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CAD-TechnologieCreo 1.0: Für jede Rolle das richtige Werkzeug

Der klassische Gegensatz zwischen historienbasierter, parametrischer Modelliertechnik und historienfreiem Modellieren ist CAD-Geschichte. Mittlerweile erlauben die meisten Systeme einen flexibleren Umgang mit der Parametrik bis hin zur Kombination beider Ansätze. PTC führt beispielsweise in der neu entwickelten Software-Suite Creo das parametrische Modellieren mit Pro/Engineer (nun Creo Elements/Pro) und das direkte Modellieren mit CoCreate Modeling (nun Creo Elements/Direct) zusammen. Auf Basis eines durchgängigen CAD-Datenmodells stehen so dem Anwender verschiedene Werkzeuge für unterschiedliche Modellier-Aufgaben zur Verfügung.
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CAD-Technologie: Creo 1.0: Für jede Rolle  das richtige Werkzeug

Um es gleich vorweg zu nehmen: Creo ist noch kein verfügbares Produkt, auch wenn PTC seine bestehenden Produkte CoCreate Modeling, Pro/Engineer und ProductView in Vorbereitung der Markteinführung bereits in Creo Elements/Direct, Creo Elements/Pro und Creo Elements/View umbenannt hat. Die erste Version der neuen MCAD-Plattform kommt im Juni dieses Jahres auf den Markt. Insofern ist die hier beschriebene Funktionsweise von Creo eine Vorschau auf die neue, skalierbare Software-Architektur, mit der PTC hinsichtlich der Integration der unterschiedlichen Modellieransätze ganz eigene Wege beschreitet. Statt wie manche Mitbewerber historienbasierte und direkte Modellierfunktionen in einer einzigen Anwendung zu verschmelzen, wird Creo unter einer einheitlichen Oberfläche eine Reihe von rollenspezifischen, einfach zu bedienenden Werkzeugen (Apps) mit reduziertem Funktionsumfang bereit stellen – die aber auf der Basis eines gemeinsamen CAD-Datenmodells miteinander kommunizieren. Ziel ist es, jedem Anwender nur diejenigen Funktionen an die Hand zu geben, die er für seine jeweiligen Aufgaben benötigt und die seinen Fähigkeiten entsprechen, ohne die Unternehmen dabei auf eine bestimmte Modelliertechnik festzulegen.

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Mit der Entwicklung der neuen Plattform schafft PTC die Grundlage für eine Integration seiner bestehenden MCAD- und Viewing-Anwendungen und zieht einen Schlussstrich unter die Diskussion, welche Modelliertechnik für welche Kunden und Produkte die besser geeignete ist: Unterschiedliche Aufgaben erfordern unterschiedliche Technologien und die meisten Unternehmen benötigen alle diese Technologien, lautet die neue Devise. Zugleich will der Software-Hersteller mit seinem Integrationsansatz einige weitere grundlegende Probleme heutiger MCAD-Systeme auf einen Schlag lösen:

Ihre schwere Bedienbarkeit gerade bei der parametrischen 3D-Modellierung,

ihre mangelnde Interoperabilität – die dazu führt, dass Unternehmen an veralteter Technologie festhalten, um ihr angesammeltes Know-how und ihre vorhandenen Daten zu schützen –, sowie

ihre ungenügende Unterstützung eines leistungsstarken Baugruppen- und Konfigurations-Managements.

PTC adressiert diese Probleme mit vier technologischen Innovationen: Den rollenspezifischen Werkzeugen (Creo AnyRole Apps), die wahlweise Funktionen für die 2D-Konstruktion, die direkte und/oder die parametrische 3D-Modellierung (Creo AnyMode Modeling) umfassen und die darüber hinaus die Weiterverarbeitung von Daten aus anderen CAD-Systemen (Creo AnyData Adoption) ermöglichen. In Verbindung mit der PLM-Plattform Windchill unterstützt die neue Entwicklungsplattform außerdem die Konfiguration und Validierung von komplexen Produktkonfigurationen unter Verwendung der einmal entwickelten Produktdaten (Creo AnyBOM Assembly) – wobei der Einsatz von Windchill nicht zwingend notwendig ist, um CAD-Daten mit direkten oder historienbasierten Funktionen beziehungsweise Apps zu erzeugen, zu verändern oder zu kommunizieren.

Offene Entwicklungsplattform

Creo ist als offene Entwicklungsplattform konzipiert, in die auch Third-Party-Anbieter eigene rollen- oder kundenspezifische Apps einbringen können sollen. Notwendige Voraussetzung für die Entwicklung solcher Third-Party-Apps ist, dass das zugrundeliegende Datenmodell ganz oder in wesentlichen Teilen offen gelegt wird, was mit der Markteinführung von Creo 1.0 geschehen soll. Dieses umfassende Datenmodell muss man sich wie ein Buch mit einer Vielzahl von Kapiteln vorstellen, in denen die Modellgeometrie, die Konstruktionshistorie, gegen Veränderungen gesperrte beziehungsweise für die Konstruktionsabsicht relevante Features, aber auch die Metadaten zu nicht-parametrischen Modellen separat beschrieben sind. Die meisten dieser Kapitel werden für Third-Party Entwickler zugänglich sein, nicht aber die Creo-spezifischen Feature-Definitionen, die sie allenfalls programmiertechnisch nutzen können. Sie werden jedoch keine komplett neuen Feature-Operationen definieren können.

Technologische Basis der Creo-Produktfamilie ist der Granite-Kernel, der bislang schon für die Topologie-Erzeugung in Creo Elements/Pro und Creo Elements/View sorgt, in Verbindung mit dem PTC-eigenen Constraint-Solver. Das bedeutet, dass bestehende Kunden ihre Pro/Engineer- und ProductView-Modelle ohne Konvertierung in der neuen Umgebung weiter verwenden können. Etwas anders sieht es bei den CoCreate-Modellen aus: Das Direktmodelliersystem Creo Elements/Direct basiert auf einem anderen Geometriekern und nutzt die Granite-Bibliotheken bislang nur, um Pro/Engineer-Daten im nativen Format zu öffnen. PTC wird diese Bibliotheken aber dahingehend erweitern, dass Creo ab Version 1.0 auch die Geometrie von bestehenden CoCreate-Modellen korrekt interpretieren kann.

Die klare Trennung zwischen den Systemwelten wird mit Creo 1.0 aufgehoben. Basierend auf dem gemeinsamen Geometrie-Kernel und dem einheitlichen CAD-Datenmodell wird es künftig nicht mehr ein in sich geschlossenes parametrisches Konstruktionssystem beziehungsweise eine einzige Direktmodellier-Anwendung oder eine 2D-Konstruktions-Technologie geben, sondern eine Vielzahl von rollenspezifischen Apps mit einheitlichem Look&Feel – aber unterschiedlichem Funktionsumfang. Sie stellen den unterschiedlichen Anwendergruppen (Produktmanager, Projektmanager, Konstrukteure, technische Zeichner, Berechnungsingenieure, Werkzeugentwickler, Einkäufer, Marketing-Mitarbeiter, Controller etc.) jeweils ein Subset der für ihre Aufgaben erforderlichen Funktionen zur Verfügung und auch nur die Modellinformationen, die für die Ausführung der Funktionen erforderlich sind. Es handelt sich, wenn man so will, um eine gefilterte Sicht auf das komplette Datenmodell.

PTC geht davon aus, dass es rund 30 verschiedene Apps geben wird, ohne die Apps von Third-Party-Entwicklern mitzuzählen. Welche Funktionen die einzelnen Apps enthalten werden und wieweit der Funktionsumfang kundenindividuell konfigurierbar sein wird, ist derzeit noch nicht im Detail bekannt. Die Frage dürfte gerade kleinere Unternehmen beschäftigen, bei denen die Anwender oft mehrere Rollen haben, für die sie nicht zwischen verschiedenen Apps hin- und herschalten möchten. Klar ist hingegen, dass die Apps sowohl direkte als auch parametrische Modellierfunktionen umfassen können. Konkret werden Konstrukteure, die im Umgang mit der Parametrik vertraut sind, in ihrer parametrischen Umgebung auch auf die Menüleiste mit den direkten Modellierfunktionen zugreifen können, ohne dafür die App wechseln zu müssen. In ähnlicher Weise wird die geplante App für die Konzeptentwickler 2D- und 3D-Funktionen miteinander kombinieren.

Neue Freiheiten bei Modelländerungen

Die Kombination von direkten und parametrischen Modellieroperationen in einer App eröffnet den Konstrukteuren neue Freiheiten bei unvorhergesehenen Änderungen von bestehenden Modellen, die sie beim parametrischen Modellaufbau nicht berücksichtigt haben. Sie erlaubt es nämlich, diese Änderungen ohne Rücksicht auf die Konstruktionshistorie umzusetzen. Wenn der Anwender ein direkt modifiziertes Modell wieder im parametrischen Modus aufruft, erkennt er anhand der farblichen Highlights, was sich verändert hat, und kann die geänderte Geometrie akzeptieren, neu definieren oder wieder entfernen. Er sieht auch, wer welche Geometrie-Elemente geändert hat und wann. Das Modell ist grundsätzlich dasselbe, wird aber im direkten und parametrischen Modus in unterschiedlichen Sichten beziehungsweise mit unterschiedlicher Informationstiefe dargestellt.

Was PTCs Integrationsansatz von anderen Ansätzen der Kombination von parametrischer und direkter Modelliertechnik unterscheidet ist, dass die Konstruktionsgeschichte – das heißt die Chronologie der Feature-Operationen bei der Bearbeitung eines parametrischen Modells in der direkten Modellierumgebung – nicht verloren geht. Sie wird nur ausgeblendet beziehungsweise außer Kraft gesetzt, so dass der Anwender die Geometrie mit direkten Modellieroperationen beliebig verändern kann – es sei denn, es handelt sich um Constraints, die zur Wahrung der Konstruktionsabsicht gezielt gegen Veränderungen gesperrt wurden. Auch die direkten Modellieroperationen werden im Kapitel Konstruktionshistorie aufgezeichnet, ganz gleich ob der Anwender die bestehende Geometrie verändert oder eine neue erzeugt, und beim Aufruf des modifizierten Modells im parametrischen Modus in Feature-Informationen umgesetzt.

Für jede direkte Modellieroperation gibt es laut PTC ein entsprechendes parametrisches Feature, das in der parametrischen Umgebung chronologisch am Fuße des Feature-Baums angezeigt wird und bei der Neuberechnung des Modells die früher definierten Feature-Operationen übersteuert. Setzt der Anwender im direkten Modus beispielsweise ein Loch an eine Stelle, an der vorher ein anderes Konstruktionselement saß, wird dieses Element unterdrückt. Es erscheint aber nach wie vor im Feature-Baum und wird reaktiviert, wenn der Anwender die im direkten Modus definierte Änderung zurückweist.

Eine interessante Frage ist, was passiert, wenn der Anwender mit den Direktmodellierfunktionen ein komplett neues Modell erzeugt und dieses dann in der parametrischen Modellierumgebung aufruft. Im Prinzip steht ihm für die weitere Bearbeitung nicht nur die Geometrie zur Verfügung, sondern auch eine Art Baumstruktur mit den parametrischen Entsprechungen der direkten Modellieroperationen. Allerdings wird er diese Feature-Operationen wohl nachbearbeiten oder neu ordnen müssen, um sein Modell gezielt über parametrische Beziehungen steuern zu können, da die Geometrie mit den direkten Operationen ohne Rücksicht auf die spätere Modellverwendung erzeugt wurde.

Flexible Verarbeitung von Fremddaten

Die neue Entwicklungsplattform wird auch die Weiterverarbeitung von importierten Daten, die ohne Konstruktionshistorie in Creo ankommen, wesentlich vereinfachen. Für den Import von Modelldaten aus anderen Anwendungen nutzt PTC die bestehende ProductView-Technologie, die ein wesentlicher Bestandteil der Creo-Suite ist. Der leistungsfähige 3D-Viewer verfügt über Schnittstellen zu allen gängigen CAD-Systemen, so dass diese mit anderen Creo-Apps weiter verarbeitet werden können. Die Flexibilität, mit der importierte Daten weiter verarbeitet werden können, hängt von der verwendeten App ab. Mit den parametrischen Funktionen kann der Anwender importierte Geometrie zwar um neue Feature-Operationen ergänzen, aber die Historie zunächst nur bedingt ändern – es sei denn, er nutzt die Feature-Recognition-Technologie. Sie beschränkt sich in der parametrischen Umgebung aber auf grundlegende Konstruktionselemente wie Fasen, Verrundungen, Extrusionen oder Aussparungen, die bei der Erkennung durch parametrische Features ersetzt und dann über die klassischen parametrischen Funktionen modifiziert werden können.

Mit der direkten Modellier-App kann man importierte Modelle dagegen beliebig ändern, wobei die Software Geometrieelemente wie Rippen, Dome oder Aussparungen und auch koplanare oder konzentrische Flächenbeziehungen beziehungsweise Krümmungsbedingungen erkennt, die bei der Veränderung mit direkten Modellieroperationen aufrechterhalten werden können. Wie gesagt, diese Operationen werden aufgezeichnet und stehen dann auch in der parametrischen Umgebung für nachträgliche Änderungen zur Verfügung. Der Anwender sieht sowohl die importierte Originalgeometrie als auch die mit den direkten Operationen vorgenommenen Änderungen beziehungsweise ihre parametrische Entsprechung.

Vielversprechender Integrationsansatz

Wie flexibel die direkten und parametrischen Modellieroperationen der verschiedenen Creo-Apps in der Praxis miteinander zusammen spielen werden, lässt sich zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht testen. Was PTC der Öffentlichkeit bislang vorgestellt hat, sieht allerdings sehr vielversprechend aus. Das gilt nicht nur für den Integrationsansatz selber, der hinsichtlich Datendurchgängigkeit und Kompatibilität zu den bestehenden Anwendungen Maßstäbe setzt, sondern auch und vor allem für das innovative Konzept der rollenspezifischen Apps. Im Prinzip greift es eine Idee aus den Frühzeiten der Java-Entwicklung wieder auf: Monolithische (CAD-) Anwendungen mit einem überbordenden Funktionsumfang – den viele Benutzer gar nicht benötigen und der sie oft überfordert – durch schlanke, webbasierte Applets zu ersetzen oder zumindest zu ergänzen, die exakt auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.

Michael Wendenburg, Fachjournalist, Sevilla

Parametric Technology GmbH, Unterschleißheim Tel. 089/32106-0, http://www.ptc.com

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