Berechnendes Notizbuch für den PTC Creo-Anwender

 In CAD, PTC Mathcad

Innovationen sind bekanntlich ein Prozent Inspiration und 99 Prozent Transpiration, und zu den schweißtreibenden Aufgaben des Konstrukteurs gehört die korrekte Auslegung seiner Konstrukte. Dabei macht es keinen großen Unterschied ob es sich um die Auslegung eines mechanische Getriebes handelt, die thermodynamische Auslegung eines Wärmetauschers oder um die Auslegung einer elektronischen Schaltung. Letztlich ist das nur eine Frage der anzuwendenden mathematischen Formeln. Oft berechnen die Konstrukteure sie noch auf einem Notizzettel, den sie nach getaner Arbeit wegwerfen, oder sie nutzen eine Excel-Tabelle, in dem die entsprechenden Formeln programmiertechnisch hinterlegt sind. Eine speziell für Ingenieure entwickelte Berechnungslösung wie PTC Mathcad hat gegenüber einer allgemeinen Tabellenkalkulations-Software den Vorteil, dass der Anwender seine mathematische Formel nicht zu programmieren braucht, sondern sie im Klartext mit mathematischen Symbolen aufzeichnen kann – so wie auf einem Notizzettel. Dadurch kann jeder andere Ingenieur sie lesen und sofort nachvollziehen, was sein Kollege berechnet hat. Zweiter wesentlicher Unterschied ist, dass die Software dank des integrierten Einheiten-Managements in der Lage ist, Maße wie Zentimeter automatisch in Zoll oder Meter in Yards umzurechnen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Berechnung nicht durch die irrtümliche Verwendung falscher Einheiten zu fehlerhaften Ergebnissen führt. „Während Berechnungen mit Excel oft fehleranfällig sind, gewährleistet Mathcad dadurch eine hohe Qualität“, betont René Büttner, Mathcad Sales Specialist bei PTC.

Mathcad 3.1 Berechnendes Notizbuch

Berechnung großer Datenmengen

Der in Needham, MA, beheimatete Softwarehersteller hat die Berechnungssoftware PTC Mathcad Prime Ende des 1. Quartals in der Version 3.1 vorgestellt. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie vollständig in die CAD-Software PTC Creo 3.0 integriert ist und direkt aus der Anwendung gestartet werden kann – ein berechnendes Notizbuch für den PTC Creo-Anwender. Zielsetzung ist es, dem Konstrukteur in seiner Arbeitsumgebung ein elektronisches Notizbuch zur Verfügung zu stellen, mit dem er nicht nur seine Bauteile und Baugruppen auslegen, sondern auch seine Konstruktionsabsicht aufzeichnen kann. Eine Basisversion mit eingeschränkten Rechenfunktionen steht allen Creo- Nutzern kostenlos zur Verfügung. Über eine Programmierschnittstelle kann die Software mit Hilfe des entsprechenden Development Kits auch in andere CAD-Systeme oder in proprietäre Berechnungswerkzeuge integriert werden, zum Beispiel um die Ergebnisse zu visualisieren. Mathcad ist eine Berechnungslösung für Ingenieure, deren Anfänge bis in das DOS-Zeitalter zurück reichen und die 2004 von PTC übernommen wurde. Wegen ihrer numerischen Rechenfähigkeiten und der Erweiterungsmöglichkeiten um Berechnungspakete zu verschiedenen Aufgabenstellungen ist sie bei Ingenieuren und Wirtschafts- und Naturwissenschaftlern gleichermaßen beliebt. Der symbolische Gleichungslöser ist zugekauft. Die Software unterstützt nicht nur mathematische Berechnungen aller Art, sondern auch statistische Auswertungen von großen Datenmengen, wie Bilddaten oder Punktewolken. Eine interessante Anwendung ist zum Beispiel die Analyse von akustischen Sensordaten einer komplexen Maschinenanlage, mit dem Ziel, den Zustand der Lager zu diagnostizieren. Neben der neuen Software-Generation soll die Version 15 von Mathcad noch so lange weiter entwickelt werden, bis Mathcad Prime sowohl von der Funktionalität, als auch vom Bedienkomfort das gleiche Niveau erreicht hat. „Mit Ausnahme von Kunden, die spezielle Features benötigen, können alle anderen aber heute schon die neue Software nutzen“, versichert Büttner. Wesentlicher Grund für den Generationswechsel war, dass man mit der alten Programmiertechnik an Grenzen stieß, was die Integrationsfähigkeit der Software, aber auch was die Verarbeitung von großen Datenmengen anbelangt. Mathcad Prime bietet dagegen die volle 64-Bit-Unterstützung und hat die Datengrenze von 2 GByte gesprengt. „Das ist wichtig für Kunden, die große Testdatenmengen mathematisch analysieren wollen“, erläutert Büttner.

CAD-Integration als Highlight

Aus Konstrukteurssicht ist die CAD-Integration das eigentliche Highlight der neuen Version. Sie ermöglicht es, zu jedem Bauteil bzw. jeder Baugruppe ein Berechnungsblatt anzulegen und die Ergebnisse so mit den 3D-Modellen zu verknüpfen, dass sie die Modellgeometrie steuern. „Ich berechne zum Beispiel die Dicke eines Blechs und kann auf Knopfdruck das korrekt dimensionierte Blechteil erzeugen“, erläutert Büttner. Der Austausch von Parametern zwischen beiden Anwendungen ist im Vergleich zu älteren Mathcad-Versionen, in denen das ansatzweise auch schon funktionierte, wesentlich einfacher geworden und erfordert keine Programmierung mehr. Die Parameter aus Creo stehen in einer Tabelle zur Verfügung und lassen sich jetzt per Drag & Drop mit der Berechnung verknüpfen. PTC Mathcad Prime lässt sich prinzipiell zusammen mit allen verfügbaren Creo-Apps nutzen, aber in Kombination mit Creo Direct kann die Geometrie in Ermangelung der Parameter natürlich nicht über die Berechnungsergebnisse gesteuert werden. „Ideal ist sicher die Kombination mit der App Creo Layout, die üblicherweise für die Konzeptentwicklung von rotationssymmetrischen Bauteilen und Baugruppen wie Getrieben eingesetzt wird“, urteilt Steffen Förster, Geschäftsführer von PTC-Vertriebspartner aristos in Leipzig. Die Getriebe-Auslegung ist einer der klassischen Anwendungsfälle für Mathcad. Die Software stellt den Anwendern nicht nur Hunderte von mathematischen Standardberechnungen als vordefinierte Funktionen zur Verfügung, sondern auch Vorlagen für solche Anwendungsfälle. Insgesamt stehen den Kunden auf der PTC-Homepage über 500 Vorlagen zur Verfügung, die sie einfach und schnell für ihre konkrete Aufgabenstellung anpassen können. Ähnliche Vorlagen gibt es auch für die grafische Aufbereitung von Auswertungen – zum Beispiel als 3D-Grafik, die sogar drehbar ist, so dass man sie aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten kann. Außerdem ist der Softwarehersteller gerade dabei, Nachschlagewerke für Ingenieure mit Standardberechnungen in Mathcad einzubinden. Die Integration zwischen CAD-System und Berechnungssoftware erlaubt es, generische 3D-Modelle über Berechnungs- Parameter automatisch auszulegen. Förster erläutert das an einem Beispiel: „Einer unserer Kunden stellt Abdichtsysteme für Lecks in Chemieanlagen her, die im laufenden Betrieb montiert werden. Diese Systeme muss man sich wie Koffer vorstellen, die das Leck umschließen und ausgeschäumt werden. Ihre Festigkeit hängt von Druck, Temperatur und Aggressivität des Mediums ab. Die Firma berechnet sie noch in der Anlage mit einer Mathcad-Vorlage des TÜV, um ausgehend von den Ergebnissen in Creo das 3D-Modell aufzubauen. Die Berechnung muss dann nur noch vom TÜV abgesegnet werden“.

Erfassung des Konstruktionswissens

Die PTC-Lösung rechnet nicht nur, sondern fungiert zugleich als elektronisches Notizbuch, in dem der Anwender seine Konstruktionsabsicht in Form von textlichen Kommentaren oder Bildern festhalten kann. Was noch fehlt ist ein Zeichentool, um beispielsweise eine Skizze des Wirkprinzips machen zu können und mit der Geometrie zu verknüpfen. „Berechnung und Notizen sind Bestandteil der jeweiligen Bauteilversion und können dem ÄnderungsWorkflow unterworfen werden. Dadurch können sie nicht verloren gehen und sind leicht wieder zu finden“, erläutert Förster. Sofern der Workflow in PTC Windchill abgebildet wird, besteht die Möglichkeit, die Mathcad-Dokumente einzusehen ohne das CAD-System aufrufen zu müssen. Derzeit unterstützt die Software noch nicht die Indexierung von Dokumenten, wohl aber die Volltext-Recherche, wie Büttner sagt. In Branchen mit strengen Compliance-Anforderungen erleichtert die Aufzeichnung von Konstruktionsabsicht, Berechnungsergebnissen, Änderungsgründen etc. zudem die Einhaltung der Nachweispflicht. Diesen Nachweis konnte man bislang nur über das PDM-System erbringen, was relativ zeitaufwendig war. Die automatisierte Aufzeichnung reduziert den damit verbundenen Aufwand. PTC Mathcad Prime bietet nicht nur einzelnen Anwendern die Möglichkeit, ihr Know-how zu erfassen und bei ähnlichen Projekten wieder zu verwenden, sondern auch den Unternehmen. Mit Hilfe der Templates können sie beispielsweise firmenspezifische Berechnungs-Richtlinien definieren und allen Konstrukteuren bereitstellen, was den Wissenstransfer von älteren zu jüngeren Kollegen erleichtert. Darüber hinaus unterstützt die Berechnungssoftware die zentrale Bereitstellung von Berechnungs-Vorlagen auf einem Server, auf den die Anwender über Webbrowser zugreifen können, um ihre Bauteile auszulegen. Ein namhafter deutscher Kugellager-Hersteller hat auf diese Weise das Wissen für die Auslegung der Kugellager-Varianten gebündelt und seinen Konstrukteuren weltweit verfügbar gemacht. Großunternehmen mit weltweit verteilten Entwicklungsstandorten treiben heute einen enormen Aufwand, um ihre Produkte abzusichern und zu dokumentieren, dass sie sie abgesichert haben. Die dafür erforderlichen Berechnungs- Richtlinien stecken oft in dicken Ordnern, die nicht immer auf dem aktuellen Stand sind. Die Integration des Berechnungs- Know-hows in den Konstruktionsprozess bzw. die in der Konstruktion eingesetzten CAD-Systeme eröffnen den Unternehmen erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen, dadurch dass die CAD-Modelle schneller und prozessdurchgängig ausgelegt werden können.

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Quelle: 03/2015 © PTC, Michael Wendenburg

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