Die Leistungsfähigkeit der parametrischen Modellierung
Professionelle Architekten, Bauexperten und Maschinenbauingenieure benötigen alle eine leistungsstarke 3D-CAD-Modellierungssoftware (Computer Aided Design), um Strukturen, Produkte und Maschinen zu modellieren. Um ihre Konzepte zu planen, zu visualisieren und zu testen, verwenden Konstrukteure in diesen Bereichen entweder CAD-Software für die parametrische Modellierung oder für die direkte Modellierung.
Was ist parametrische CAD-Modellierung? Hat es Vorteile gegenüber der direkten Modellierung? Gibt es Nachteile bei der parametrischen 3D-Modellierung? Warum bevorzugen einige Konstrukteure die direkte Modellierung? Wir befassen uns eingehend mit der parametrischen Modellierung und erklären, warum sie ein so wichtiges Werkzeug für Konstrukteure und Ingenieure ist.
Was ist parametrische CAD-Modellierung?
Eine einfache Definition der parametrischen Modellierung lautet, dass es sich dabei um ein CAD-Softwaretool handelt, das digitale Modelle auf der Grundlage ausgeklügelter Algorithmen und Regeln erstellt, die als „Parameter“ bezeichnet werden. Diese Parameter bilden Skripte, mit denen die CAD-Software automatisch 3D-Formen und -Modelle erstellt.
Anhand von parametrischen Regeln werden die Beziehungen zwischen verschiedenen Konstruktionselementen definiert. Bei der parametrischen Modellierungssoftware wird also ein großer Teil des Konstruktionsprozesses automatisiert, wogegen bei der direkten Modellierung Konstrukteure selbst die Formen manuell erstellen müssen.
Ein Beispiel: Für eine architektonische Konstruktion wird ein Parameter erstellt, der vorschreibt, dass die Wände eine bestimmte Höhe und Breite haben müssen, damit sie genau zwischen Boden und Decke passen. Wenn die Bemaßungen des Hauptmodells geändert werden, erstellt die Software automatisch Komponentenmodelle auf der Grundlage des aktualisierten Algorithmus.
Wenn der Konstrukteur beispielsweise beschließt, dass Höhe und Breite des Raums vergrößert werden müssen, werden die Parameter der Wände automatisch so erweitert, dass sie perfekt zu den neuen Raummaßen passen. Im Wesentlichen ist das endgültige 3D-Modell eine genaue Darstellung der vom Konstrukteur definierten Parameter.
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Für welche Art von Projekten wird parametrische Modellierungssoftware verwendet?
Die parametrische Modellierung wird in der Regel für Konstruktionsaufgaben verwendet, die die Erstellung mehrerer präzise gerenderter Komponenten erfordern. Sie wird häufig für die Herstellung von Produktfamilien oder Teilen verwendet, die auf Variationen einer Kernkonstruktion basieren.
Die Fähigkeit der parametrischen Modellierung, schnell und kontinuierlich hochpräzise Modelle zu erstellen, macht sie zu einem bevorzugten Werkzeug für Ingenieure und Konstrukteure, die im Fertigungssektor arbeiten. Die parametrische Modellierung ist auch im Fahrzeugbau und in der Luft- und Raumfahrt weit verbreitet.
Ein aktuelles Beispiel für die parametrische Konstruktion im Fahrzeugbau ist der Tucson C-SUV von Hyundai, der nach einem Konzept entworfen wurde, das Hyundai als „Parametric Dynamics“ bezeichnet. Auch die NASA verwendet ein spezielles parametrisches Konstruktionswerkzeug, um Fluggerätekomponenten zu entwickeln, die den Auftrieb erhöhen und den Luftwiderstand verringern.
Viele große Bau- und Architekturprojekte verwenden parametrische Modellierungssoftware. Der renommierte Architekt Frank Gehry ist berühmt für seine Anwendung parametrischer Konstruktionsprinzipien und parametrischer Modellierungssoftware. Die Walt Disney Concert Hall in Los Angeles wurde von Gehry mit parametrischer Modellierungssoftware entworfen.
Wer verwendet parametrische Modellierungssoftware?
Viele professionelle Ingenieure und Konstrukteure in einer Vielzahl von Branchen verwenden parametrische Modellierungssoftware zur Entwicklung von Konzepten, Fahrzeugen, Produkten, Kunstobjekten und Strukturen.
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Inhalte im Zusammenhang mit parametrischer Modellierung
Die Vorteile der parametrischen Modellierungssoftware
Ein Hauptvorteil der parametrischen Modellierung ist die große Zeitersparnis während des Konstruktionsprozesses. Die Automatisierungsfunktionen der parametrischen Modellierungssoftware bedeuten, dass Konstrukteure eine Konstruktion nicht jedes Mal neu zeichnen müssen, wenn sich die Bemaßungen eines Modells ändern. Mehrere Parameter können mit einigen wenigen Änderungen angepasst werden. Iterationen von Konstruktionen können viel schneller und mit viel weniger Aufwand erstellt werden als bei einem direkten Modellierungsansatz.
Genauigkeit und Präzision sind weitere wichtige Vorteile der parametrischen Modellierungssoftware. Da jede Komponente eines 3D-Modells automatisch mit Hilfe von Algorithmen erstellt wird, ist die Gefahr menschlicher Fehler deutlich geringer.
Die parametrische Modellierung ermöglicht es Konstrukteuren, automatisch Komponenten- oder Produktfamilien zu erstellen. Sie kann leicht in Fertigungsprozesse integriert werden, was zu optimierten Produktionsprozessen und kürzeren Markteinführungszeiten führt.
Da die parametrische Modellierung in der Lage ist, hochkomplexe geometrische Daten schnell zu verarbeiten, wird sie häufig für Strukturanalysen oder zur Analyse der Kinetik von Maschinen eingesetzt.
Was ist direkte Modellierung?
Die direkte Modellierung ist das Gegenteil der parametrischen Modellierung. Die direkte Modellierung ist eine geometrisch basierte Modellierungsmethode, die dem Formen von Ton ähnelt. Bei der direkten Modellierung schieben und ziehen Konstrukteure die Geometrie einer Form manuell, bis sie zu einem zufriedenstellenden Ergebnis kommen.
Während parametrische 3D-Modelle unglaublich präzise sind und schnell erstellt werden können, sind Modelle, die mit direkten Modellierungstechniken erstellt werden, nicht so genau. Die direkte Modellierung eignet sich viel besser für die Erstellung konzeptioneller Zeichnungen, organischer Modelle oder für die Arbeit an Entwürfen, bei denen Flexibilität und Geschwindigkeit Vorrang vor Präzision haben.
Die Nachteile der parametrischen Modellierungssoftware
Trotz ihrer vielen Vorteile gibt es einige Nachteile und Einschränkungen bei der Verwendung parametrischer Modellierungssoftware. In der Konzeptionsphase kann die parametrische Modellierung umständlich sein. Die wirkliche Erfassung der Konstruktionsabsicht gestaltet sich mit parametrischer Modellierungssoftware manchmal schwierig.
Mit parametrischer Modellierungssoftware müssen Konstrukteure in der Lage sein, Konstruktionsänderung vorherzusehen und die Parameter entsprechend einzustellen. Unerwartete Änderungen an einer Konstruktion lassen sich unter Umständen nur schwer implementieren. Änderungen in der letzten Konstruktionsphase können zum Beispiel sehr viel Zeit in Anspruch nehmen.
Hochkomplexe parametrische Modellierungsentwürfe können eine höhere Rechenleistung erfordern, da zusätzliche Funktionen und Aktualisierungen einen höheren Verarbeitungsaufwand erfordern. Ohne einen ausreichend leistungsfähigen Computer kann die Aktualisierung einer komplexen Konstruktion ein langsamer Prozess sein.
Auch die Kosten und die Komplexität der parametrischen Modellierungssoftware sind zu berücksichtigen. Viele CAD-Programme für die parametrische 3D-Modellierung haben eine steile Lernkurve und sind wesentlich teurer als direkte Modellierungswerkzeuge. Außerdem verwenden einige CAD-Programme suitespezifische Dateien, so dass die gemeinsame Nutzung von Konstruktionen schwierig sein kann.
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So wählen Sie die richtige parametrische 3D-Modellierungssoftware aus
Unabhängig vom Kenntnisstand müssen Konstrukteure oder Ingenieure sicherstellen, dass die von ihnen gewählte parametrische Modellierungssoftware ihren Anforderungen entspricht. Jemand, der Schmuck nach Maß entwerfen möchte, benötigt andere Werkzeuge als beispielsweise ein Luft- und Raumfahrtingenieur. Bei der Auswahl eines parametrischen CAD-Programms ist es hilfreich, zunächst eine Reihe von Kriterien aufzustellen, die auf die eigenen Anforderungen abgestimmt sind.
Berücksichtigen Sie die folgenden Fragen bei der Auswahl einer parametrischen Modellierungssoftware:
- Ist die Software für Ihr Projekt geeignet?
- Enthält die Software Tools, mit denen Sie Ihre Konstruktion fertig stellen können?
- Ermöglicht Ihnen die Software eine einfache Zusammenarbeit mit Kollegen?
- Ist die Software mit Ihren Geräten kompatibel?
- Ist für die Software eine Lizenzierung erforderlich?
- Bietet die Software eine ausreichende Investitionsrendite?
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Branchenexperten auf der ganzen Welt entscheiden sich für die leistungsstarken parametrischen Modellierungslösungen von Dassault Systèmes. Die Funktionen der parametrischen Modellierungssoftware von Dassault Systèmes eignen sich für erfahrene Ingenieure und Konstrukteure sowie Studierende und Hobbyanwender. Diese parametrischen Modellierungslösungen arbeiten in Verbindung mit der 3DEXPERIENCE Plattform, einer cloudbasierten Umgebung, in der Konstrukteure Projekte einfach und sicher speichern, abrufen und gemeinsam nutzen können.
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Mit dem parametrischen SOLIDWORKS CAD-Paket können Benutzer komplexe 3D-Modelle und fotorealistische Produktrenderings erstellen. Jede Phase des Konstruktionsprozesses kann durchgeführt werden, von der ersten Ideenfindung über die Zusammenarbeit mit Kollegen, Simulationen und Tests bis hin zur endgültigen Konstruktion oder Fertigung.
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Das SOLIDWORKS Cloud-Angebot umfasst 3D Creator, ein leistungsstarkes Tool, mit dem Benutzer unabhängig von ihrem Kenntnisstand komplexe Geometrien generieren können. 3D Creator ist eine ideale parametrische 3D-Konstruktionslösung, die unübertroffene Flexibilität bietet. Die integrierte Versionskontrolle macht sich wiederholende Schritte überflüssig und stellt sicher, dass alle Benutzer Zugriff auf aktuelle Daten haben.
CATIA Mechanical Designer
CATIA Mechanical Designer ist ein weiteres innovatives parametrisches Konstruktionswerkzeug, das über den Dassault Systèmes Shop erhältlich ist. Mit CATIA Mechanical Designer können Konstrukteure und Ingenieure hochkomplexe Produkte und Komponenten entwickeln. Effiziente Kinematik- und Dynamiksimulationen können analysieren, wie sich Komponenten unter realen Bedingungen bewegen und wie sie funktionieren. CATIA Mechanical Designer bietet End-to-End-Lösungen für den gesamten mechanischen Konstruktionsprozess.
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CATIA Sheet Metal Designer ist eine vielseitige Einstiegssoftware für die mechanische Konstruktion, die sich für verschiedene industrielle Anwendungen eignet. Sie richtet sich an Einsteiger wie Studierende, Blech- und Maschinenbaukonstrukteure, Produktentwickler und Ingenieure. Das Programm ermöglicht die Konstruktion von Volumen- und Oberflächengeometrien für mechanische Projekte und ermöglicht die Visualisierung komplexer Blechteile in 2D und 3D für eine vereinfachte Fertigung.
Warum sollten Sie Dassault Systèmes für Ihre Anforderungen an die parametrische Modellierung wählen?
40 Jahre Erfahrung
Dassault Systèmes ist mit seiner 40-jährigen Erfahrung im Bereich CAD-Lösungen ein vertrauenswürdiges und angesehenes Unternehmen, das gut positioniert ist, um qualitativ hochwertige parametrische Modellierungs- und CAD-Lösungen anzubieten. Ein entscheidender Vorteil in der Zusammenarbeit mit Dassault Systèmes besteht in seiner langen Geschichte der Innovation und Führungsposition in der CAD-Branche. Das Unternehmen verfügt über eine nachweisliche Erfolgsbilanz bei der Entwicklung und Bereitstellung modernster CAD-Software, die von vielen der weltweit führenden Unternehmen und Organisationen eingesetzt wird. Darüber hinaus legt Dassault Systèmes großen Wert auf Kundenservice und -support und verfügt über ein engagiertes Expertenteam, das den Kunden bei allen auftretenden Problemen und Fragen zur Seite steht.
Die Leistungsfähigkeit der 3DEXPERIENCE Plattform
Die 3DEXPERIENCE Plattform von Dassault Systèmes bietet eine umfassende parametrische Modellierungslösung, die eine effiziente Konstruktion, Simulation und Analyse komplexer Systeme ermöglicht. Ein wichtiger Vorteil dieser Plattform ist die Fähigkeit, mehrere Konstruktionswerkzeuge und Workflows in eine einzige, einheitliche Umgebung zu integrieren. Dies ermöglicht eine nahtlose Zusammenarbeit und den Datenaustausch zwischen verschiedenen Teams und Disziplinen sowie den einfachen Zugriff auf eine Vielzahl von spezialisierten Konstruktionswerkzeugen für Aufgaben wie Simulation, Analyse und Fertigung.
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Häufig gestellte Fragen
Die parametrische Volumenkörpermodellierung ist eine CAD-Technik, bei der 3D-Formen mithilfe von Computeralgorithmen mit festgelegten Regeln generiert werden. Benutzer können die Parameter ihrer Konstruktionen definieren und so schnell und einfach 3D-Modelle erstellen. Mit der parametrischen Volumenkörpermodellierung können Ingenieure und Konstrukteure Elemente ändern, ohne die Konstruktion komplett neu zeichnen zu müssen.
Die parametrische Modellierung findet eine Vielzahl von Anwendungen. Sie wird von verschiedenen Fachleuten wie Architekten, Bauexperten, Maschinenbauingenieuren, Fahrzeugbaukonstrukteuren, Luft- und Raumfahrtingenieuren, Videospielentwicklern sowie Schmuck- und Modedesignern verwendet.
Der Prozess der parametrischen Modellierung besteht im Allgemeinen aus acht Schritten. Konstrukteure müssen:
1. die Einheiten und die Teilenamen erstellen
2. die Basiskomponenten und die ersten Volumenkörperkomponenten festlegen
3. eine erste zweidimensionale Skizze der Basis der Konstruktion erstellen
4. Konstruktionsbedingungen, Regeln und Parameter anwenden oder ändern
5. ein detailliertes parametrisches 3D-Volumenkörpermodell aus der zweidimensionalen Skizze erstellen
6. dem 3D-Modell zusätzliche parametrische Komponenten hinzufügen
7. das 3D-Modell mithilfe von Simulationen analysieren und die Konstruktion nach Bedarf aktualisieren
8. 2D- und 3D-Zeichnungen der fertig gestellten Konstruktion generieren
SOLIDWORKS ist eine branchenführende 3D-Konstruktionslösung, die parametrische Konstruktionsprinzipien verwendet, um präzise 2D- und 3D-Volumenkörpermodelle zu erzeugen. Die Vielzahl an leistungsstarken Werkzeugen, die Kompatibilität und die intuitive Benutzeroberfläche haben SOLIDWORKS zur bevorzugten 3D-Konstruktionslösung gemacht. SOLIDWORKS wird von professionellen Konstrukteuren und Ingenieuren in einer Vielzahl von Industriezweigen auf der ganzen Welt verwendet.