CAD, CAE, CAM

Definition CAD, CAE, CAM

CAD, Computer-aided Design, steht für den Konstruktionsprozess mittels CAD-System. Von der ersten Skizze bis hin zum fertigen Design eines neuen Produktes, eines Gebäudes, eines einzelnen Bauteils oder auch eines Plans werden alle dafür notwendigen Schritte am Rechner ausgeführt.

CAE, Computer-aided Engineering, steht für die technische Unterstützung bzw. Simulation bei der Entwicklung von neuen Produkten, Bauteilen etc. Zur CAE zählen Kollisionsprüfungen und Ergonomieanalysen ebenso wie z.B. die thermische und elektromagnetische Simulation (FEM) oder die Strömungssimulation (CFD) sowie die rechnergestützte Qualitätssicherung CAQ, um nur einige Beispiele zu nennen. Produkte können mithilfe der CAE Software optimiert werden und gleichzeitig können Prozesse und Fertigungswerkzeuge validiert werden.

CAM, Computer-aided Manufacturing, steht für eine von der CNC-Maschine unabhängige Software, mit der der NC-Code für die Fertigung erstellt wird. Dies geschieht nicht in der Werkstatt direkt an der Maschine (WOP - Werkstattorientierte Programmierung), sondern bereits in der Arbeitsvorbereitung. Mithilfe des NC-Codes können z.B. 3D-Drucker angesteuert werden, die in der additiven Fertigung eingesetzt werden.

Die wichtigsten Datenformate bei CAD

In der Regel haben die einzelnen CAD-Systeme jeweils eigene Dateiformate. Diese Tatsache erschwert den Datenaustausch mit anderen Programmen. Im Laufe der Zeit haben sich deshalb systemneutrale Standardformate herauskristallisiert, die wir hier im Folgenden kurz vorstellen möchten.

• DXF
  Das DXF Format kommt in der Regel für den Datenaustausch für Zeichnungen zum Einsatz. Es wird als einziges Dateiformat von allen CAD-Systemen unterstützt und gilt als Industriestandard. Manche CAD-Software kann DXF-Dateien aber nur als 2D-Daten lesen und schreiben. Hierbei können Schraffuren, Bemaßungen etc. unter Umständen im Zielsystem nicht korrekt oder gar nicht dargestellt werden.
• IGES
  Das IGES (Initial Graphics Exchange Specification) Format ist ein neutrales Format für zweidimensionale Zeichnungen bis hin zu dreidimensionalen Modellen für Simulationen oder Fertigung. Die Datenspeicherung erfolgt in Entities. Ein geschlossener Flächenverband kann zusätzlich noch die Information „innen“ und „außen“ enthalten. Das Format löst immer mehr das VDA Format ab.
• STEP
  STEP (STandard for the Exchange of Product model data) ist ein Austauschformat für Geometriedaten, Baugruppenstrukturen, Folien, Ansichten und Produktdaten. Zeichnungsdaten können ebenfalls übertragen werden. STEP wird nicht von jeder CAD-Software unterstützt.
• STL
  STL-Schnittstelle (Standard Triangulation/Tesselation Language, auch SurfaceTesselation Language) ist eine Standardschnittstelle vieler CAD-Systeme. Die Oberfläche von 3D-Körpern wird mittels Dreiecksfacetten (Tessellation - englisch für Parkettierung) beschrieben. Diese Beschreibung der Modelloberfläche mit dem STL-Format stellt einen Industriestandard dar. Geometrische Informationen von 3D Modellen werden z.B. für die Fertigung mittels additiver Fertigungsverfahren bzw. 3D Druck bereitgestellt.
• VDA-FS
  VDA (Verband Deutscher Automobilbauer)-FS (Flächenschnittstelle) ist ein Austauschformat für Flächen. Über diese Schnittstelle können nur 3D-Informationen übertragen werden und keine Zeichnungsinformationen.
• IDF
  IDF, Intermediate Data Format, ist der Industriestandard für die Übergabe von Leiterplattendaten in andere CAD-Konstruktionsprogramme. Der Leiterkartendesigner kann die IDF-Daten dem Konstrukteur übermitteln, so dass dieser kontrollieren kann, ob die Leiterkarte bzw. deren Bauteile mit dem Gehäuse kollidieren.
• VRML97-ISO/IEC 14772
  ISO/IEC 14772, die Virtual Reality Modeling Language (VRML), ist ein Dateiformat, das 3D-Grafik und Multimedia integriert. Als Austauschformat zwischen CAD Programmen ist es weniger geeignet, kann aber für die Datenweitergabe aus einem 3D- CAD System an Animations- bzw. Renderingsoftware genutzt werden.
• IFC
  IFC (Industry Foundation Classes) ist ein Standard für Gebäudemodelle bzw. das Bauwesen. Er ist nach DIN ISO 16739 normiert und kann zukunftssicher den gesamten Lebenszyklus eines Objekts begleiten. Es können über das IFC Format Planungsdaten herstellerübergreifend und verlustfrei ausgetauscht werden. Die Daten können beispielsweise zu einem 3D-Modell zusammengeführt und dargestellt werden. Das IFC Format kann sämtliche wichtigen Information zu Fenster, Türen, Wandstärken oder Raumgrößen etc. umfassen.

Tipps und Frage-Anregungen für die Beurteilung von CAD, CAE und CAM Softwarelösungen

Zur Infografik

• Führen Sie vor der Softwareentscheidung eine gründliche Marktrecherche der potentiell geeigneten Lösungen durch. Unser Tipp: Greifen Sie dabei völlig unverbindlich auf unseren kostenfreien Recherche-Service zurück. Es werden weite Teile der Ausschreibung übernommen, potentielle Lösungen strukturiert darstellt und die Kommunikation mit den Anbietern dokumentiert!
• Beachten Sie die erhöhten Anforderungen an die Hardware und Hardwarekompatibilitäten. Besonders 3D-Funktionen erfordern meist hohe Rechenleistungen.
• Achten Sie auf gute Konnektivität innerhalb von Projektgruppen. So sollten beispielsweise Möglichkeiten der Entwurfsbereitstellung für eine bessere Zusammenarbeit und ein Sharing¹ innerhalb von Projektteams vorhanden sein sowie der Austausch über soziale Medien² unterstützt werden.
• Fragen Sie nach Werkzeugen für Modellimporte und deren Zusammenführung. Manche Hersteller bieten dazu sogenannte Importmodule an.

  Achten Sie dabei auf die Unterstützung von Importformaten wie z.B. Inventor (.ipt, .iam), SolidWorks (.sldprt, .sldasm), Catia V5 (.CATPart, .CATProduct), Solid Edge (.par, .asm), ACIS (.sat, .sab), Parasolid (.x_t, xmt_txt, .x_b, .xmt_bin), Pro/ENGINEER (.prt, .asm), AutoCAD (3D) (.dwg), Autodesk Inventor (.ipt .iam), Creo Parametric (.prt .asm).

• Achten Sie auf individuelle Anpassbarkeit, z.B. anpassbare und erweiterbare Multifunktionsleisten-Benutzeroberflächen oder Werkzeugleisten.
• Auch ein Aktionsrekorder für die Automatisierung von sich wiederholenden Aufgaben sollte existieren, für die Automatisierung sich wiederholender Aufgaben ohne zusätzlichen CAD-Manager.
• Fragen Sie auch nach vorhandenen Werkzeugen für die Umwandlung von Raster- in Vektordaten.
• Bietet das System Möglichkeiten illustrierte Zeichnungen sowie Renderings³ und 3D-Präsentationen zu erstellen?
• Klären Sie auch, ob 3D-Modellierungswerkzeuge mitgeliefert werden oder dazu Zusatzmodule bzw. Funktionsbausteine angeboten werden.
• Fragen Sie nach Skizzierungs- und Planungswerkzeugen, für z.B. Vorplanung mit Kostenschätzung, Entwurfsplanung, Kostenberechnung, Genehmigungsplanung, Ausführungsplanung.
• Klären Sie, ob Dokumentationswerkzeuge zum Beispiel für automatische Datenorganisation, Stücklistengenerierung, automatisierte Konstruktionsdokumentation vorhanden sind.
• Fragen Sie, ob sich Konvertierungen von DWG-Dateien aus AutoCAD-Anwendungen durchführen lassen.
• Prüfen Sie, ob das CAD-System auch als Baustein eines GIS-Systems eingesetzt werden kann, sofern Sie das CAD-System für die Stadtplanung einsetzen wollen.
• Prüfen Sie, ob die CAD-Software herstellerunabhängige, systemneutrale Datenformate wie z.B. IGES, VDA, STEP, IFC, STL oder VRML97-ISO/IEC 14772 sowie häufig verwendete Formate wie DXF, DWG und PDF lesen und erstellen kann.
• Wenn Sie nach der abgeschlossenen Konstruktion noch NC-Prgoramme für die Fertigung auf den Werkzeugmaschinen erstellen wollen, sollten Sie bei dem CAD / CAM System auf die vorhandenen Optionen für CAD- und NC-Daten achten.
• Achten Sie auf Teilebibliotheken und gute Suchfunktionen! Kurze Suchzeiten, die Suche über verteilte Ablageorte und Quellen sowie ein guter Überblick über die Vielfalt der Teile sind wichtig, wenn Sie hohe Teilestückzahlen verwalten.