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2009 | Buch

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CAx für Ingenieure

Eine praxisbezogene Einführung

verfasst von: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Sandor Vajna, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Christian Weber, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Helmut Bley, Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Klaus Zeman, Dipl.-Ing. Dr. Peter Hehenberger

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Dieses gut eingeführte Buch vermittelt die Grundlagen von CAx-Systemen und bietet einem breiten Leserkreis in knapper und übersichtlicher Form das Rüstzeug für die erfolgreiche Anwendung von CAx-Systemen. Die beschriebenen Vorgehensweisen und Beispiele basieren auf Erfahrungen in Industrie und Hochschulpraxis und haben dort ihre Effizienz bewiesen.

Das Buch eignet sich für Bachelorstudenten der Ingenieurwissenschaften sowie für Führungskräfte, die über einen Einsatz oder Ausbau von CAx-Anwendungen entscheiden. Die 2. Auflage wurde gründlich neu bearbeitet und erweitert. Dabei flossen nicht nur der aktuelle und zukünftige Leistungsstand von CAx-Systemen, sondern auch moderne Richtlinien und Empfehlungen ein. Neu hinzugenommen wurden außerdem mechatronische Aspekte, da diese immer stärker in die Fertigungstechnik und den modernen Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbau hineinspielen.

Zusätzlich wurden grundlegende Ausführungen zum Modellbegriff und zum Systembegriff aufgenommen, da diese die Basis für viele CAx-Anwendungen darstellen und den Bogen zur Systemtechnik spannen.

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. CAx-Systeme – warum und wozu?

Die zusammenfassende Bezeichnung aller Systeme der Rechnerunterstützung in einem Unternehmen lautet CAx-Systeme. Dabei steht „CA“ für „Computer-Aided“, also „rechnerunterstützt“ 1 und „x“ als Platzhalter für eine Vielzahl von Akronymen, die bestimmte Einsatzbereiche näher spezifizieren (beispielsweise „D“ für „Design“, also für „Konstruktion“). „CAx“ als allein stehender Begriff in der Bedeutung „Computer-Aided Everything“ wird in diesem Buch als der systematische Einsatz und die konsequente Weiterentwicklung rechnerunterstützter Methoden, Vorgehensweisen und Werkzeuge in der Produktentstehung verstanden.

Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman, Peter Hehenberger

Kapitel 2. Methodische Grundlagen

Neben Natur und Gesellschaft bildet die Technik in diesem Jahrhundert das wesentliche Umfeld der Menschen. Dabei haben Ingenieure und speziell Produktentwickler grundlegend zur Entwicklung der Technik beigetragen, die dem Menschen heute als nahezu unüberschaubare Vielfalt unterschiedlichster technischer Produkte und Systeme zur Umsetzung von Material (Stoff), Energie und Information (Signal) zur Verfügung steht.

Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman, Peter Hehenberger

Kapitel 3. Aufbau von CAx-Systemen

Das Zusammenspiel von Geräten und Programmen, die ein in sich geschlossenes, geordnetes und gegliedertes Ganzes bilden, wobei die einzelnen Bestandteile abhängig sind bzw. ineinandergreifen, wird als System bezeichnet. Systeme bedürfen einer Steuerung bzw. Regelung, die intern oder extern sein kann. Interne Regelungen finden sich beispielsweise bei selbstregulierenden Systemen. Eine externe Steuerung bzw. Regelung („Führung“) kann durch den Menschen oder durch ein außerhalb des betrachteten Systems befindliches weiteres System oder Programm erfolgen. Im Fall des CAx-Systems erfolgen Steuerung und Regelung durch den Produktentwickler , der durch Kommandos in die Aktivitäten des Systems eingreift und diese in die gewünschte Richtung lenkt.

Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman, Peter Hehenberger

Kapitel 4. Grundlagen der Modellbildung

CAx-Systeme verwenden eine Fülle verschiedenster Modelle, die sich auf unterschiedliche Modellierungskonzepte stützen und zu den wichtigsten Fundamenten von CAx-Systemen gehören. Den Grundlagen der Modellbildung kommt daher gerade im Zusammenhang mit CAx-Systemen eine besonders große Bedeutung zu, weshalb in diesem Kapitel näher darauf eingegangen werden soll.

Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman, Peter Hehenberger

Kapitel 5. Modellerstellung und -anwendung

Wichtige Aufgaben im Zuge des Produktentstehungsprozesses bestehen darin, durch Modelle bestimmte Fragen, insbesondere zur Absicherung der Eigenschaften neuer Produkte, zu beantworten. Dazu steht heute eine breite Palette an rechnerunterstützten Systemen (CAx-Systemen) zur Verfügung. Zu ihnen gehören unter anderen Werkzeuge für CAD, CAE, CAM, CAP, CAQ (siehe Kap. 1) wie auch zur Verformungs- und Spannungsanalyse auf Basis der Finite Elemente Methode (FEM), zur Modellierung des dynamischen Verhaltens von Maschinen als Mehrkörpersysteme (MKS) oder zur Untersuchung von Strömungs- und Wärmeübertragungsprozessen durch CFD (Computational Fluid Dynamics).

Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman, Peter Hehenberger

Kapitel 6. Rechnerunterstützte Arbeitsplanung und -steuerung

In diesem Kapitel werden die im Rahmen der Produktentstehung notwendigen Planungsfunktionen zur Gestaltung der Produktion dargestellt. Ausgehend von dem vorliegenden Produktentwurf müssen die benötigten Arbeitsvorgänge zur Herstellung der Einzelteile und zur Montage, die Fertigungsmittel und Kapazitäten geplant werden. In einer Rückkopplung zur Produktentwicklung wird über die Methoden des Design for X₁ gesprochen. Die Versorgung der Fertigungsmittel mit der aus den vorhandenen Daten abzuleitenden Informationen (z. B. Steuerprogramme für die Werkzeugmaschinen) ist ein weiteres Feld der CAx-Systeme, das in diesem Kapitel an Hand der Breite aller Fertigungstechnologien bis zur Digitalen Fabrik dargestellt wird.

Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman, Peter Hehenberger

Kapitel 7. Systemintegration in der Prozesskette Entwicklung – Produktion

Die einzelnen Funktionen von CAx-Systemen sind nur dann sinnvoll zu nutzen, wenn diese zweckmäßig miteinander arbeiten können und ein Datenaustausch zwischen ihnen stattfinden kann. Daher beschreiben die folgenden Abschnitte die erforderlichen Leistungen zur Integration in die Auftragsabwicklung der Produktion, zum Datenaustausch, zur Datenhaltung, zu Möglichkeiten der Wissensverarbeitung und zur Dokumentation und Archivierung. Die hier gewählten Darstellungen sind bewusst knapp gehalten; sie ermöglichen aber dem Leser durch die Nennung weiterführender Literatur eine Vertiefung der hier angesprochenen Themen.

Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman, Peter Hehenberger

Kapitel 8. Einführung und Migration von CAx-Systemen

Der breite Einsatz von CAx-Systemen als Werkzeuge für Entwicklung, Konstruktion, Arbeits- und Fertigungsplanung ist bei Unternehmen des Maschinen-, Fahrzeugund Anlagenbaus sowie deren Kunden und Zulieferer und bei dienstleistenden Ingenieurbüros Stand der Technik. Nachdem einige Jahre eine gewisse Stagnation des CAx-Marktes zu beobachten war, die einerseits auf eine Sättigung des Absatzmarktes und andererseits auf Konjunkturprobleme zurückzuführen war, kann in der letzten Zeit wieder eine Belebung des Absatzmarktes beobachtet werden. Hierzu tragen in nicht unerheblichem Maße Austausch und Wechsel vorhandener CAx-Systeme bei, deren Anteil heute gegenüber der „reinen“ Einführung eines CAx-Systems deutlich überwiegt.

Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman, Peter Hehenberger

Kapitel 9. Wirtschaftliche Bewertung

Eine CAx-Anwendung umfasst Einführung und Betrieb eines oder mehrerer CAx-Systeme. Zum umfassenden wirtschaftlichen Beurteilen des Einsatzes der CAx-Anwendung werden geeignete Vorgehensweisen und Werkzeuge zur Bewertung von Kosten und Nutzen benötigt. Diese sollen einfach, schnell und wirtschaftlich anwendbar sein sowie nachvollziehbare und reproduzierbare Ergebnisse liefern. Ziel der Berechnung der Wirtschaftlichkeit ist es dabei, jeden durch den CAx-Einsatz entstandenen Nutzen zu erfassen und mit betriebswirtschaftlichen Verfahren in Relation zu den dafür aufgewendeten Kosten zu bringen.

Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman, Peter Hehenberger

Backmatter

Titel: CAx für Ingenieure
verfasst von: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Sandor Vajna
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Christian Weber
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Helmut Bley
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Klaus Zeman
Dipl.-Ing. Dr. Peter Hehenberger
Copyright-Jahr: 2009
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-540-36039-1
Print ISBN: 978-3-540-36038-4
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-36039-1