind. Dies ist besonders wichtig im Maschinenbau, wo ein Bauteil oft mehrere Versionen, Konfigurationen und Ausführungsvarianten hat. Wenn beispielsweise im Getriebegehäuse das Einbaumaß für das Lager geändert wird, kann das CAD-System das Modell, die Zeichnung und die Spezifikation innerhalb eines einzigen Projekts aktualisieren. Auf diese Weise erkennt der Konstrukteur die Logik des Produkts bereits vor dem Produktionsstart.
Ein CAD-System unterscheidet sich von einer handgezeichneten oder 2D-Zeichnung dadurch, dass der Ingenieur nicht mit einzelnen Linien arbeitet, sondern mit einem parametrischen 3D-Modell, in dem Geometrie, Maße, Teilzeichnungen und Spezifikation miteinander verknüpft sind. Wenn in SOLIDWORKS ein Parameter eines Bauteils geändert wird, beispielsweise der Durchmesser einer Bohrung oder die Wandstärke eines Gehäuses, kann das System automatisch alle Ansichten, Schnitte, Bemaßungen und die Spezifikation aktualisieren. Bei einer manuellen Zeichnung oder einem einfachen 2D-Editor müsste jede Ansicht einzeln überprüft und neu gezeichnet werden. Genau deshalb reduziert die parametrische Modellierung doppelte Bearbeitungsschritte und hilft dabei, technische Zeichnungen schneller für die Fertigung vorzubereiten. Um den Unterschied besser zu verdeutlichen, vergleichen wir manuelles Zeichnen und CAD anhand von Kriterien, die für Ingenieure entscheidend sind.
| Kriterium | Manuelles Zeichnen/2D-Editor | CAD-System |
| Geschwindigkeit der Änderungen | Jede Ansicht muss separat bearbeitet werden | Ein Parameter kann das Modell, die Ansichten und die Spezifikation aktualisieren |
| Anzahl der Fehler | Höheres Risiko von Abweichungen zwischen den Ansichten | Weniger Fehler dank der Verknüpfung von 3D-Modell und Zeichnungen |
| 3D-Visualisierung | Das Bauteil muss anhand von zweidimensionalen Ansichten vorgestellt werden | Das Produkt ist bereits vor der Fertigung dreidimensional sichtbar |
| Weitergabe an die Fertigung | Häufig ist eine zusätzliche Aufbereitung der Dateien erforderlich | Die Daten können an ein CAM-, CNC- oder PLM-System übertragen werden |
Ein modernes CAD-System besteht aus Modulen, die den gesamten Weg vom 3D-Modell bis zur fertigen Konstruktionsdokumentation abdecken. Der Ingenieur erstellt nicht nur die Form eines Bauteils, sondern arbeitet mit einer vollständigen digitalen Beschreibung des Produkts: Geometrie, Baugruppen, Zeichnungen, Maße, Werkstoffe und Fertigungsdaten. Im Maschinenbau ist dies besonders wichtig, da eine einzige Änderung am Modell Auswirkungen auf mehrere Bauteile, Baugruppen und Spezifikationen haben kann. Um die Struktur eines CAD-Systems besser zu verstehen, lohnt es sich, es in die wichtigsten Arbeitsmodule zu unterteilen:
Die CAD/CAM-Anbindung funktioniert ganz einfach: CAD ist für die Konstruktion des Modells zuständig, während CAM dieses Modell in technologische Daten für die Bearbeitung umwandelt. Beispielsweise erstellt ein Konstrukteur das Bauteilgehäuse in CAD, woraufhin ein Fertigungstechniker die Geometrie zur Erstellung der Werkzeugbahnen auf einer CNC-Maschine nutzt. So erhält das Unternehmen einen einheitlichen digitalen Arbeitsablauf: Modell, Zeichnung, Spezifikation, Berechnung und Übergabe an die Fertigung ohne unnötige manuelle Doppelarbeit.
Die Umstellung auf CAD/CAM ist für ein Maschinenbauunternehmen notwendig, um den Weg von der Idee eines Bauteils bis zur fertigen Konstruktionsdokumentation zu verkürzen. Bei der Konstruktion eines Getriebegehäuses erstellt der Ingenieur beispielsweise ein 3D-Modell, legt Passstellen, Bohrungen und Versteifungsrippen fest und generiert sofort die Zeichnungen. Müssen die Wandstärke oder der Durchmesser einer Bohrung geändert werden, aktualisiert CAD die zugehörigen Ansichten und die Spezifikation, ohne dass jede Ansicht manuell neu gezeichnet werden muss. Für solche Aufgaben sollte das Unternehmen die CAD-Lösung SOLIDWORKS in Betracht ziehen, wenn eine komfortable Arbeit mit Bauteilen, Baugruppen, Zeichnungen und grundlegenden technischen Prüfungen erforderlich ist. In der Praxis bietet dies mehrere spürbare Vorteile für das Konstruktionsbüro und die Fertigung:
Wenn CAD nicht isoliert, sondern als Teil eines umfassenderen digitalen Prozesses eingesetzt wird, erhält das Unternehmen mehr Kontrolle über den gesamten Produktlebenszyklus. Der Konstrukteur sieht das Modell, der Fertigungstechniker bereitet die Daten für die CNC-Steuerung vor, die Fertigung arbeitet mit der aktuellen Version, und der Projektleiter weiß, in welcher Phase sich die Änderungen befinden. Wenn ein Unternehmen 3D-Konstruktion, Berechnungen, PLM und die Verwaltung technischer Daten miteinander verknüpfen muss, können Lösungen von Dassault Systèmes für die Planung der logische nächste Schritt sein. Ein solcher Ansatz hilft nicht nur dabei, schneller zu konstruieren, sondern auch einen klaren Weg von der Konstruktionsidee bis zur Fertigung zu schaffen.
Bei der Auswahl eines CAD-Systems für den Maschinenbau sollte darauf geachtet werden, wie gut es sich in Ihren tatsächlichen Prozess einfügt: vom 3D-Modell über die Zeichnung und Berechnung bis hin zur Freigabe und Datenübermittlung an die Fertigung. Für den Maschinenbau ist es wichtig, dass das System parametrische und hybride Modellierung unterstützt, mit komplexen Baugruppen arbeiten kann und keine unnötigen Barrieren zwischen Konstrukteur, Technologen und der Fertigung schafft. Vor dem Kauf sollten Sie nicht nur die Funktionen, sondern auch die zukünftige Konfiguration, die Schulung des Teams und den technischen Support berücksichtigen. Aus diesem Grund kann eine Beratung zur Einführung eines CAD-Systems der erste Schritt sein, bei der die Anforderungen des Unternehmens mit der erforderlichen Konfiguration der Lösung abgeglichen werden können. Um bei der Auswahl keinen Fehler zu machen, prüfen Sie die grundlegenden Kriterien:
Darüber hinaus sollten branchenspezifische Besonderheiten berücksichtigt werden: Die Konstruktion von Getrieben, Stahlkonstruktionen, technologischen Anlagen oder Baugruppen für die Luftfahrt erfordert unterschiedliche Modulausstattungen. Wenn das CAD-System nicht isoliert, sondern in einem einheitlichen digitalen Unternehmensnetzwerk betrieben werden soll, ist es wichtig, von Anfang an den größeren Zusammenhang im Blick zu behalten: die Anbindung an PLM, die Versionsverwaltung, Bibliotheken mit Standardkomponenten und die Datenübertragung an die Fertigung. Für einen solchen Ansatz kommen die Branchenlösungen von GEO-MENTOR in Betracht, die dabei helfen, Engineering-Tools für konkrete Prozesse auszuwählen und nicht für eine abstrakte Liste von Funktionen.
CAD-Systeme automatisieren die Konstruktion, indem sie das manuelle Zeichnen durch parametrische 3D-Modellierung ersetzen, bei der Geometrie, Zeichnungen, Spezifikationen und Fertigungsdaten miteinander verknüpft sind. Anstatt jede Ansicht einzeln neu zu zeichnen, ändert der Ingenieur einen Parameter des Modells, und das System aktualisiert die damit verbundenen Elemente. Dies reduziert die Anzahl der Fehler in der Konstruktionsdokumentation, vereinfacht den Datenaustausch zwischen Konstruktionsbüro und Fertigung und hilft dabei, schneller von der Idee eines Bauteils zu dessen Fertigung zu gelangen.
CAD ist ein digitales Werkzeug zur Erstellung von Zeichnungen, 3D-Modellen und Konstruktionsunterlagen. Im Maschinenbau hilft CAD bei der Konstruktion von Bauteilen, Baugruppen, Gehäusen, Halterungen, Rahmen und Vorrichtungen. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Zeichnung behält ein CAD-System die Verknüpfung zwischen Modell, Ansichten, Maßen und Spezifikationen bei. Wenn sich die Geometrie eines Bauteils ändert, können die damit verbundenen Elemente innerhalb des konfigurierten Projekts automatisch aktualisiert werden.
Nein, CAD ersetzt den Konstrukteur nicht, sondern entlastet ihn von einem Teil der manuellen Arbeit. Das System trifft keine technischen Entscheidungen anstelle des Fachmanns. Es hilft dabei, Geometrien schneller zu erstellen, Baugruppen zu prüfen, Teilzeichnungen zu erstellen und Daten für die Fertigung vorzubereiten. Entscheidungen über Material, Toleranzen, Belastungen, Fertigungsfähigkeit und Sicherheit trifft weiterhin der Ingenieur gemäß den Unternehmensnormen und der technischen Aufgabenstellung.
Bei CAD geht es um die Konstruktion, bei CAM um die Produktionsvorbereitung. In CAD erstellt der Ingenieur ein 3D-Modell, eine technische Zeichnung, eine Baugruppe und eine Spezifikation. In CAM nutzt der Fertigungstechniker dieses Modell, um die Werkzeugbahnen für die CNC-Maschine zu erstellen. Das heißt, CAD beantwortet die Frage „Was fertigen wir?“, während CAM die Frage „Wie genau bearbeiten wir das Bauteil?“ auf einer bestimmten Maschine unter Berücksichtigung des Materials des jeweiligen Rohlings beantwortet.
STEP, IGES, DWG, DXF, STL und Parasolid sind Formate, die häufig für den Austausch von Konstruktionsdaten benötigt werden. STEP eignet sich gut für die Übertragung von 3D-Geometrie zwischen verschiedenen CAD-Systemen. DWG und DXF werden häufig für 2D-Zeichnungen verwendet. STL wird für den 3D-Druck und die Prototypenerstellung benötigt. Vor der Auswahl eines CAD-Systems sollte geprüft werden, welche Formate die Lieferanten, die Fertigung, das CAM-System und die Kunden verwenden.
Wenn Änderungen an Zeichnungen viele Stunden in Anspruch nehmen und Fehler zwischen den Ansichten bis in die Fertigung gelangen, ist es an der Zeit für einen Wechsel. 3D-CAD ist besonders nützlich für Baugruppen, Gehäuseteile, Vorrichtungen, Rahmen, Mechanismen und Produkte mit vielen Konfigurationen. Wenn ein Unternehmen häufig Konstruktionsänderungen vornimmt, Daten an CNC-Maschinen überträgt oder PLM integrieren möchte, reicht ein 2D-Editor für einen stabilen Prozess nicht mehr aus.
