GRUNDLAGENDER MEDIENTECHNIK

CAD/CAM und Rapid PrototypingProf. Dr.-Ing. Jürgen Albrecht 05. Januar 1999

Inhalt der Vorlesung

Termin InhaltOktober 3 Einführung,

Grundlagen der RechentechnikNovember 3 Internet und Web-Design,

Digitale BilderKurswoche

Dezember 3 Bildbearbeitung, 3D-Modeling Kurswoche

Januar 2 CAD/CAM und RPT, Rendering Projektwoche.

Vorlesungsfreie Zeit/Projektwochen/Prüfungen22. Januar bis 31. März 1999

April 3 Text- u. Layout, Grafikdesign,Mai 3 Digitaler Modellbau, Rapid-

Prototyping, Virtuelle RealitätKurswoche

Juni 3 Multimedia, Video, Beleg Kurswoche

CAD/CAM und RPT

1. Warum CAD/CAM ? 2. Was ist Rapid Prototyping ? 3. CAM-Werkstatt im MZ 4. Marktübersicht 5. Anwendungen 6. Perspektiven

1. CAD/CAM-FachbegriffeBegriff

.

ErklärungCAD Rechnergestützter EntwurfCAM Rechnergestützte ProduktionCIM Rechnergestützter ReproduktionsprozeßNC-Maschine Numerisch gesteuerte MaschineCNC-Maschine Computer gesteuerte MaschineRPT Rapid PrototypingRapid Prototyping Umsetzung des digitalen Modells

in ein physisches Modell oder ProduktFeedbackModeling

Iterative Optimierung des digitalenModells mit Rapid Prototyping

FEM Finite Elemente Methode: Festigk.Berechng.

1. CAD/CAM-FachbegriffeBegriff

.

ErklärungObjekt Baustein eines digitalen ModellsGenerieren Erzeugen von Objekten/ModellenEditieren Veränderung von Objekten/ModellenModell Nachbildung des ArbeitsgegenstandesRechnerinternes Modell Digitales Modell des Arbeitsgegenst.Geometriemodell Geometrische Abmessungen des AGMaßstab des Modells Möglichst immer 1:1Rendering Geometriemodell + Farbe Licht TexturAnimation Bewegung eines 2D-oder 3D-ModellsRapid Prototyping Umsetzung des digitalen Modells

in ein physisches Modell oder ProduktVR Virtuelle Realität, Virtuelle WeltenEntwurf Ergebnis des GEP (Gest. Entw. Proz.)

1. Warum CAD/CAM ? Computer Aided Manufacturing Wirtschaftliches Ziel ist CAM => CAD ist Voraussetzung für CAM Rapid Prototyping ist Spezialfall von CAM RPT: Materialisierung des RIModells

1. Warum CAD/CAM ?

CAD/CAM: Spezialbereich IT => der Rechneranwendung

CAD in der Wirtschaft => - CAD nur mit CAM effektiv - CAD/CAM ist Realität, CIM nicht - Arbeitsteilung am gleichen RIModell - CAD: Workflow über Datennetz

1. Bereiche für Rechnereinsatz Bereich PC WS SC

Verwaltung / Büro

Datenbanken

Kommunikation

Textverarbeitung

Desk-Top-Publishing

Grafikdesign Bildverarbeitung

CAD

CAM

CIM

Multimedia

Animation

Virtuelle Realität

Messen, Steuern, Regeln

KI und Expertensysteme

Simulation

1. CAD/CAM in der Wirtschaft

1. CAD/CAM in der Wirtschaft

1. CAD/CAM in der Wirtschaft

1. Vor- und Nachteile von CAD

Vorteile Nachteile

Produktivitätssteigerung Hohe Investkosten pro ArbeitsplatzKosteneinsparungen Hohe Qualifikation der BedienerQualitätssteigerung Hohe Betriebs- und WartungskostenEinfache Korrekturen Erneuerungsrate Hard- und SoftwareHohe Flexibilität Freisetzung von ArbeitskräftenKonkurrenzfähig

2. Was ist Rapid Prototyping ?

CAM-Ziel: Serienfertigung RPT-Ziel: Fertigung weniger Prototypen Wozu braucht man Prototypen ? => RPT = Digitaler Formen- und Musterbau Neues Verfahren: Feedback Modeling =>

2. Modelle in der P-Entwicklung

2. So funktioniert Feedback Mo.

2D-Modell

3D-Modell

Rendering

Animation

Rapid Prototyping

CAM Feedback Modeling

CAD

2. Feedback Modeling

ComputerRIM

Rapid-PrototypingMaschine

Prototyp II

Prototyp I

Modellbau

Digitalisierung

Bewertung

2. 3D-Scanner Digibot II

Geordnete Daten durch Abtastung in Höhenschnitten

Y-Koordinatenbestimmung über Triangulation

Zwei voneinander unabhängige Sensoren

Digibot II

Vollautomatisches Digitalisieren mit Digibot II

Adaptive Scanning Vollautomatisches Digitalisieren

komplizierter Körper Automatisches Erkennen von

Hinterschnitten

Kein Personalaufwand während der Digitalisierung

Digibot II

2. Verfahren Rapid-Prototyping

2. Prinzipien Rapid-Prototyping

3. CAM-Werkstatt im MZ Seit Dezember 1997 im Aufbau Ziel: CAM und Feedback Modelling Ausrüstung: - NC-Fräsmaschine, 3 Achsen, 1x1x0,2 m - LOM-RPT-Maschine, 500x500x500 mm - 3D-Scanner Digibot, 450x450x450 mm Softwaresystem SURFCAM 7.0

3. Lieferung 3D-Scanner

3. Lieferung Fräsmaschine

3. Installation LOM-Maschine

3. Eröffnung CAM-Werkstatt 09.07.1998

3. Eröffnung CAM-Werkstatt 09.07.1998

4. Marktübersicht CAD-Systeme Haupttanwend.: Mechanik, Architektur => Betriebssyst.: UNIX, Windows, DOS => Markt: 5 Große Anbieter 1996 = 31 % => Markt: ‘Sonstige’ 1996 = 54 % Deutscher Markt 1996: 1,65 Mia. DM 55 Systeme 11/1996 im Angebot davon 42 auch für Windows Macintosh spielt bei CAD keine Rolle

4. Marktübersicht CAD-Systeme

4. Marktübersicht CAD-Systeme

4. Marktübersicht CAD-Systeme

4. Marktübersicht CAD-Systeme

4. CAD-Systeme WS+UNIX

Hersteller Name

Computervision Medusa*, CADDS 5 EDS Unigraphics Unigraphics* Hewlett Packard HP/PE SolidDesigner IBM CATIA* Intergraph Solid Edge Matra Datavision Euclid 3 Parametric Technology Pro/ENGENEER* Silicon Graphics ALIAS * auch unter Windows NT

4. CAD-Systeme PC+Windows

Hersteller Name

Applicon Bravo* Autodesk AutoCAD Mechanical Desktop Bentley Microstation 95 / Modeler* CADKEY Inc. CADKEY Professional Mensch und Maschine Genius 13.1Solid Works Solid Works 96 * auch unter UNIX

4. Marktübersicht RPT-Systeme Derzeitig gibt es keine Zahlen ... oder ? Euromold Dez. 1996 in Frankfurt 1000 Aussteller aus 25 Ländern 75 % der Aussteller aus Deutschland Anwendungsschwerpunkt W+Formenbau Autoindustrie, Werkzeugbau, Elektro, CAD + Design

4. Rapid-Prototyping-Systeme

Hersteller TechnikenEinige Beispiele:CENIT Applikationen für CATIA (IBM)

NC- und CAM-SchnittstellenMacrotron Systems CAD, RPT, FormenbauMatra Datavision CAD, div. CAM-Schnittstellen,

FEM-Software ... und viele andere

5. CAD -Anwendungen Generierung von *RIM* für CAM Mustervorlagen für Webmaschinen Zuschnitte für Möbelherstellung Entwürfe von Produkten Architektur-Entwürfe Fotorealistische Präsentationen Herstellung Technischer Zeichnungen

5. Anwendung im Design

5. Anwendung im Design

5. Anwendung im Design

5. Anwendung im Design

5. RPT-Anwendungen Entwurfsmodell einschl. Optimierung Geometrischer Prototyp Funktionsmuster Endprodukt in der Kleinserie Nicht nur technische Anwendungen: - Medizin - Molekularbiologie/Gentechnik - Simulation komplexer Systeme

5. Anwendung in der Medizin

5. Anwendung Funktionsmodell

5. Anwendung Funktionsmodell

5. Anwendung in der Plastik

6. Perspektiven RPT Entwicklung höchstens 10 Jahre alt Es entstehen neue Verfahren/Maschinen Die Kosten sinken Viele Anwendungsfälle gerade im Design Produktion von Kleinserien CAD/RPT ein Zukunftsmarkt

ZusammenfassungZusammenfassung:CAM und Rapid Prototyping RPT

Aspekt Inhalt

Begriffe - CAM heißt rechnergestützte Fertigung- RPT ist eine Spezialstrecke von CAM und bedeutet die Materialisierung des RIM als Prototyp Bedeutung von Prototypen/Modellen im Entwurf ?

Wie funktioniertRapid Prototyping ?

- Ausgabe des RIModells als Prototyp- Spezielle RPT-Verfahren im Gegensatz zu konventionellen CAM-Verfahren (Bohren, Fräsen, Drehen usw.)- Feedback-Modelling: Iterative Optimierung des RIM hat in Zukunft große Bedeutung für das Design- 3D-Scanner- CAM-Werkstatt an der BURG

RPT-Anwendungsbeispiel ?

RPT-Verfahren - Stereolithographie- Lasersintern - 3D-Plotten- Laminierverfahren (LOM) - 3D-Printing

Anwendungen - Entwurfsmodell einschl. Optimierung- Geometriemodell- Funktionsmuster- Endprodukt in kleiner Serie

Beispiel für Entwurfsoptimierung ?

Das Letzte ... vom 28.Mai 1998

Das Letzte ...vom 05. Januar 1999