Heutzutage gibt es kaum noch Produkte ohne mechatronische Baugruppen. Produkte werden ständig anspruchsvoller und komplexer, sodass die Koordination zwischen Mechanik, Elektronik und Software reibungslos ablaufen muss. Außerdem steigt der Kostendruck und die Entwicklungszeiten werden immer kürzer angesetzt. Diese Ansprüche erfordern einen fehlerfreien Austausch an Daten, eine klare Übersicht und die Kontrolle, welche Informationen an welchen Partner übertragen werden dürfen. Der Inhalt eines Datenaustauschs sollte dabei auf die elektronischen bzw. mechanischen Parameter gezielt eingegrenzt werden, sodass die gemeinsame Entwicklungsaufgabe erfüllt werden kann.
Unterschiedliche Aufgaben, unterschiedliche Systeme
An einer Baugruppe arbeiten zwei unterschiedliche Disziplinen mit verschiedenen Denkweisen. Der Elektro-Designer arbeitet zunächst in 2D und hält so seine Stromlaufpläne fest. Anschließend materialisiert er die Funktionen in Form einer Leiterplatte. Für die mechanische Konstruktion ist dieses Element nur ein Bauteil unter vielen, welches in den Bauraum integriert werden muss.
Welche Fehler können bei dieser abgekoppelten Arbeitsweise auftreten?
Elektronische Fehler:
- Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist nicht gegeben
- Fehlererzeugende Ab- und Einstrahlung von Signalen
- Reflektion und Übersprechen innerhalb der Schaltung
Mechanische Fehler:
- Die Leiterkarte lässt sich nicht mehr in die optimierte Montageöffnung einführen
- Ein Element der Leiterkarte durchdringt die definierte Außenhülle
Gefährlicher Datenaustausch
Die ersten CAD-Systeme, die in den 60ern erhältlich waren, vereinten die Konstruktion von Stromlaufplänen und mechanischen Bauteilen. Seit den 80ern unterscheidet man aufgrund der Komplexität beider Gebiete zwischen ECAD und MCAD. Die Anwendungen drifteten immer weiter auseinander, wodurch sich unterschiedliche Ablagemechanismen und Dateiformate entwickelten.
Das heute für Flachbaugruppen gebräuchliche Austauschformat IDF 3 überträgt die Elemente des Modells, die in beiden Systemen interpretiert werden können. Bei der Übertragung wird jedoch die Datenbasis so sehr offen gelegt, dass der Schutz der Intellectual Property kaum noch gegeben ist. Für niemanden ist mehr ersichtlich zu welchem Zeitpunkt, welche Änderungen von wem vorgenommen wurden. IDF erlaubt zudem nicht die einfache Änderung einer einzelnen Bauteilplatzierung oder Bohrung und unterstützt weder die Versionierung, noch das Datenmanagement.
Parallele Produktentwicklung
Üblicherweise beginnt der Mechanik-Designer mit der Entwicklung eines Produkts. Dabei legt er die Maße, Durchbrüche und Aussparungen des Gehäuses und die Platzierung der Bauteile wie z.B. Anzeigeelemente, Schalter und Stecker fest. Anschließend übergibt er seine Ergebnisse per IDF an den Elektroingenieur, welcher seine elektronischen Komponenten und Leiterbahnen dem Modell anpasst. In dieser Zeit arbeitet der Mechanik-Ingenieur natürlich weiter und optimiert sein Modell. So entstehen unterschiedliche Anforderungen auf beiden Seiten und Lücken in der Synchronisation.
Die Lösung
Es zeigt sich, dass die elektronische und mechanische Abteilung eng und strukturiert zusammen arbeiten müssen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Beispielweise muss der Mechanik-Ingenieur dazu in der Lage sein, Änderungsvorschläge direkt im Modell anzubringen, wenn er eine Bauteilkollision entdeckt. Natürlich muss im Gegenzug der Elektro-Ingenieur schnell entscheiden können, ob die vorgeschlagene Änderung machbar ist oder einen Gegenvorschlag anbringen können. So erarbeiten beide Spezialisten gemeinsam die effizienteste Lösung.
Die Schnittstellen für so eine Kollaboration sind in einigen Unternehmen zwar schon vorhanden, aber der echte Schlüssel zum Erfolg ist eine homogene CAD-Landschaft, womit sämtliche Barrieren durchbrochen werden.
Die Creo ECAD-MCAD Collaboration Extension (ECX) optimiert Ihre Prozesse bei der elektromechanischen Produktentwicklung und die Zusammenarbeit zwischen Elektro- und Maschinenbauingenieuren. Ihr Team kann mit ECX potenzielle elektromechanische Probleme einfacher erkennen und den Prozess für Konstruktionsänderungen effizienter dokumentieren und verwalten.
Quellen:
http://mathee.de/downloads/ProSTEP-iViP_White-Paper_ECAD-MCAD-Collaboration_de.pdf
http://www.tech-clarity.com/documents/Tech-Clarity_IssueinFocus_Systems_Innovation_Overview.pdf
http://www.ptc-de.com/cad/creo/parametric/ecad-mcad-collaboration-extension
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