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VPE (Subject) / Vorlesung 5 (Lesson)

Fragen

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  • Bennen Sie die CAD Modellierungstechniken Grundsätzliche Geometriemodellierungstechniken: Parametrische CAD Modellierung, Direkte CAD- Modellierung, Hybride CAD-Modellierung Leisstungssteigernde Modelleirungstechniken: Variantentechnik, Feature-Modellierungstechnik, Template-Modellierungstechnik
  • Ziel Parametrische CAD Modellierungstechnik? Erzeugung mathematisch stabiler, flexible Geometriemodelle einfache Änderung von Modellen,Einfache Erstellung von Variantenkonstruktionen 
  • Erzeugung von parametrischen CAD Modellen  Erstellung einer Skizze und Anbringen von Parametern und Constraints   Erzeugung eines Volumenkörpers, an dem weitere Parameter und Constraints definiert werden können   Modellstruktur durch Reihenfolge der Erzeugung definiert (Historienbasiert)
  • Parametrische CAD Modellierung: Modifikation? Durch Änderung der Parameter oder Constraints  ->Parametrische CAD-Modellierung ist heutzutage Stand der Technik  in kommerziellen CAD-Systemen 
  • CAD Parameter Definition? Unter CAD-Parametern sind die Größen  zu verstehen, die die konstruierte  Geometrie in der Repräsentation  bestimmend kennzeichnen.  Parameter werden in der Repräsentation  als veränderliche Variablen abgebildet. 
  • Arten von CAD Constraints und deren Definitionen? -Implizite CAD-Constraints oder Geometrie-Constraints sind Zwangs- oder Randbedingungen, welche die Beziehungen der Lage der einzelnen Elemente im Geometriemodell zueinander abbilden.  -Explizite oder Bemaßungs-Constraints sind Zwangs- oder Randbedingungen, die die Beziehungen der einzelnen Parameter untereinander abbilden. 
  • Vor- und Nachteile der parametrischen CAD-Modellierung Vorteile • Leichte Modifizierbarkeit der CAD-Modelle (besonders in der Gestaltungsphase von Bedeutung, wenn sehr viele Änderungen notwendig sind)  • Einfache Erstellung von Teilefamilien  • Keine notwendigen Programmierkenntnisse für automatisierte Variantenerstellung  • Das Wissen des Konstrukteurs und die Regeln, die der Konstruktion zugrunde liegen, werden im Modell festgeschrieben.  Nachteile • Zusammenhänge innerhalb von großen 3D-Modellen sind oft sehr kompliziert und dementsprechend schwierig nachzuvollziehen.  • Bei nachträglicher Änderung oder Löschung von Referenzen können  Konsistenzprobleme entstehen.
  • Nennen Sie die Eigenschaften von direkten CAD- Modellierungstechniken? • Möglichkeit der Erzeugung von historienunabhängigen Konstruktionen*  • unvorhergesehene Modelländerungen sind einfacher und schneller durchzuführen als bei Teilen mit umfangreicher Konstruktions-Historie  • CAD-Modelle aus fremden CAD-Systemen ohne Konstruktions-Historie können editiert werden  • Teile-Modifikationen können direkt am geometrischen CAD-Modell (im B-Rep-Modell) vorgenommen werden  • Bei der Modellierung ist kein Expertenwissen erforderlich 
  • Hybride CAD-Modellierung Die hybride Modellierung vereinigt die direkte und die parametrische Modellierung innerhalb desselben 3D-CAD-Modells und bietet die Vorteile beider Modellierungsverfahren an.  Die zwei alternativen Modellierungsverfahren können bedarfsorientiert im  selben Modell eingesetzt werden und bieten höchste Flexibilität. 
  • Einsatzgebiete der parametrischen, direkten und hybriden Modellierung Parametrische Modellierung: • Konstruktion durchstrukturierter und komplexer Produkte  • aus einer Konstruktion werden zahlreiche Produktfamilien abgeleitet  • Einsatz in Branchen, in welcher starke Rechenschaftsplicht herrscht  • Anwendungsbeispiele: Automobilbau, Flugzeugbau  Direkte Modellierung: • Konstruktion einmaliger, angepasster  oder neuer Produkte  • Wenn das Risiko besteht, dass sich die  Konstruktionsanforderungen während  der Entwicklung grundlegend ändern  • Anwendungsbeispiele: Anlagenbau  Hybride Modellierung: • Direkte Modellierung für die freie, schnelle und flexible Erzeugung von  Konzeptkonstruktionen, sowie für die frühzeitige Erstellung digitaler Prototypen für die  schnelle Analyse und Optimierung.  • Parametrische Modellierung für die Erzeugung von Detailkonstruktionen, in denen die  Konstruktionsabsicht erfasst ist und für die Erstellung von Konfigurationen und Produktfamilien anhand der Detailkonstruktionen. 
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  • Variantentechnik Geometrie-Variante: Geometrische Körper mit ähnlicher  Form bzw. Struktur   Teile-/Elementfamilie Variantenprodukte:  • Baureihen-Produkte  • Normteile  • Plattform-Produkte Arten von Geometrievarianten: Maßarianten und Gestaltvarianten  
  • Was sind die Ziele bei Variantenmodellierung? • Einmalige Programmbeschreibung/parametrische CAD-Modellierung für eine Teile-/Geometriefamilie  • Automatische Erzeugung maßstäblicher CAD-Variantenmodelle
  • Feature Modellierung Definition Feature = Aggregation von Merkmalen zu einem gemeinsamen Geometrie-Element   Features sind mit Attributen und weiteren Informationen versehene Formelelemente  (parametrische CAD-Geometrie-Elemente bzw. -Modelle) - Die Attribute können z.B. geometrische, technologische, funktionale Eigenschaften  zur Beschreibung eines realen Objektes sein.   - Weitere Informationen können z.B. Fertigungs- oder Messpläne sein.  Features werden in Feature-Bibliotheken verwaltet.  Form-Feature = Formelement (Syntax) + Bedeutung (Semantik)  Mittels der Feature-Modellierung können im Produktlebenszyklus phasenübergreifend  Informationen zur Verfügung gestellt werden. So kann ein gleiches geometrisches Formelement  für verschiedene Personen / Anwendungen unterschiedliche Bedeutungen (Semantik) haben.
  • Nutzen der Feature-Modellierung • Intuitive, anforderungsgetriebene Produktmodellierung (z.B. Funktionsmodellierung)  • Abbildung und Wiederverwendung von Expertenwissen  • Sicherstellung der Fertigungsfähigkeit konstruierter Produkte  • Standardisierung von Produkten und Abläufen durch Anwendung von Feature-Bibliotheken  • Automatisierung von Prozessketten
  • Definition Konstruktions-Template Konstruktions-Templates sind parametrische, wiederverwendbare, vorstrukturierte Ausgangsmodelle für die Konstruktion (Fahrzeugeinzelteile, Zusammenbaukonstruktionen).  Sie enthalten konstruktionsrelevante Informationen wie z.B. Erfahrungen aus Vorgängermodellen,deren Funktionsbeschreibung sowie Prozessinformationen entlang des Produktlebenszyklus. Sie sichern die Einhaltung von Best-Practices und Richtlinien in der Konstruktion.   Mit Hilfe von Konstruktions-Templates kann der Beginn der Konstruktion eines Produktes durch die Wiederverwendung von Vorgängerinformationen/Standardkonzepten beschleunigt werden und die Durchgängigkeit der Information entlang des Produktentstehungsprozesses sichergestellt werden
  • Motivation Konstruktions-Templates Früher:  Keine systematische Standardisierung  von Konstruktionskonzepten  heute:  Strategie für eine durchgängige  Standardisierung von  Konstruktionskonzepten
  • Templates Detallierungsstufen 1. Bauteiltemplate, 2.Study-Template, 3. Konzepttemplate, 4. Funktionstemplate