Mehrfacharbeit ade (2)

Für das gewählte Anwendungsbeispiel wurde mit Visual Basic .Net eine Applikation entwickelt, die über die Programmierschnittstelle unmittelbar mit dem CAD-System verknüpft wird. Dadurch werden der Datentransfer zwischen den beteiligten Softwaresystemen und Benutzerinteraktionen abgesichert. Die Kommunikation mit den Tabellen zur Grobauswahl der Zahngeometrie erfolgt direkt über die API der Tabellenkalkulation. Auf dieser Basis werden dann Eingabedateien für die Berechnungsmodule erzeugt. Nach erfolgreichem Festigkeitsnachweis enthalten diese Dateien aktuelle, geometrierelevante Größen, die ausgelesen werden können. Die so gesammelten Parameter werden verarbeitet und dienen zur Steuerung und Auswahl der Komponenten sowie deren geometrischer Ausprägung. Der Aufbau einer neuen Getriebevariante erfolgt dann vollautomatisiert, wobei etwa Familientabellen editiert oder Einzelteile umdefiniert und in Baugruppen platziert werden. Bild 1 zeigt schematisch die Organisation der verschiedenen Aufgaben. Die Anbindung an eine Datenbank beziehungsweise ein PDM-System hilft dem Benutzer, bereits gebaute Getriebe mit gleicher Übersetzung oder gleichen Leistungsdaten zu finden – und verhindert auf diese Weise das unnötige Erstellen von Duplikaten.
In einigen Fällen ist die Einbindung zusätzlicher Logikmodule erforderlich. Im gewählten Getriebebeispiel wurden spezielle Anforderungen an die Aufteilung der Gesamtübersetzung untersucht. Um die passenden Zahnradparameter für einen vorgegebenen Achsabstand abzuleiten, lassen sich in einer Tabelle Zähnezahlen gegenüberstellen. Abhängig vom Modul können anschließend der benötigte Schrägungswinkel sowie die resultierende Übersetzung der jeweiligen Kombination bestimmt werden. Da die Schrägungswinkel nur in einem Bereich zulässig sind, entsteht abhängig ein ‚Band‘ fein gestufter geometrisch möglicher Zahnradpaarungen (Bild 2). Automatisiert können Zahnradkombinationen mit unzulässigen Schrägungswinkeln oder ganzzahligen Stufenübersetzungen herausgefiltert werden, um so grob die ersten Zahnradparameter festzulegen. Die Wahl fällt dann auf die Kombination mit der geeignetsten Übersetzung. Dieser Lösungsansatz gilt, da kleine Drehzahlungenauigkeiten zulässig sind und über eine Antriebssteuerung abgefangen werden. Sollte es nötig sein, lässt sich später bei der Feingestaltung mit Hilfe der Profilverschiebung die Verzahnung weiter optimieren.

Zusammenfassung

Die am Beispiel von Walzwerkgetrieben vorgestellten Methoden zur Einbindung von wissensbasierten Berechnungsmodulen in CAD-Prozesse lassen sich auf ähnliche Problemstellungen übertragen. Hauptmerkmal dieses Einsatzszenarios ist das Vorhandensein einer speziellen Wissensdomäne, deren Wissensbasis mit entsprechenden Softwarekomponenten auch unabhängig von der CAD-Kopplung gepflegt werden kann. Im Vorfeld einer solchen Anwendungsentwicklung sollten Kosten-/Nutzenbetrachtungen durchgeführt werden, um den angestrebten Automatisierungsgrad klar herauszuarbeiten.

Da keine einheitlichen Produktdatenmodelle vorliegen, die unabhängig vom verwendeten Softwaresystem die wechselseitigen Beziehungen zwischen den Komponenten und der auf sie anwendbaren Methoden abbilden, haben die Programmierschnittstellen (API) der beteiligten Softwaresysteme bei der Verknüpfung unterschiedlicher Wissensdomänen eine besondere Bedeutung, da zunächst die bidirektionalen Verknüpfungen notwendiger Parametersätze abzusichern sind.

Weitergehende Verflechtungen hängen vom angestrebten Automatisierungsgrad des Entwurfsprozesses beziehungsweise notwendiger Teilprozesse ab. Das Datenmodell des CAD-Systems hat dabei einen besonderen Stellenwert, da hier nicht zuletzt auch Parameter- und Komponentenbeziehungen und die Berechnungsrelevanz von bestimmten ‚Ereignissen‘ (Parameter- oder Topologieänderungen) verankert werden müssen.

Teil 1 dieses Beitrages wurde in der Oktober-Ausgabe des CAD-CAM-Reports veröffentlicht.
Prof. Dr.-Ing. Peter Köhler, Dipl.-Ing. (FH) Christoph Kesselmans

Institut für Produkt Engineering Universität Duisburg-Essen Tel. 0203/379-1820, http://www.uni-due.de/cae

Literatur:
/1/ Roloff/Matek: Maschinenelemente. 17. überarbeitete Aufl., Wiesbaden: Vieweg Verlag, 2005.

/2/ Lupa, N.: Einsatz wissensbasierter Features für die automatische Konfiguration von Produktkomponenten. Dissertation, Cuvillier Verlag, Göttingen 2009.