CAD Schritt für Schritt

Ein Professor am De Anza College führt Studenten durch einen Kurs in einem CAD-System und bietet auch arbeitenden Designern Einblicke.

Du erinnerst dich an die Schulzeit, nicht wahr? Der Geruch von Kreide, das Gefühl neuer Notizbücher und das Klicken von Zeichnern und Ingenieuren auf ihre Maustasten. So klingt es zumindest am De Anza College in Cupertino, CA. Das College verfügt über einen 112 Hektar großen Campus und 61 Gebäude für seine rund 24.000 Studenten. Ein Geschäfts- und Computersystemlabor beherbergt die Fertigungs- und Designtechnologiekurse der Schule.

„Die Designkurse hier sind eine ernsthafte Verpflichtung für Studenten“, sagt Louis Gary Lamit, Dozent bei De Anza. Die computergestützten Designkurse von Lamit am College bestehen aus 24 4-Stunden-Kursen, die über 12 Wochen verteilt sind. Einschreibung Durchschnitte etwa 20 Studenten pro Abschnitt. Lamit sagt: „Die Hälfte meiner Studenten hat einen Bachelor- oder Master-Abschluss in Ingenieurwissenschaften. Drei Viertel von ihnen haben fünf Jahre oder länger in den Bereichen Zeichnen, Design oder Engineering gearbeitet.“

Lamit ist Autor von 25 Lehrbüchern zu Designthemen, darunter industrielle Modellierung, technische Grafik und CAD-Software. Kürzlich hielt er einen Kurs in IX Design, Teil der IX Speed Suite der Produktentwicklungssoftware von ImpactXoft. Für diesen Kurs verwendeten seine Schüler ein Online-Lehrbuch, das er über IX Design geschrieben hatte. Eines der Kapitel konzentrierte sich auf die Gestaltung einer Gläserspülmaschine aus geformtem Kunststoff für gewerbliches Geschirrspülen. „Das Ziel der Aufgabe war es, dem Schüler bestimmte Fähigkeiten beizubringen“, sagt Lamit, „und diese Fähigkeiten in einer realen Anwendung zu demonstrieren.“

Die Software basiert zum Teil auf einer neuen Technologie namens Functional Modeling, die Funktionen mit integrierter Intelligenz enthält, die vordefiniert, wie Designelemente im Gesamtdesign funktionieren – das heißt, wie sie sich aufeinander beziehen und sich als Reaktion auf das Design verhalten Änderungen. Damit erstellt die CAD-Software automatisch komplexe Geometrien und assoziative Beziehungen zwischen Teilemerkmalen.

Probefahren mit IX Design A Die Schüler begannen die Modellierungsübung, indem sie die Basis der Gläserspülmaschine definierten und ein Rechteck mit einer Mittellinie skizzierten. Anschließend erstellten sie mit dem Extrusionswerkzeug in der Software eine Lippe und legten die Abmessungen in einem Dialogfeld fest. Zwei sekundäre Operationen definierten die Wandstärke und fügten eine Verrundung hinzu. „Funktionsmodellierung ist extrem effizient, um Kunststoffteile zu definieren“, sagt Lamit. „Der Designer kann sich darauf konzentrieren, wie er das Produkt funktional baut, anstatt sich in den Details des Verrundens und Abfasens zu verlieren.“ B Als nächstes erstellten die Schüler einen zentralen Griff und die Unterstützung dafür. Jede Extrusion war kleiner als die vorherige, wodurch ein Stufenpyramideneffekt entstand. Der obere war klein genug, um als Griff zu dienen. Für jede Extrusion verwendeten die Studenten ein Dialogfeld, um automatisch einen Entformungswinkel festzulegen, der das Entfernen aus einer Form erleichtert. C In der dritten Entwurfsphase drehten die Schüler das Modell, bis es auf dem Kopf stand, und erstellten dann sechs Taschen. Wenn das Modell auf die richtige Seite gedreht wird, ragen die Taschen um einen geeigneten Abstand heraus, um sechs Trinkgläser während des Spülens aufzunehmen. „Eine integrierte Pocket-Funktion in der Software ist selbstadaptiv, mit Filetieren, Runden und Schälen“, sagt Lamit. Mit dieser Funktion erstellten die Schüler ein Profil einer Tasche. Sie legten die Wandstärke und einen globalen Radius für die Verrundung und Verrundung am Boden der Tasche und an den Wänden fest und platzierten die Tasche auf der Skizze des Bodens. „Das Erstellen einer Tasche war ein Vorgang in einem Schritt“, sagt er. „Beim verlaufsbasierten CAD würde es mindestens vier Schritte benötigen.“ D Sobald die Tasche fertig war, wählten die Schüler die fertige Tasche aus und kopierten zwei zusätzliche Taschen daneben (in Orange dargestellt) entlang einer Seite des Griffs. Dann spiegelten sie drei Taschen auf die Unterlegscheibenbasis auf der gegenüberliegenden Seite des Griffs. An diesem Punkt war die Form der Unterlegscheibe vollständig. E Die Schüler fügten Ausschnitte für den Griff und Ausschnitte für den Ablauf in der Mitte und am Boden hinzu, damit das Wasser durch die Gläserspülmaschine laufen konnte. Ein Ausschnittwerkzeug machte dies zu einer einfachen Operation. F Die durch die Ausschnitte entstandenen neuen Kanten erforderten auch zusätzliche Verrundungen. G Sobald das Modell fertig war, passten die Schüler die Hintergrundfarbe und die Lichter auf dem Bildschirm an. Danach druckten sie einen Stereolithografie-Prototypen der Gläserspülmaschine. Gesamtzeit für die Erstellung des Designs von Anfang bis Ende: 7 Stunden.

„Funktionale Modellierung befreit den Designer von Problemen und Modellfehlern, die durch historische Abhängigkeiten verursacht werden“, sagt Lamit. „Es ist ein flexibleres Designtool als parametrisches CAD. Ich unterrichte seit 32 Jahren Zeichnen, 20 davon bei De Anza. Diese Software ist eines der am einfachsten zu lehrenden – oder zu lernenden – Modellierungswerkzeuge, die ich je gesehen habe.“

Neben der Gläserspülmaschine gehören zu den realen Designs seiner Klasse auch eine Fernsehfernbedienung und ein Handstaubsauger. In anderen CAD-Klassen führen solche komplexen Projekte im Allgemeinen zu einer Reihe von Modellfehlern und Störungen. Aber in dieser Klasse haben alle Schüler jede Aufgabe erfolgreich abgeschlossen. Dazu haben laut Lamit sicher das Lehrbuch und die Vorlesungen beigetragen, aber auch die Einfachheit der Software.

Seine Schüler stimmen zu. „Mehrere Funktionen von IX Design sind hilfreich für die Konstruktion von Formteilen“, sagt Gary Mahany, ein erfahrener Zeichner und CAD-Anwender, der an Lamits Kurs teilgenommen hat. „Mein persönlicher Favorit waren die Runden. Dieses System kann Rundungen innerhalb oder außerhalb eines Körpers ausbreiten und die Konstruktionszeit halbieren. Außerdem erzeugt die Rippenfunktion robuste Rippen mit weitaus weniger Regenerationsfehlern aufgrund von Geometrieänderungen als Rippenmodelle in historienbasiertem CAD.“

Lamit sagt: „Leute kommen aus der Industrie zurück, um CAD-Kurse zu belegen, damit sie einen Eindruck davon bekommen, was es da draußen gibt – um innovative Software und Konstruktionsanwendungen risikofrei zu erkunden, fernab von Kostensenkungs- und Termindruck . Auf dieser Ebene gab ihnen die Klasse alles, was sie wollten und noch mehr.“