Mit der Unterstützung von renommierten Werkzeugbaufirmen entwickeln wir mathematische Methoden und parametrische Modelle für komplexe Problemstellungen des Werkzeugbaus. Auf diese Weise gelingt es, Konstruktionen praxisnah abzubilden und zu automatisieren.

panelshop stellt mit seinen Speziallösungen eine ideale Ergänzung zu den etablierten CAD-Programmen dar. Modelldaten lassen sich über leistungsfähige Schnittstellen importieren und die erzeugten Elemente problemlos wieder exportieren.

Bitte klicken Sie auf einen der Untertitel der folgenden Speziallösungen, um mehr Informationen zu erhalten:

panelshop zeichnet sich ausserdem durch seine hohe Toleranz bezüglich der zu verarbeitenden Daten aus: Zu Beginn der Werkzeugkonstruktion im Automobilbau liegen die die 3D Bauteil- und Methodendaten oftmals nur vereinfacht und unvollständig vor. panelshop liefert tolerante und einfach zu bedienende Methoden, welche ein effizientes Arbeiten mit diesen unfertigen Daten ermöglichen.

Download panelshop Tools (PDF-Datei)

Die komplexen Basiskörper und die sehr aufwendigen Wirkflächen der Schneidwerkzeuge für Karosserieblech- und Kunststoffteile werden mit diesem Softwarebaustein automatisch erzeugt. Dafür wurden neue mathematische Lösungen entwickelt, um Offsets für räumliche Kurven und die dazwischen aufgespannten Flächen zu berechnen.

Vorteile

• Die bisherige segmentierte und sehr aufwendige manuelle Konstruktionsweise entfällt vollständig, der Arbeitsaufwand wird um ca. 95% reduziert. Für die Erzeugung der Schneidwerkzeuge der im Bild gezeigten Porsche Seitenwand wurden z.B. 2 Stunden benötigt (vorher 40 Stunden).

• Neben den Gusskörpern werden auch die aktiven Flächen, welche zur Fräsbearbeitung benötigt werden, automatisch erzeugt. Vier verschiedene parametrische Profile der Wirkflächen wurden implementiert, um alle verschiedenen Richtlinien zu erfüllen: "V"-, "Doppel V"-, "Gerade"- und ein "Stufen"- Profil.

• Um den Bedingungen der Fertigung zu genügen, werden die aktiven Flächen automatisch auf Kollision und Hinterschnittigkeit geprüft und korrigiert.

• Die optimale Grösse der resultierenden Gusskörper und die ebenfalls optimal angepassten Wirkflächen minimieren die benötigte maschinelle Bearbeitungszeit erheblich.

• Durch die automatische Vorgehensweise wird die Qualität der Ergebnisdaten gesichert: Übermasse werden auch in komplexen geometrischen Bereichen automatisch eingehalten, Wirkflächen werden immer nach dem gleichen Schema ausgeführt.

• Einfache Bedienung, Schulungsaufwand weniger als 4 Stunden.

Abfalltrenner entlang scharfkantiger Grundkurve (90° Knick), Oberteil (li) Unterteil (re)

• Einsatz des Schneidleistenmoduls TSE in der Prozesskette des Audi-Werkzeugbaus, Johannes Möller, AUDI AG.

• Erfahrungsbericht zur betrieblichen Einführung von TSE bei Bm Form Tec GmbH, Thorsten Kownatzki, BM FORM TEC GmbH.

Die Basiskörper der Formwerkzeuge für Karosseriebleche werden mit diesem Softwaremodul automatisch erzeugt. Die Konstruktion der Formbacken verläuft entlang zweier 3D-Kurven, wodurch sie sich erheblich von der Konstruktion der Schneidmesser unterscheidet. Neue mathematische Methoden wurden ausserdem zur Konstruktion von tangentialen Verlängerungen und partiellen Offsets implementiert (s.u.).
Vorteile

• Der Arbeitsaufwand konnte auch hier um mehr als 95% reduziert werden.

• Die optimale Grösse der Gusskörper minimiert auch hier die maschinelle Bearbeitungszeit erheblich.

• Durch die automatische Vorgehensweise wird die Qualität der Ergebnisdaten gesichert: Übermasse werden auch in komplexen geometrischen Bereichen automatisch eingehalten.

• Einfache Bedienung, Schulungsaufwand ca. 2 Stunden.

Werkzeugoberteil: Die Konstruktion verläuft entlang zweier 3D-Kurven. Kurve A wird zumeist aus den virtuellen Kanten entlang von Bauteil-Verrundungen zusammengestellt. Kurve B gibt den Bauteilrand wieder.

Querschnitt des Oberteils, Kurven A und B sind als Schnittpunkte dargestellt

Für die Formwerkzeuge wurden zwei weitere komplexe Flächenfunktionen entwickelt:

• Tangentiale Verlängerung des Bauteilrandes (vgl. Skizze). Der Bauteilrand (Randkurve B) wird automatisch um ein konstantes Mass nach aussen verlängert.

• Offsetfläche (vgl. Skizze). Aus der Kombination der Flächenverlängerung und den gegebenen Bauteilflächen werden für den benötigten Gusskörper automatisch Offsetflächen zur Sicherstellung eines konstanten Gussübermasses berechnet.

Auto SBC steht für "Automated Springback Compensation" (Automatische Rückfederungs-Kompensation). Mit diesem Modul lassen sich gegebene Spline-Flächen auf deren deformierte Netz-Oberfläche transformieren. Neben der Rückfederungskompensation können auch andere ähnliche Aufgaben bearbeitet werden (wie z.B. die Kompensation von elastischen Werkzeugverformungen).

Vorteile

• Der Ablauf ist vollständig automatisiert. Es müssen lediglich die entsprechenden Dateien eingelesen werden.

• Minimaler Berechnungszeit. Für die Flächenerzeugung des im Film gezeigten Beispiels (Frontklappe von DaimlerChrysler) werden 13 min benötigt

• Hohe Qualität der Flächendaten: Genaue Abbildung des deformierten Netzes. Auf "Skinfähigkeit" (Übergangstoleranz von 0.01 mm) optimiertes Flächenmodell.

• Fixierte, in der Simulation nicht optimierte Flächen, werden auch nicht verändert.

• Symmetrie wird unterstützt.

• Durch leistungsfähige Extrapolation auch gute Anwendbarkeit auf Ergebnisse aus Spring-Forward-Analysen.

• Die Bedienung ist sehr einfach, eine halbstündige telefonische Einweisung reicht aus.

• Die einzelnen Verschiebungsvektoren müssen nicht exakt auf den gegebenen CAD-Flächen liegen.

• Das Feld der Verschiebungsvektoren darf inhomogen sein und beliebige Löcher aufweisen. In diesem Fall wird zwischen den vorhandenen Vektoren interpoliert.

• Die Verschiebungsvektoren können auch durch eine Spring-Forward-Analyse berechnet worden sein und nur im Bereich des Fertigteils zur Verfügung stehen. Die äusseren Flächen der Ziehanlage werden kompensiert, indem mit einem leicht abklingenden Transformationsfeld extrapoliert wird.

Um im Frühstadium der Werkzeugkonstruktion effizient mit der Gussmodell-Konstruktion beginnen zu können, lassen sich Offsetflächen für Wandstärken in der Grössenordnung von 50 mm und so genannte 0-Flächen berechnen. Für kleine Offset-Abstände in der Grössenordnung der Materialstärke wurde ebenfalls eine Methode implementiert. Das oberer Bild zeigt eine Offsetfläche (60 mm Offsetabstand) für eine Seitenwand.

Vorteile

• Vollautomatisch, sehr einfache Bedienung

• Robust im Bezug auf Löcher und Unstetigkeiten im Modell

• Erzeugung minimaler Datenmengen

• Automatische Berechnung einer Nullfläche (Offsetabstand = 0 mm, siehe Bild unten)

• Verwendung von Netzdaten, z.B. aus DIEDESIGNER (AUTOFORM) oder PAM-DIEMAKER (ESI-GROUP) oder ähnlichen Programmen möglich.

0-Fläche und 60 mm Offset nach innen

Die CAD-Modelle von Karosserieblechteilen werden in der Regel nicht parametrisch konstruiert. Das liegt daran, dass die Flächendaten mit "nicht parametrischen" Systemen aus Scan-Daten abgeleitet werden. Basisflächen, die bis zu den virtuellen Kanten heranreichen (auch als theoretisches Ecken bezeichnet) liegen deshalb im Datenmodell meist nicht vor.

Für verschiedene Belange der Werkzeugkonstruktion wird der virtuelle Verlauf der Kanten benötigt, ausserdem die bis zur virtuellen Kante verlängerten Basisflächen. Eine ähnliche Aufgabe in diesem Kontext besteht in der Verkleinerung von Verrundungsradien. So genannte "Freimachungen" in Stempel und Matrize werden auf diese Weise realisiert.

Vorteile

• Extrem einfache, intuitive Handhabung. Alle Funktionen sind vollautomatisch.

• Tangentenstetige Verknüpfung der einzelnen Kurvensegmente zu einer zusammenhängenden virtuellen Kante

• Verkleinerung von Radien über ein Verband von Verrundungsflächen

Zur Ermittlung von Beschnittkurven auf Ziehanlagen wird in der Konstruktion als erste Nährung eine Abwicklung der Flanschflächen des Fertigteils vorgenommen. Dieser Arbeitsschritt ist bei Verwendung von Standard CAD-Systemen heute immer noch sehr zeitaufwendig.

Mit diesem Modul bietet panelshop eine rein geometrisch basierte Lösung an: Die Aussenkontur des Flansches wird entlang planarer Schnitte auf die entsprechenden Trägerflächen des Ziehmodells abgewickelt. Als Resultat wird sowohl eine Spline-Kurve als auch eine Punktefolge der abgewickelten Kurve ausgegeben.

Vorteile

• Sehr einfache Bedienung. Es ist keine besondere Einweisung erforderlich.

• Kurze Rechenzeiten

3D Punkt- oder Netzdaten lassen sich mit diesem Modul in Spline-Flächen umwandeln. Der Aufwand konnte auf das einfache Skizzieren weitläufiger Flächenränder reduziert werden. Dazu werden getrimmte Flächen verwendet, was eine absolute Innovation im Bereich der Flächenrückführung darstellt.

Vorteile

• Extrem einfache Handhabung - es sind nur Kurven auf dem Punktnetz zu skizzieren.

• Leistungsfähiger Healing-Algorithmus stellt die Stetigkeiten des Flächenmodells automatisch ein.

• Hohe Flexibilität: Die Verwendung von getrimmten Flächen ermöglicht es, die Berandung der Flächen durch beliebig viele Kurven zu definieren.

• Hohe Flexibilität: T-Stösse erlauben es, die Aufteilung der Flächen lokal der zu erzeugenden Geometrie anzupassen.

• Möglichkeit, an bereits bestehende Flächen tangential anzukonstruieren

Mit dem integrierten Flächen-Vernetzer können beliebige Spline-Flächen vernetzt werden. Die erzeugten Netzdaten lassen sich mit FEM-spezifischen Standard-Schnittstellen herausschreiben (siehe Daten-Konverter).

Für das Rohrbiegen wurde ausserdem ein spezieller Vernetzer entwickelt.

Rohrvernetzer: Liest die gleichen Input- Daten wie eine Biegemaschine, die Poly-linie und die Radien

Zusätzlich zu den Parametern für die Biegemaschine legt der Benutzer die Netzfeinheit fest, um ein prozess-angepasstes Netz zu generieren. Für die Rohrvernetzung sind keine Spline-Flächen als Eingangsdaten notwendig.

Vorteile

• Extrem einfache Handhabung

• Sehr robust

panelshop verwendet den CAD-Kern ACIS und auch die CAD-Konverter von SPATIAL. SPATIAL ist ein Unternehmen von DASSAULT SYSTEMS.

Zum Einlesen und Schreiben verschiedener Datenformate sind zurzeit folgende Schnittstellen verfügbar:

• CAD-Konverter: IGES, VDA, STEP, SAT, CATIA V4, CATIA V5 (UG und PROE auf Anfrage)

• Netz-Konverter: STL, WRL, PAMSTAMP, AUTOFORM, ANSYS, LS-DYNA, NASTRAN