Fertigungszeichnung automatisieren

Fertigungszeichnungen stellen einen wesentlichen Teil der Konstruktionsarbeit dar – diese zu automatisieren ist eine Herausforderung, aber wesentlich für die Design Automation.

Technische Zeichnung allgemein

Wenn wir in der fertigenden Industrie von Zeichnungen sprechen, meinen wir technische Zeichnungen, also die grafische Darstellung eines Produktes, eines Bauteils oder einer Baugruppe, die vor allem im Maschinen- und Anlagenbau verwendet wird. Die DIN 199 sagt dazu: „Eine Technische Zeichnung ist eine Zeichnung in der für technische Zwecke erforderlichen Art und Vollständigkeit, z. B. durch Einhaltung von Darstellungsregeln und Maßeintragungen.“ Die technische Zeichnung ist also eine sehr detaillierte Darstellung, in der Konstruktionsinformationen zusammengefasst werden. Fachleute lesen daraus alle wesentlichen Informationen und erstellen darauf aufbauend die für den jeweiligen Zweck (Vertrieb, Fertigung, Montage, Wartung, Nutzung etc.) erforderlichen Unterlagen. Je nach Verwendungszweck wird für in den Zeichnungen ein unterschiedlicher Detaillierungsgrad gewählt.

Zeichnungen unterliegen – wie so vieles in Deutschland – der Normierung, so dass genau beschrieben ist, was alles zu einer vollständigen Zeichnung gehört und wie diese aufgebaut sein sollte. Diese Standards dienen der Lesbarkeit einer Zeichnung, indem beispielsweise einheitliche Symbole verwendet werden.

Fertigungszeichnung im Besonderen

Eine spezifische technische Zeichnung ist die Fertigungszeichnung, die – wie der Name schon sagt – die Basis für die Herstellung des Bauteils, der Baugruppe oder des kompletten Produktes bildet. Alle für die Fertigung relevanten Informationen sind dort enthalten.

Wichtig sind neben der vollständig bemaßten grafischen Darstellung auch weitere Angaben, die für die Fertigung wesentlich sind wie Toleranzen, Oberflächenbeschaffenheit, Verbindungstechniken und Art der Kanten. Der Maßstab der Zeichnung richtet sich nach dem Produkt. Nach Möglichkeit sollte ein 1:1-Maßstab gewählt werden, was aber bei größeren Bauteilen natürlich nicht möglich ist. Dann wird der Maßstab so gewählt, dass das Blatt optimal genutzt wird, also alle Elemente so groß wie möglich zusammen auf dem Blatt dargestellt werden.

Wie jede technische Zeichnung besteht die Fertigungszeichnung aus mehreren Elementen. Dies sind neben den diversen Ansichten des Objekts (orthogonale Ansichten, Schnittansichten, Detailansichten) Koordinaten, Schriftfeld und weitere wichtige Hinweise für die Fertigung.

Wesentlicher Bestandteil der Fertigungszeichnung ist neben den grafischen Darstellungen auch die Stückliste, die sämtliche Bauteile und Materialien mit Mengenangaben, Positions- und Artikelnummern auflistet. Mehr zur Erzeugung von Stücklisten für die Fertigung.

Für die technischen Zeichnungen gelten diverse DIN Normen, die teilweise auch branchenabhängig sind. Eine Übersicht über diese Normen finden Sie hier.

Bedeutung von Fertigungszeichnungen

Anhand einer Fertigungszeichnung werden Produkte effizient hergestellt; Missverständnisse aufgrund von unklaren Anweisungen werden ausgeschlossen. Richtig ist, dass in vielen Produktionsabteilungen kaum Zeichnungen zum Einsatz kommen, weil die Stückliste deren Funktion bei einfachen Bauteilen komplett übernehmen kann. Bei komplexeren Produkten jedoch ist eine Zeichnung unbedingt erforderlich, um Klarheit über Aufbau, Aussehen und Zusammenstellung zu schaffen.

Wichtig, aber aufwendig

Heute werden selbstverständlich alle Zeichnungen mit entsprechender CAD-Software erstellt. Für einfache Bauteile reicht dabei ein 2D-System, komplexere Produkte erfordern dringend ein 3D-System, mit dem sich das Produkt modellieren lässt und dem Betrachter so eine Vorstellung des fertigen Produktes vermittelt. Aus diesen Modellen leitet das System später die Zeichnung ab. Problematisch ist dabei allerdings die Maßstabsberechnung. Diese muss manuell durch den Konstrukteur vorgenommen werden, der damit viel Zeit verbringt. Die Darstellung sollte dabei so groß wie möglich sein, trotzdem müssen alle Ansichten auf das Blatt passen. Welcher Maßstab ist also der richtige, und wie sieht die optimale Anordnung auf dem Blatt aus? Und dann müssen noch die Maße ergänzt oder angepasst werden. Selbst wenn man in der komfortablen Situation ist, schon einen Satz Vorlagen für Zeichnungen eines Produktes zu besitzen, werden durch geringfügige Änderungen immer wieder auch die Platzierungen der Maße verschoben, sodass sie manuell kontrolliert und angepasst werden müssen.

Das mag für einzelne Konstruktionen durchaus machbar sein – insbesondere, wenn später eine Serienfertigung mit großen Stückzahlen erfolgt. Zeitlich schwierig wird es aber, wenn Unternehmen sich auf Variantenprodukte spezialisieren, die individuell zugeschnitten sind. Für jede dieser Varianten muss dann eine komplette Zeichnung erstellt werden – stupide, extrem zeitaufwendige und auch fehleranfällige Arbeit für einen Konstrukteur.

Eine weitere Schwierigkeit, die hier jedoch nicht im Vordergrund steht, ist die Erstellung der Stückliste. Konstruktiv aufgebaute Stücklisten sind aus dem CAD heraus recht einfach zu erzeugen, für die Fertigung taugen diese jedoch nicht. Hier muss eine Strukturumwandlung von einer konstruktiven in eine Fertigungsstückliste stattfinden.

customX Lösung: Design Automation

Jeder, der schon einmal Zeichnungen erstellt hat, kennt den Aufwand, der darin steckt. Da stellt es eine enorme Erleichterung dar, wenn diese Arbeit komplett und zuverlässig automatisch durchgeführt wird. Erst dann kann von echter Automatisierung der Variantenkonstruktion gesprochen werden. Denn erst dann (und mit einigen anderen Voraussetzungen) wird ein durchgängiger Prozess ohne Medienbrüche möglich.

Die Software-Plattform customX kommt deshalb mit einem Satz Funktionalitäten zur Erzeugung von Fertigungszeichnungen daher. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Management der Bemaßungen, die so manchem Konstrukteur Kopfzerbrechen bereiten und ihn zeitlich enorm belasten. Maße werden nach erfolgter automatischer Konstruktion der Produktvariante an der definierten Stelle gesetzt, sodass eine Vollständigkeit der Bemaßung zu jeder Zeit gegeben ist. Für die Platzierung der Bemaßung wird ebenfalls automatisch ein geeigneter Platz gesucht, um die Lesbarkeit der Zeichnung zu gewährleisten. Das alles funktioniert ganz ohne Programmierung, auch bei hoher Produktvarianz und -komplexität.

Selbstverständlich werden von customX neben der Bemaßung auch die Maßstabsberechnung und die Anordnung der Views auf dem Blatt automatisch vorgenommen. Und für die Fertigung werden auch direkt Stücklisten so ausgegeben, wie sie benötigt werden, ohne dass manuelle Nacharbeit erfolgen muss.

Der schöne Nebeneffekt, wenn die gesamte Zeichnungserzeugung automatisch erfolgt: alle Zeichnungen sind immer gleich aufgebaut, sodass auch die Zeit für das Lesen der Zeichnungen in der weiteren Nutzung minimiert wird, vor allem, wenn dies nicht durch Maschinen erfolgt.