Was ist MCAD? Software für den Maschinenbau erklärt

Für Ingenieure, die an komplexen mechanischen Systemen arbeiten — von Flugzeugkomponenten bis hin zu Industriemaschinen — kann die Verwendung der richtigen Konstruktionswerkzeuge den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg ausmachen. Die falsche Wahl kann zu kostspieligen Verzögerungen, Kompatibilitätsproblemen und Schwierigkeiten bei der Produktionsskalierung führen. In der Zwischenzeit nimmt der Druck, die Markteinführungszeit zu verkürzen und gleichzeitig die Qualitätsstandards aufrechtzuerhalten, weiter zu.

Während viele mit der allgemeinen computergestützten Konstruktion (CAD) vertraut sind, bietet spezialisierte mechanische CAD-Software (MCAD) gezielte Funktionen für komplizierte maschinenbauliche Herausforderungen.

Wenn Sie die Unterschiede zwischen diesen Tools und ihren spezifischen Anwendungen verstehen, können Sie die richtigen technischen Entscheidungen treffen. Dieser Artikel beantwortet Ihre Fragen wie zum Beispiel, was MCAD ist, wer MCAD verwendet und wie Sie die richtige Lösung für Ihre Bedürfnisse auswählen können.  

Sie haben wenig Zeit? Hier ist ein kurzer Überblick

• Mit der MCAD-Software können Ingenieure detaillierte 3D-Modelle und technische Dokumentationen für mechanische Komponenten und Systeme erstellen.
• Fortschrittliche Simulations- und Analysetools helfen bei der Validierung von Konstruktionen vor der Fertigung.
• Die Integration mit Fertigungssystemen rationalisiert die Produktion komplexer mechanischer Teile.
• Branchenspezifische Funktionen unterstützen die Anforderungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Schwermaschinen.
• Die Optionen reichen von umfassenden Unternehmensplattformen bis hin zu speziellen Tools für spezifische Anforderungen.
  
  

Was ist mechanische CAD-Software?

Während sich allgemeine CAD-Software auf grundlegende geometrische Modellierung und Zeichnung konzentriert, bietet MCAD spezielle Funktionen für Maschinenbauarbeiten. In einem tieferen Fokus wird detailliert beschrieben, wie Teile hergestellt werden und wie sie zusammen als mechanische Systeme funktionieren. CAD kann beispielsweise einem Architekten helfen, die Form eines Gebäudes zu zeichnen, während MCAD einem Ingenieur hilft, ein Flugzeugtriebwerk mit Tausenden von beweglichen Teilen zu entwerfen, die perfekt zusammenarbeiten müssen.

MCAD-Plattformen bieten spezielle Werkzeuge für die Konstruktion mechanischer Komponenten, Baugruppen und Systeme mit hoher Präzision und Detailgenauigkeit. Ingenieure verwenden parametrische Modellierung, um merkmalsbasierte 3D-Designs zu erstellen, die nach Bedarf geändert werden können. Sie verwenden auch die Baugruppenmodellierung, um mit komplexen mehrteiligen Systemen zu arbeiten, und Analysewerkzeuge, um die mechanische Leistung zu überprüfen. Die Software generiert wichtige Fertigungsdokumentationen, einschließlich detaillierter Zeichnungen, Stücklisten (BOMs), und Montageanleitungen.

Die Software umfasst mechanikspezifische Funktionen wie Toleranzanalyse, kinematische Simulation und Interferenzprüfung, um Ingenieuren dabei zu helfen, potenzielle Probleme frühzeitig im Konstruktionsprozess zu erkennen. Die Integration mit Systemen zur computergestützten Fertigung (CAM) sorgt für einen reibungslosen Übergang von der Konstruktion zur Produktion.

Wer verwendet mechanische CAD-Software?

MCAD-Software dient Branchen mit komplexen Maschinenbauanforderungen:

Luft- und Raumfahrt und Verteidigung
Ingenieure in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie Verwenden Sie MCAD, um Flugzeugstrukturen, Antriebssysteme und unternehmenskritische Komponenten zu entwerfen. Die Software hilft bei der Optimierung von Gewichts-, Festigkeits- und Aerodynamikkonstruktionen und erfüllt gleichzeitig strenge sicherheitstechnische und behördliche Anforderungen. Darüber hinaus unterstützen fortschrittliche Oberflächenwerkzeuge und die Modellierung von Verbundwerkstoffen luftfahrtspezifische Arbeitsabläufe.

Industrielle Maschinen
Konstrukteure von Fertigungseinrichtungen verlassen sich bei der Entwicklung von Produktionsmaschinen, automatisierten Systemen und Fabrikautomationslösungen auf MCAD. Die Software verarbeitet große Baugruppen und hilft bei der Validierung der Maschinenkinematik und -leistung, bevor physische Prototypen gebaut werden.

Schweres Gerät
Hersteller von Bau- und Bergbaumaschinen verwenden MCAD, um langlebige Maschinen zu entwickeln, die rauen Betriebsbedingungen standhalten. Sie verwenden auch Tools für die Strukturanalyse und die Planung von Hydrauliksystemen, die dazu beitragen, zuverlässige Geräte zu erstellen und gleichzeitig die Kosten zu kontrollieren.

Konsumgüter und Einzelhandel
Produktdesigner verwenden MCAD, um alles von Haushaltsgeräten bis hin zu Unterhaltungselektronik zu entwickeln. Die Software unterstützt die schnelle Iteration, die für wettbewerbsintensive Märkte erforderlich ist, und verwaltet gleichzeitig komplexe Lieferketten und Herstellungsanforderungen.

Auftragsfertiger Ingenieur
Engineer-to-Order (ETO) -Hersteller verlassen sich auf MCAD, um maßgeschneiderte Produkte für spezifische Kundenanforderungen zu entwickeln. Die Software hilft bei der Verwaltung einzigartiger Spezifikationen und einmaliger Designs bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von Effizienz- und Qualitätsstandards.

Maschinenbau-Software im Zusammenhang mit MCAD

MCAD arbeitet mit mehreren anderen Softwarekategorien zusammen, um Arbeitsabläufe im Maschinenbau zu unterstützen:

• Computergestütztes Engineering (CAE): Die CAE-Software analysiert MCAD-Designs durch Simulation und Test. Ingenieure verwenden CAE-Tools, um die mechanische Leistung, die strukturelle Integrität und das thermische Verhalten zu validieren. Zu den beliebten Optionen gehören Siemens Simcenter, Ansys und Altair HyperWorks. Diese Tools erkennen potenzielle Probleme, bevor mit dem physischen Prototyping begonnen wird.
• Computergestützte Fertigung (CAM): CAM-Software wandelt MCAD-Designs in Maschinenanweisungen für die Produktion um. Sie generiert Werkzeugwege für CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) und unterstützt sowohl die additive Fertigung (Hinzufügen von Material durch 3D-Druck) als auch die subtraktive Fertigung (Entfernen von Material durch Schneiden und Fräsen). Zu den führenden CAM-Plattformen gehören Siemens NX CAM, Mastercam und AutoCAD CAM.
• Produktdatenmanagement (PDM): PDM-Systeme wie Siemens PDM und Enovia verwalten MCAD-Dateien, um Versionen zu verfolgen und den Zugriff zwischen den Entwicklungsteams zu kontrollieren. Sie pflegen Verknüpfungen zwischen verwandten Dateien und verwalten komplexe Produktstrukturen.
• Produktlebenszyklusmanagement (PLM): PLM-Plattformen wie Siemens Teamcenter PLM koordinieren Sie alle produktbezogenen Daten und Prozesse während der gesamten Entwicklung. Sie integrieren MCAD mit anderen Geschäftssystemen für ein umfassendes Produktmanagement.
• Elektronische Designautomatisierung (EDA): Bei Produkten, die mechanische und elektronische Komponenten kombinieren, arbeitet die EDA-Software mit MCAD zusammen, um Leiterplatten und elektronische Systeme zu entwerfen. Tools wie Altium Designer und KiCad ergänzen die Arbeitsabläufe im Bereich der mechanischen Konstruktion.

Führende MCAD-Lösungen

Der MCAD-Markt bietet mehrere ausgereifte Plattformen mit jeweils unterschiedlichen Vorteilen:

Siemens NX
Eine umfassende Plattform für fortschrittliches mechanisches Design, Siemens NX bietet komplexe Oberflächenmodellierung und Handhabung großer Baugruppen. Aufgrund seiner integrierten Simulationsfunktionen ist es in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie beliebt. NX zeichnet sich aus durch:

• Verwaltung riesiger Baugruppen mit Tausenden von Teilen
• Fortschrittliche Oberflächenmodellierung für komplexe Formen
• Direkte Integration mit Fertigungssystemen
• Integrierte Validierungs- und Optimierungstools

Siemens Solid Edge
Siemens Solid Edge kombiniert leistungsstarke Modellierungsfunktionen mit einer leicht zugänglichen Oberfläche. Es eignet sich sowohl für große Fertigungsunternehmen als auch für kleinere Ingenieurteams. Zu den wichtigsten Stärken gehören:

• Synchrontechnik für flexible Konstruktionsänderungen
• Spezialisierung Blechdesign
• Integrierte Simulation und Analyse
• Kostengünstige Bereitstellungsoptionen

KATIA
CATIA von Dassault Systèmes konzentriert sich auf Systemtechnik und komplexe mechanische Konstruktion. Es unterstützt:

• Erfassung und Wiederverwendung von Wissen
• Verwaltung der Anforderungen
• Entwurf der Systemarchitektur
• Multidisziplinäre Optimierung

PTC Creo
Creo legt Wert auf Konstruktionsflexibilität und Fertigungsintegration mit:

• Augmented-Reality-Funktionen
• Werkzeuge für die additive Fertigung
• Direkte Modellierungsoptionen
• Funktionen zur IoT-Integration

Autodesk Inventor
Inventor kombiniert mechanische Konstruktionswerkzeuge mit Visualisierungsfunktionen:

• Automatisierte Spannungsanalyse
• Rahmengenerator
• Rohr- und Rohrkonstruktion
• Werkzeuge für Blechbearbeitung

Auswahl der MCAD-Software

Beurteilen Sie zunächst die Komplexität und den Umfang der von Ihnen entworfenen mechanischen Systeme. Große Baugruppen mit Tausenden von Komponenten benötigen robuste Plattformen wie NX, während kleinere Projekte für Solid Edge gut geeignet sein können.

Überlegen Sie, wie sich die Software in Ihre vorhandenen Systeme integrieren lässt, von PLM bis hin zu Fertigungswerkzeugen. Ihre IT-Infrastruktur und die verfügbaren technischen Ressourcen sind entscheidend für den Erfolg der Implementierung — einige Plattformen erfordern eine erhebliche Rechenleistung und spezielles Fachwissen.

Achten Sie auf branchenspezifische Merkmale, die den Anforderungen Ihrer Branche entsprechen — die Luft- und Raumfahrt benötigt andere Funktionen als Konsumgüter. Die ideale Plattform gleicht diese Faktoren aus und unterstützt gleichzeitig Ihre aktuellen Bedürfnisse und zukünftigen Wachstumspläne.

Die Macht der Integration

Unternehmenslösungen wie Siemens NX kombinieren CAD und CAM auf einer Plattform. Durch die Integration dieser Tools wird der digitale Faden zwischen Konstruktion und Fertigung aufrechterhalten und gleichzeitig Probleme bei der Datenübersetzung vermieden.

Ziehen Sie die Herstellung einer Turbinenschaufel in Betracht: Ein Ingenieur definiert die Schaufel vollständig in NX CAD und spezifiziert dabei die Geometrie, Materialien, Toleranzen und andere Anforderungen. Bei der Umstellung auf NX CAM bleiben alle Produktdaten miteinander verbunden. Das System nutzt diese Informationen, um auf der Grundlage bewährter Verfahren geeignete Fertigungsstrategien vorzuschlagen.

Letzte Gedanken

MCAD-Software ermöglicht Innovationen in einer Vielzahl von Branchen. Die richtige MCAD-Lösung kombiniert leistungsstarke Modellierungsfunktionen mit branchenspezifischen Funktionen und einer nahtlosen Integration im gesamten Produktentwicklungsprozess.

CLEVR ist spezialisiert auf die Implementierung und Optimierung MCAD-Lösungen, insbesondere Siemens NX und Solid Edge, als Teil umfassender Strategien zur digitalen Transformation. Durch die Kombination von MCAD-Fachwissen mit Low-Code-Entwicklung und PLM-Implementierungsfunktionen, CLEVR hilft Unternehmen dabei, nahtlose Arbeitsabläufe von der Konstruktion bis zur Fertigung zu schaffen.

Forschungsmethodik

Dieses Handbuch enthält Informationen aus der technischen Dokumentation, Implementierungsbeispielen und Branchenanalysen, die sich auf MCAD-Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und industriellen Fertigung konzentrieren. Die Studie untersuchte, wie verschiedene MCAD-Plattformen komplexe technische Anforderungen erfüllen, und stützte sich dabei auf Beispiele aus der Praxis für erfolgreiche Implementierungen in diesen Sektoren.

Häufig gestellte Fragen

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Mechanisches computergestütztes Design (MCAD) ist eine Software, die Konstruktionen für mechanische Komponenten, Baugruppen und Systeme erstellt und modifiziert. Die Software umfasst Spezialwerkzeuge für Maschinenbauaufgaben wie Toleranzanalysen (um sicherzustellen, dass Teile korrekt zusammenpassen), Kinematik (Analyse der Bewegung von Teilen) und Strukturdesign (um sicherzustellen, dass die Teile stark genug für ihren Verwendungszweck sind).

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Während allgemeines CAD bei der Erstellung grundlegender Formen und Zeichnungen hilft, fügt MCAD spezielle Werkzeuge für die Konstruktion mechanischer Teile und Maschinen hinzu. Diese Tools helfen Ingenieuren dabei, sicherzustellen, dass Teile korrekt zusammenpassen, zu sehen, wie bewegliche Teile beim Zusammenbau funktionieren, und detaillierte Anweisungen für die Fertigung zu erstellen.

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