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29.06.2011

Konstruieren am laufenden Band

3D-CAD-Konstruktion von spezifischen Bauteilen aus GFK-Rohren

Mit der Herstellung von GFK-Rohren ist für die Amitech Germany die Arbeit noch nicht erledigt. In der Regel müssen auch gebogene Rohrabschnitte, Abzweigungen oder Schächte aus geraden Rohrteilen konstruiert und gebaut werden. Nach einem Benchmark bei dem Rohrhersteller wird jetzt in drei Werken einheitlich eine 3D-CAD-Software zur Konstruktion eingesetzt.

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Die Amitech Germany in Mochau nahe Dresden ist ein Unternehmen der saudi-arabischen Amiantit-Gruppe, eines Weltmarktführers in der Rohrtechnologie und Rohrfertigung. Die GFK-Rohre werden unter dem Markennamen Flowtite in mehreren Werken rund um die Welt gefertigt, in Europa in Werken in Polen, Spanien, der Türkei und in Deutschland. Die Rohre haben einen Durchmesser von 10 cm bis 3 m. Die kleineren Rohre mit Nenndurchmessern zwischen 100 und 250 mm werden auf einem rotierenden Festkern gewickelt, Rohre mit einem Innendurchmesser zwischen 250 und 3.000 mm dagegen in einem sehr interessanten Verfahren mit „wanderndem" Wickelrohr gefertigt. Eingesetzt werden die Rohre vor allem als Leitungssysteme für Wasser- und Abwasser, aber auch für Luft und Abgase. In der Regel erreichen diese GFK-Rohrleitungssysteme eine längere und effektivere Nutzungsdauer bei niedrigeren Betriebs- und Wartungskosten als Systeme aus klassischen Rohrmaterialien und meistens auch niedrigere Investitionskosten.
Die Konstruktionsarbeit, für den Einsatz eines 3D-CAD-Systems bei dem Rohrhersteller rechtfertigt, fällt bei der Konstruktion von Schächten, Wasserbehältern und Abzweigungen an. Dabei geht es aber nicht nur um den eigentlichen Schacht, sondern auch um die darin angeordneten Verrohrungen, Leitern und anderen Einbauten, die kollisionsfrei und optimal positioniert werden müssen. Weiterhin wird die Software benötigt, wenn eine Ausschreibung ursprünglich auf Rohrleitungssysteme aus Stahl oder Beton ausgelegt war; dann müssen verschiedene Rohrleitungsbereiche angepasst werden, beispielsweise die Radien, in denen die Rohre verlegt werden.

Nach einem Benchmark fiel die
Entscheidung für ein 3D-CAD-System

In den Konzernunternehmen wurden zur Konstruktion dieser Bauteile zunächst unterschiedliche CAD-Systeme eingesetzt. Amitech arbeitete von Beginn an mit einem 2D-System und später mit dem 3D-Nachfolger von diesem Software-Hersteller. Die spanischen Kollegen arbeiteten dagegen bereits seit einigen Jahren mit der 3D-CAD-Software Creo Elements/Pro (früher Pro/Engineer) von Inneo Solutions und hatten damit beste Erfahrungen gesammelt, während die polnische Niederlassung ein weiteres 3D-CAD-System einsetzte. Um herauszufinden, welches der Systeme für die Konzernanforderungen am besten geeignet ist, beschlossen die CAD-Verantwortlichen dieser drei Standorte, die drei vorhandenen Systeme in einem Benchmark miteinander zu vergleichen. Aufgrund der Ergebnisse des Benchmarks und der guten Erfahrungen in Spanien entschied man sich dann 2009, an allen drei Standorten Creo Elements/Pro von Inneo Solutions einzuführen. Die Software-Instatallation umfasst vier Lizenzen, eine weitere soll demnächst angeschafft werden.
Amitech arbeitet sehr rege mit Bibliotheken, beispielsweise für Leitern und andere Einbauteile. Olaf Niekrawietz, Senior Application Engineer, erläutert dies: „Derzeit hat jedes Unternehmen ein eigenes Datenverwaltungswerkzeug. In Zukunft wollen wir die Bibliotheken in Zusammenarbeit mit den spanischen und polnischen Kollegen über ein einheitliches PDM-System verwalten, sind aber derzeit noch dabei, die Datenstrukturen zu definieren. Dabei müssen die unterschiedlichen Anforderungen berücksichtigt werden; im Kanalrohrleitungsbau werden komplexe Schächte und Trinkwasser-Hochbehälter konstruiert, während im Industrierohrleitungsbau die Festigkeit der Rohrleitungen im Vordergrund steht und viele FEM-Analysen gemacht werden. Dies erfordert unterschiedliche Datenstrukturen, so dass ein für alle Werke sinnvoller Kompromiss gefunden werden muss."

Schnelle und fehlerfreie Konstruktion mithilfe einer 3D-CAD-Software

Trinkwasserbehälter und Schächte mit ihren Einbauten sind oft sehr komplexe Gebilde, so dass sich der Einsatz eines 3D-Systems lohnt, weil damit Kollisionen innerhalb der Konstruktion schnell erkannt werden können. Die Konstrukteurin Heike Langer beschreibt die konstruktiven Arbeiten so: „Bei uns gibt es kein Projekt ohne Änderungen, im Verlauf der Planung werden Zu- und Abläufe immer wieder verändert oder verlegt, auch die Einbauten in den Schächten können verändert werden. Bis zu zehn Änderungen an einem Projekt sind keine Ausnahme. Das kostete im 2D-System nicht nur Zeit, sondern erhöhte auch die Fehleranfälligkeit, wenn man etwa einen Ablauf in einem Behälter verschob und durch die fehlende dritte Dimension nicht bemerkte, dass der Ablauf nun nicht mehr an der tiefsten Stelle saß." Diese Probleme hat die Konstrukteurin nun nicht mehr: „Durch die Parametrik von Creo Elements/Pro und die dreidimensionale Darstellung sind Änderungen heute schnell und fehlerfrei einzubringen. Wir haben zum Glück langjährige Erfahrung und kennen die neuralgischen Punkte, so dass wir schon beim Aufbau der Modelle darauf achten, dass Änderungen in diesen Bereichen einfach zu bewerkstelligen sind. Lediglich bei der Zeichnungsableitung muss noch etwas Arbeit investiert werden, weil oft die Maße nicht mehr richtig referenziert sind."
Ein weiterer und ganz wichtiger Gesichtspunkt ist die Visualisierung der Konstruktionen, wenn auch nicht unbedingt für die Konstrukteure. „Wenn ein Ingenieurbüro beispielsweise unsere Konstruktionen einer Stadtverwaltung präsentieren muss, da ist ein 3D-Modell von uns wesentlich praktischer und verständlicher als Zeichnungen." fährt Langer fort.

Hohe Leistungsfähigkeit in der
Konstruktion durch guten Service

Die Effizienzpotenziale einer Software liegen jedoch nicht allein in der Software selbst, sondern vor allem bei denen, die damit arbeiten. Der Software-Hersteller hält dafür eine Hotline vor, die die Konstrukteurin Langer auch nutzt, wenn es doch Fragen gibt. „Mit der Hot-line habe ich sehr gute Erfahrungen gemacht, ich bekam immer schnelle und kompetente Hilfe." Gut sind nach Langers' Meinung auch die Workshops, auf der auch Neuheiten vorgestellt werden. „Dort haben wir und unsere spanischen sowie polnischen Kollegen beispielsweise die Modell-Konfigurationsoberfläche Model UI aus den Inneo-eigenen Startup-Tools entdeckt, mit dem wir Standardschächte automatisch generieren möchten." Damit ist es möglich, beispielsweise einen Schacht mit drei Abgängen vorzudefinieren und später wieder aufzurufen. Aufbauend auf diesem Modell werden einzelne Parameter variiert oder Modelle relativ leicht ausgetauscht. Damit wird automatisch die Gesamtkonstruktion angepasst. Aus der Gesamtkonstruktion werden dann beziehungsgesteuert die Zeichnungen und Stücklisten selbstständig erzeugt.
Die bisherigen Erfahrungen mit der neu eingeführten 3D-CAD-Software fasst der Senior Application Engineer Niekrawietz dann so zusammen: „Anfangs war die Arbeit mit dieser neuen Konstruktionssoftware eine Umstellung, aber der Reiz des Neuen und vor allem die großen Vorteile, die uns unser heutiges System bringt, haben die Anwender schnell überzeugt. Die vielen Änderungen, die bei unseren Projekten auftreten, haben ihren Schrecken verloren, Kollisionen werden schnell entdeckt. Unsere Kunden verstehen durch die 3D-Ansichten viel besser, was wir entwickelt haben. Und in Zukunft werden wir damit sicher noch effizienter werden."

Kosteneffizienz
Weniger Fehler durch 3D-CAD

Trinkwasserbehälter und Schächte aus GFK nebst ihren Einbauten sind oft komplexe Gebilde. Deshalb lohnt es sich eine 3D-CAD-Software einzusetzen, mit der Kollisionen innerhalb der Konstruktion schnell erkannt werden. Das ist vor allem dann wichtig, wenn im Verlauf der Planung Zu- und Abläufe mehrfach verändert oder verlegt oder auch die Einbauten in den Schächten verändert werden müssen. Bei der früheren Planung mit einem 2D-System kostete dies Amitech Germany nicht nur viel Zeit, sondern erhöhte auch die Fehleranfälligkeit. Diese Probleme hat der GFK-Hersteller jetzt nicht mehr: Durch die Parametrik der neu eingeführten 3D-CAD-Software und die dreidimensionale Darstellung sind Änderungen heute schnell und fehlerfrei einzubringen. Außerdem verstehen die Kunden von Amitech Germany durch die 3D-Ansichten viel besser als früher, was konstruiert wurde.

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