So vermeiden Sie Nacharbeiten mit den Validierungs- und Simulationstools von NX

In der Technik sind die Kosten für die Wiederholung von Arbeiten, auch bekannt als Überarbeitung, eskaliert im Verlauf eines Projekts dramatisch. Änderungen in der Spätphase können exponentiell teurer sein als Änderungen, die zu Beginn des Entwurfsprozesses vorgenommen wurden. Studien deuten darauf hin dass technische Änderungsaufträge (ECOs) — formelle Dokumente zur Genehmigung von Konstruktionsänderungen — 33 bis 50% der gesamten technischen Kapazität beanspruchen können und häufig 20 bis 50% der gesamten Werkzeugkosten ausmachen.

Eine frühzeitige Fehlererkennung ist daher bei der Entwicklung und Herstellung von Produkten unerlässlich. Siemens NX, eine umfassende Softwarelösung für die Produktentwicklung, bietet leistungsstarke Tools, mit denen diese Risiken gemindert werden sollen. Dieser Artikel hilft Ihnen zu verstehen, wie die Validierungs- und Simulationsfunktionen von NX kostspielige Nacharbeiten reduzieren können, sodass Sie Konstruktionsfehler früher erkennen und die Produktqualität verbessern können.

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Sie haben wenig Zeit? Hier ist ein kurzer Überblick

• Die Validierungstools von Siemens NX identifizieren Konstruktionsfehler bereits in der Entwurfsphase, was teure nachgelagerte Korrekturen erheblich reduziert und den Entwicklungsteams hilft, Nacharbeiten zu vermeiden.
• Die integrierte Simulation in NX ermöglicht das virtuelle Testen von Produktdesigns unter realen Bedingungen und ermöglicht die Vorhersage von Ausfällen, bevor physische Prototypen hergestellt werden, was Zeit und Ressourcen spart.
• Die automatische Überprüfung der Konstruktionsregeln in NX gewährleistet die Einhaltung von Standards, minimiert manuelle Fehler und verbessert die Qualität der Produktdesigns.
• Die Integration von Validierung und Simulation in den gesamten Konstruktionsprozess mit NX unterstützt das „First-Time-Right“ -Engineering und verkürzt die Entwicklungszyklen.

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Die Ursachen von Nacharbeiten verstehen

Nacharbeiten im Ingenieurwesen stammen oft aus verschiedenen Quellen. Falsch konfigurierte Parameter, wie falsche Abmessungen oder veraltete Hauptbauteile, kommen häufig vor, und übersehene Konstruktionsbeschränkungen oder uneinheitlich angewandte Konstruktionsregeln führen häufig zu Fehlern, die spätere Änderungen erforderlich machen. Darüber hinaus können manuelle Modellierungsfehler zu subtilen Fehlern führen, die ohne Automatisierung nur schwer zu erkennen sind.

Eine schlechte Kommunikation der Anforderungen ist ein weiterer Faktor. Wenn die Konstruktionsteams die Projektziele nicht genau kennen, entsprechen die daraus resultierenden Produktdesigns möglicherweise nicht den Erwartungen, was zu Nacharbeiten führt. Und Probleme bei der Datenübergabe, insbesondere bei der Übertragung von CAD-Daten an die Fertigung, können ebenfalls zu Diskrepanzen führen. Manchmal tragen inkonsistente Standards oder undokumentierte Best Practices zu wiederkehrenden Fehlern bei.

Wenn CAD-Anomalien wie umgedrehte Oberflächennormalen (Oberflächen, die in die falsche Richtung zeigen) oder unrealistische Lochmuster, können zu erheblichen Problemen und Verzögerungen bei Fertigungsprozessen führen, wenn sie nicht frühzeitig erkannt werden. So können beispielsweise bei Kunststoffteilen fehlende Formschrägen (Verjüngungen an den Seiten eines Teils) das Auswerfen aus einer Form verhindern, was teure Werkzeugmodifikationen erforderlich macht. Werkzeuge für teure Fertigungsverfahren wie Spritzgießen können Millionen kosten, was Konstruktionsfehler sehr kostspielig macht.

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Nutzung der Validierungstools von NX zur Vermeidung von Fehlern

Siemens NX bietet integrierte Validierungstools zur Automatisierung von Prüfungen und zur Durchsetzung von Qualitätsstandards, sodass Teams Nacharbeiten vermeiden können. NX hilft Designern, Probleme direkt in ihrer Designumgebung zu identifizieren und zu korrigieren.

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Check-Mate-Tool

Das Check-Mate-Tool in Siemens NX automatisiert die Überprüfung von Konstruktionsregeln und stellt so sicher, dass Produktdesigns den Organisations- und Industriestandards entsprechen. Es ist wissensbasiert und verfügt über umfangreiche Bibliothek mit Standardprüfungen für Geometrie, Product Manufacturing Information (PMI), Zeichnen und Baugruppen. Dieses Tool hilft bei der Identifizierung potenzieller Probleme in der frühen Entwurfsphase, bevor sie zu kostspieligen Problemen werden.

Eine wichtige Stärke von Check-Mate ist die Fähigkeit, benutzerdefinierte Regeln zu erstellen. Dies erfasst spezifisches organisatorisches Wissen und passt die Validierung an die individuellen Anforderungen an. Wenn eine Regel verletzt wird, benachrichtigt Check-Mate den Designer sofort und ermöglicht eine sofortige Korrektur.

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Tool für Validierungsanforderungen

Effektives Parametermanagement ist eine weitere Methode, mit der NX Fehler verhindert. NX Quick Check ermöglicht die permanente Überwachung von Konstruktionsparametern wie Masse und Abmessungen. Ingenieure definieren akzeptable Bereiche, und das System meldet Werte, die außerhalb des Bereichs liegen, in Echtzeit. Wenn beispielsweise das Gewicht einer Komponente die Grenzwerte überschreitet, wird der Konstrukteur benachrichtigt.

Diese Tools warnen Designer zwar, verhindern aber möglicherweise nicht immer Modellaktualisierungen, die außerhalb der Reichweite liegen, was die Verantwortung des Designers unterstreicht. Für Unternehmen, die Teamcenter (die Product Lifecycle Management-Software von Siemens) verwenden, Validierung der NX-Anforderungen verknüpft die Produktanforderungen mit dem CAD-Modell. Dadurch wird sichergestellt, dass Produktdesigns kontinuierlich anhand der Leistungs- oder Kostenziele überprüft werden. HD3D-Visualisierungstools (hochauflösendes visuelles 3D-Feedback) bieten klares Feedback zu Validierungsproblemen.

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Nutzung der Simulationsfunktionen von NX für die Designverifizierung

Siemens NX umfasst integrierte Simulationstools, mit denen Ingenieure die Produktleistung virtuell unter realen Bedingungen testen können.

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Integrierte Simulation und Verifikation

Die Simulationswerkzeuge von NX umfassen die strukturelle Finite-Elemente-Analyse (FEA), die Konstruktionsreaktionen auf Kräfte simuliert, thermische Analysen, Bewegung/Kinematik und numerische Strömungsdynamik (CFD) über Simcenter FLOEFD. Diese ermöglichen eine frühzeitige Analyse der Konstruktionsleistung.

Ingenieure können simulieren Sie Spannungsverteilungen, thermische Lasten und komplexe Bewegungsszenarien direkt in der CAD-Umgebung, um potenzielle Fehler wie Materialnachgeben oder übermäßige Hitze vorherzusagen, bevor physische Prototypen existieren.

Im Automobilsektor ermöglichen beispielsweise spezielle Tools zur Fahrzeugvalidierung innerhalb des NX-Ökosystems detaillierte Simulationen der Crashsicherheit, Aerodynamik und Insassensicherheit. Solche Analysen helfen dabei, Produktdesigns zu verfeinern und Nacharbeiten deutlich zu vermeiden, indem Probleme identifiziert werden, bevor teure physische Prototypen gebaut oder teure Fertigungsprozesse beginnen.

Diese Simulationsmethoden helfen Konstrukteuren, fundierte Entscheidungen über Konstruktionsänderungen auf der Grundlage von Leistungsdaten zu treffen. Iteratives virtuelles Testen ist nützlich für die Entwicklung eines digitalen Zwillings (eine virtuelle Nachbildung eines physischen Produkts oder Prozesses), bei dem das virtuelle Modell das physische Verhalten genau vorhersagt. Die frühzeitige Durchführung solcher Analysen ist ein erheblicher Vorteil.

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Validierung von Formteilen

Für Formteile bietet NX eine spezielle Validierung an. Die Tools lösen Herausforderungen bei der Herstellbarkeit bei Prozessen wie dem Spritzgießen. Zu den Funktionen gehören die Analyse des Formschrägewinkels, Wanddickenkontrollen und Identifizierung von Hinterschneidungsbereichen (Bereiche, in denen ein Teil in einer Form eingeschlossen ist). NX EasyFill simuliert den Füllvorgang beim Spritzgießen und prognostiziert Probleme wie Bindenähte oder Lufteinschlüsse.

Diese Fähigkeiten sind von unschätzbarem Wert, um die Herstellbarkeit teurer Fertigungsprozesse sicherzustellen. Das Korrigieren von Problemen wie unzureichendem Luftzug oder problematischen Wandstärken spart praktisch enorme Kosten ein, die durch Nacharbeiten an den Formen und durch Verschrottung von Teilen entstehen. Es reduziert den Bedarf an kostspieligen physischen Prototypen und sorgt für reibungslosere Übergänge in den Fertigungsprozess.

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Best Practices für die Integration von Validierung und Simulation in den Konstruktionsprozess

Siemens NX effektiv einzusetzen bedeutet, Tools und Methoden strategisch in den täglichen Designprozess zu integrieren. Es hilft, Prüfungen und Simulationen so früh und kontinuierlich wie möglich durchzuführen. Beispielsweise können in den Konzeptphasen einfache DFM-Prüfungen (Design for Manufacturability) durchgeführt werden. Im Zuge der Entwicklung der Designs kann NX Check-Mate dann Unternehmensstandards anwenden. Vor der Veröffentlichung sollten umfassende Simulationen durchgeführt werden.

Regelmäßige Schulungen stellen sicher, dass die Konstruktionsteams die Tools von NX in vollem Umfang nutzen, die Ergebnisse verstehen und entsprechende Änderungen vornehmen. Standardisierte Verfahren zur Behandlung von Validierungswarnungen und Simulationsergebnissen sind ebenfalls wichtig. Das könnte automatisiert bedeuten Teamcenter Aufgaben oder die konsequente Verwendung von HD3D-Visualisierungstools bei Entwurfsprüfungen für eine klare Kommunikation.

Darüber hinaus sollten Unternehmen ihr institutionelles Wissen — Erkenntnisse aus früheren ECOs oder Misserfolgen — in benutzerdefinierte NX-Validierungsregeln einfließen lassen und Erfahrungen in proaktive Prüfungen umwandeln. Die enge CAD-Simulationsintegration von NX ermöglicht schnelle Iterationen. Schlägt eine Prüfung fehl oder zeigt die Simulation ein Problem, kann das Design schnell angepasst und neu bewertet werden. Dies fördert eine kontinuierliche Verbesserung und hilft, Nacharbeiten zu vermeiden.

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Mit NX die richtigen Designs auf Anhieb erstellen

Der konsequente Einsatz der Validierungs- und Simulationstools von Siemens NX während des gesamten Konstruktionsprozesses trägt dazu bei, dass die Konstruktion auf Anhieb richtig ist. Zu den Vorteilen gehören weniger Nacharbeiten, weniger ECOs, kürzere Entwicklungszyklen und eine höhere Produktqualität. Durch die proaktive Identifizierung von Konstruktionsfehlern, Parameterproblemen und Problemen bei der Herstellbarkeit werden Unterbrechungen und Kosten in der Spätphase minimiert.

Unternehmen, die auf simulationsgetriebenes Design umsteigen, können so viel erreichen wie Reduzierung der Konstruktionsüberarbeitungen um 20%. Für Organisationen, die den technischen Wert maximieren möchten, CLEVR kann bei der Integration dieser leistungsstarken Tools in die täglichen Arbeitsabläufe helfen und so dazu beitragen, Nacharbeiten zu reduzieren, die Markteinführungszeit zu verkürzen und die Leistung beim ersten Versuch zu steigern.

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Forschungsmethodik

Dieser Artikel basiert auf Informationen aus der Siemens NX-Produktdokumentation, Analysen von Branchenexperten, technischen Unterlagen und Praxisbeispielen von Unternehmen, die von der Anwendung fortschrittlicher Validierungs- und Simulationstools profitieren.

Zu den Quellen gehören CLEVRs eigenes Fachwissen und Inhalte zu Siemens-Lösungen sowie Erkenntnisse von renommierten Branchenanalysten und technischen Ressourcen, in denen die Funktionen und Auswirkungen der NX-Software bei der Reduzierung von Nacharbeiten und der Verbesserung der technischen Ergebnisse detailliert beschrieben werden.

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