CAD-RPT - Burg Halle
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GRUNDLAGEN DER MEDIENTECHNIK CAD/CAM und Rapid Prototyping Prof. Dr.-Ing. Jürgen Albrecht 05. Januar 1999 Inhalt der Vorlesung Termin Inhalt Oktober 3 November 3 Dezember Januar 3 2 Einführung, Grundlagen der Rechentechnik Internet und Web-Design, Digitale Bilder Bildbearbeitung, 3D-Modeling CAD/CAM und RPT, Rendering Kurswoche Kurswoche Projektwoche . Vorlesungsfreie Zeit/Projektwochen/Prüfungen 22. Januar bis 31. März 1999 April Mai 3 3 Juni 3 Text- u. Layout, Grafikdesign, Digitaler Modellbau, RapidPrototyping, Virtuelle Realität Multimedia, Video, Beleg Kurswoche Kurswoche CAD/CAM und RPT 1. 2. 3. 4. 5. 6. Warum CAD/CAM ? Was ist Rapid Prototyping ? CAM-Werkstatt im MZ Marktübersicht Anwendungen Perspektiven 1. CAD/CAM-Fachbegriffe Begriff Erklärung CAD CAM CIM NC-Maschine CNC-Maschine RPT Rapid Prototyping Rechnergestützter Entwurf Rechnergestützte Produktion Rechnergestützter Reproduktionsprozeß Numerisch gesteuerte Maschine Computer gesteuerte Maschine Rapid Prototyping Umsetzung des digitalen Modells in ein physisches Modell oder Produkt Iterative Optimierung des digitalen Modells mit Rapid Prototyping Finite Elemente Methode: Festigk.Berechng. . Feedback Modeling FEM 1. CAD/CAM-Fachbegriffe . Begriff Erklärung Objekt Generieren Editieren Modell Rechnerinternes Modell Geometriemodell Maßstab des Modells Rendering Animation Rapid Prototyping Baustein eines digitalen Modells Erzeugen von Objekten/Modellen Veränderung von Objekten/Modellen Nachbildung des Arbeitsgegenstandes Digitales Modell des Arbeitsgegenst. Geometrische Abmessungen des AG Möglichst immer 1:1 Geometriemodell + Farbe Licht Textur Bewegung eines 2D-oder 3D-Modells Umsetzung des digitalen Modells in ein physisches Modell oder Produkt Virtuelle Realität, Virtuelle Welten Ergebnis des GEP (Gest. Entw. Proz.) VR Entwurf 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 Verwaltung / Büro Datenbanken Kommunikation Textverarbeitung Desk-Top-Publishing Grafikdesign CAM CIM Multimedia Animation Virtuelle Realität Messen, Steuern, Regeln KI und Expertensysteme Simulation SC Bildverarbeitung CAD WS 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 Produktivitätssteigerung Kosteneinsparungen Qualitätssteigerung Einfache Korrekturen Hohe Flexibilität Konkurrenzfähig Nachteile Hohe Investkosten pro Arbeitsplatz Hohe Qualifikation der Bediener Hohe Betriebs- und Wartungskosten Erneuerungsrate Hard- und Software Freisetzung von Arbeitskräften 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. CAD 2D-Modell 3D-Modell Rendering Animation Rapid Prototyping CAM Feedback Modeling 2. Feedback Modeling Computer RIM Rapid-Prototyping Maschine Digitalisierung Prototyp I Prototyp II Modellbau Bewertung 2. 3D-Scanner Digibot II Digibot II Vollautomatisches Digitalisieren mit Digibot II Geordnete Daten durch Abtastung in Höhenschnitten Y-Koordinatenbestimmung über Triangulation Zwei voneinander unabhängige Sensoren Digibot II Adaptive Scanning Kein Personalaufwand während der Digitalisierung Vollautomatisches Digitalisieren komplizierter Körper Automatisches Erkennen von Hinterschnitten 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 Computervision EDS Unigraphics Hewlett Packard IBM Intergraph Matra Datavision Parametric Technology Silicon Graphics Name Medusa*, CADDS 5 Unigraphics* HP/PE SolidDesigner CATIA* Solid Edge Euclid 3 Pro/ENGENEER* ALIAS * auch unter Windows NT 4. CAD-Systeme PC+Windows Hersteller Applicon Autodesk Bentley CADKEY Inc. Mensch und Maschine Solid Works Name Bravo* AutoCAD Mechanical Desktop Microstation 95 / Modeler* CADKEY Professional Genius 13.1 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 Einige Beispiele: CENIT Macrotron Systems Matra Datavision Techniken Applikationen für CATIA (IBM) NC- und CAM-Schnittstellen CAD, RPT, Formenbau 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 Zusammenfassung Zusammenfassung: CAM und Rapid Prototyping RPT Aspekt Begriffe Inhalt - CAM heißt rechnergestützte Fertigung - RPT ist eine Spezialstrecke von CAM und bedeutet die Materialisierung des RIM als Prototyp Bedeutung von Prototypen/Modellen im Entwurf ? - Ausgabe des RIModells als Prototyp Wie funktioniert Rapid Prototyping ? - 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 Anwendungen - Stereolithographie - Lasersintern - Laminierverfahren (LOM) - 3D-Plotten - 3D-Printing - Entwurfsmodell einschl. Optimierung - Geometriemodell - Funktionsmuster - Endprodukt in kleiner Serie Beispiel für Entwurfsoptimierung ? Das Letzte ... vom 28.Mai 1998 Das Letzte ... vom 05. Januar 1999
