KONSTRUKTION und Entwicklung

Darunter versteht man einen kooperativen und kreativen Prozess zur Problemlösung, durch den aus Konzeptentwürfen physische Produkte werden. Es sind Fachwissen und Erfahrung erforderlich, um sicherzustellen, dass das Endprodukt die Erwartungen des Kunden und seinen Zweck erfüllt und gewinnbringend hergestellt werden kann.

Beispiele für Konstruktion und Entwicklung sind unter anderem Bauwesen und Tiefbau/Infrastrukturbau, Industrieanlagenplanung und Konsumgüterdesign (Englisch) sowie Materialfertigung und -verarbeitung. Zu den Berufen im Bereich Konstruktion und Entwicklung zählen Industriedesigner, Maschinenbauingenieure, Elektrotechniker oder Elektroniker, Simulationsspezialisten, CAD-Konstrukteure und CAD-Zeichner.

Ein Konstrukteur nutzt mathematische und physikalische Prinzipien, Branchenwissen und spezielle Software, um Probleme zu lösen und aus einer Idee in der Konzeptphase einen detaillierten Entwurf zu entwickeln. Der detaillierte Entwurf muss bestimmte Anforderungen erfüllen und profitabel umsetzbar sein. Er wird Projektbeteiligten beispielsweise in der Fertigung und der Beschaffung über ein CAD-Modell (Computer-Aided Design), technische Zeichnungen, eine Stückliste und eine Spezifikation übermittelt. Der Entwicklungsprozess für technische Entwürfe erfordert Zusammenarbeit und kann mehrere Fachbereiche umfassen, darunter Industriedesign, mechanische, elektrische und elektronische Konstruktion, und beinhaltet auch Feedback von Kunden, Lieferanten, Fertigung und Projektmanagement.

Die Konstruktion und Entwicklung ist für den Erfolg von in der Produktentwicklung tätigen Unternehmen von entscheidender Bedeutung. Das Ziel von Konstruktion und Entwicklung besteht darin, sich auf eine Produktlösung zu einigen, von der sowohl die Kunden als auch das Unternehmen profitieren. Die Entwicklung von Produkten unterliegt gewissen Einschränkungen hinsichtlich Budget, Konstruktionskapazitäten und Produkteinführungszeit. Der Konstruktionsprozess verläuft iterativ und zyklisch, wobei die Ideen mehreren Prototypen- und anderen Tests, Bewertungen und Überarbeitungen unterzogen werden, bis das endgültige Design als optimal und zuverlässig genug für die Produktion angesehen wird. Der Konstruktions- und Entwicklungsprozess beginnt mit der Definition des Problems. Anschließend werden mögliche Lösungsideen zusammengetragen, bevor Prototypen erstellt, getestet, Feedback eingeholt und bewertet wird, ob die Problembeschreibung weiter verfeinert werden kann, ob die vorgeschlagenen Lösungen abgelehnt oder akzeptiert werden sollen oder ob die Lösungen durch einen weiteren Entwicklungszyklus verbessert werden können.

Konstruktions- und Entwicklungssoftware unterstützt die Produktentwicklung durch die Automatisierung von Aufgaben und durch Datenmanagementfunktionen. Beispiele für Software für die Produktentwicklung sind Systeme für Produktdatenmanagement (PDM) (Englisch), Product Lifecycle Management, Computer-Aided Design (CAD) und Computer-Aided Engineering (CAE).

Der Zweck von CAD-Software ist die Erstellung eines virtuellen 3D-Modells eines Produkts oder einer Maschinenkonstruktion mit zugehörigen Daten wie technischen Zeichnungen und Stücklisten. Konstrukteure verwenden ein CAD-Modell als Grundlage für CAE (Computer-Aided Engineering), um zu beurteilen, ob die vorgeschlagene Lösung den vorgesehenen Zweck erfüllt. CAE-Simulationssoftware für die Konstruktion umfasst Finite-Element-Berechnung (FEM) und numerische Strömungsmechanik (CFD). CAD-Software wird verwendet, um praktisch alles zu entwerfen, was uns umgibt, von Straßen und Brücken über Gebäude, Autos und Flugzeuge bis hin zu Ihrer Kleidung und den Produkten, die Sie täglich verwenden, darunter auch zur Verarbeitung von Nahrungsmitteln und Wasser sowie zur Energieversorgung.

Unternehmen, die Industrie- und Konsumgüter herstellen, spüren den Druck, innovative Lösungen bereitstellen zu müssen, um den Kundenansprüchen gerecht zu werden, und diese Lösungen auf den Markt zu bringen, bevor es der Konkurrenz gelingt. Der Schlüssel zu einer erfolgreichen Produktentwicklung liegt in der Konstruktionsplanung, die sicherstellt, dass die Produkte nicht nur die Kundenanforderungen erfüllen, sondern auch den Gewinn für das Unternehmen steigern. Die Entscheidungen, die während der Produktentwicklung getroffen werden, können sich auf die Qualität, die Komponenten, die Materialien, die Fertigungsprozesse und die Benutzerfreundlichkeit des Produkts während seines gesamten Lebenszyklus auswirken. Konstruktions- und Entwicklungssoftware wie CAD (Computer-Aided Design) und CAE (Computer-Aided Engineering) automatisieren Konstruktionsprozesse und die Verwaltung von Daten-Insights und ermöglichen Konstrukteuren und Ingenieuren, zeitnahe und effektive Entscheidungen zu treffen, die den Erfolg des Produkts steigern, die betriebliche Effizienz verbessern und die Markteinführung beschleunigen.

Konstruktions- und Entwicklungssoftware unterstützt Produktentwicklungsteams durch die Automatisierung von Prozessen und die Verwaltung von Daten-Insights, um die Gesamtentwicklungszeit bei gleichzeitiger Wahrung der Prozessqualität zu reduzieren. Zu den zentralen Funktionen und Merkmalen von CAD-Software für die Konstruktion und Entwicklung zählen:

• 3D-Modellierung von Bauteilen und Baugruppen zur Konzeptualisierung der physischen Bemaßungen und räumlichen Beziehungen des Entwurfs
• Spezialisierte Funktionen mit zugehörigen CAD-Bibliotheken zur Automatisierung von mechanischen und elektrischen Konstruktionselementen (Englisch) wie Wellen und Zahnrädern, Schraubenverbindungen, Blech, Schweißnähten, Strukturen, Rohrstrecken und elektrischen Kabelbäumen
• Funktionen zum Erstellen technischer 2D-Zeichnungen oder modellbasierter 3D-Anmerkungen, um genaue Informationen an die Fertigung zu übermitteln, einschließlich Materialien, Oberflächen, Fertigungstechniken, Bemaßungen und Toleranzen
• Präsentations- und Rendering-Werkzeuge zur Erstellung fotorealistischer Bilder und Animationen des Entwurfs, um Montageanweisungen zu kommunizieren oder Materialien für Vertrieb und Marketing zur Verfügung zu stellen
• Simulationsfunktionen zur Berechnung von Spannung, Schwingung oder Flüssigkeitsströmung oder Werkzeuge für generatives Design zur Automatisierung der Konstruktion von Komponenten basierend auf Lastbedingungen.
• Die Funktion zur Stücklistenverwaltung erstellt automatisch eine Liste der Komponenten, die zu beschaffen oder zu fertigen sind, und unterstützt die Massenbestellung von Rohmaterialien.
• Software-Funktionen zur Automatisierung von nachgelagerten Fertigungsaufgaben wie Verschachteln von Bauteilen auf Rohmaterialien (Englisch) oder Computer-Aided Manufacturing (CAM), einschließlich 3D-Druck (additive Fertigung) und numerische Computersteuerung (CNC; subtraktive Fertigung)
• Funktionen für das CAD-Daten- und Prozessmanagement unterstützen Sie bei der gleichzeitigen Bearbeitung, bei der Verfolgung von Aufgaben, bei der Prüfung von Informationen aus Entwurfsprüfungen und bei der Verwaltung von Änderungsaufträgen.

Autodesk unterstützt innovative Köpfe mit Konstruktions- und Fertigungstechnologien für Produktentwicklung und Konstruktion und stattet Kunden mit den Funktionen aus, die sie für eine reibungslose projekt-, fachbereichs- und branchenübergreifende Zusammenarbeit benötigen. Die Autodesk-Software für Konstruktion und Entwicklung enthält die Product Design & Manufacturing Collection mit:

• Autodesk Inventor, einer professionellen Software für Produktentwicklung und mechanische 3D-Konstruktion, Simulation, Visualisierung und Dokumentation
  • Inventor Nastran, einer in CAD eingebetteten Software für die Simulation von nichtlinearer Spannung, thermischer Spannung, Vibration und Ermüdung
  • Inventor Tolerance Analysis, einer Software für die Toleranzstapelanalyse zur Bewertung der Auswirkungen von Bemaßungsabweichungen
  • Inventor Nesting, einer True-Form-Verschachtelungssoftware für Inventor zur Optimierung der Ausbeute aus Rohmaterial
  • Inventor CAM, einer integrierten 2,5- bis 5-Achsen-CAD/CAM-Lösung für Inventor
• Vault, einer Produktdatenmanagement-Software zur Verwaltung von Konstruktionsdateien
• AutoCAD , einer 2D- und 3D-CAD-Software mit branchenspezifischen Werkzeugen
• Factory Design Utilities, einer Software für die Fabrikplanung zum Konzipieren, Planen und Umsetzen eines effizienten Produktionslayouts
• Navisworks Manage, einer Software zur Überprüfung umfangreicher Konstruktionen mit Kollisionserkennung und Planungsfunktionen
• ReCap Pro, einer Software und Services für Realitätserfassung und 3D-Scans
• 3Ds Max, einer Software für Rendering und Animation in 3D zur Konstruktionsvisualisierung
• Fusion 360, einer cloudbasierten CAD-/CAM-/CAE-Software für Produktentwicklung und Fertigung
• Fusion 360 Manage mit Upchain, einer cloudbasierten PLM- und PDM-Lösung, die Ihre Daten, Personen und Prozesse auf einfache Weise verbindet
• Design Review: Mit dem kostenlosen DWG CAD-Viewer Design Review können Sie 2D- und 3D-Dateien ansehen, markieren, drucken und Änderungen daran nachverfolgen – ohne die ursprüngliche Designsoftware.

Software-Anwendungen in Konstruktion und Entwicklung unterstützen die Produktentwicklung durch die Automatisierung von Aufgaben und Datenmanagement. Die bei der Konstruktion und Entwicklung generierten Daten spielen eine entscheidende Rolle bei nachfolgenden Aktivitäten im Produktlebenszyklus, wie Beschaffung, Fertigung, Inbetriebnahme und Support. Es ist wichtig, dass die von den Konstruktions- und Entwicklungsanwendungen erstellten Daten nahtlos in andere Unternehmenssysteme integriert werden.

Anwendungen für Konstruktion und Entwicklung wie CAD (Computer-Aided Design) und CAE (Computer-Aided Engineering) lassen sich in Software für Produktdatenmanagement (PDM) integrieren, um den Zugriff auf die Dateien zu verwalten und zu steuern. So wird sichergestellt, dass die richtigen Personen zum richtigen Zeitpunkt auf die richtigen Daten zugreifen können. PDM-Software unterstützt PLM-Software (Product Lifecycle Management) bei der Verwaltung von Konstruktions- und Entwicklungsprozessen, wie z. B. der Einführung neuer Produkte (NPI), der Stücklistenverwaltung und der Qualitätskontrolle. Die CAD-Software lässt sich auch in CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing) integrieren, die 2D- und 3D-CAD-Daten zur Erstellung von CNC-Werkzeugwegen (Computer Numerical Control) oder Schnittmustern für den 3D-Druck verwendet. Die Integration von CAD und CAM mit Manufacturing Execution Systems (MES) ermöglicht eine effiziente Überwachung, Nachverfolgung und Steuerung der Fertigungsprozesse. Um Produktentwicklungsdaten weiterzugeben, die im gesamten Unternehmen benötigt werden, können Konstruktions- und Entwicklungsanwendungen in Geschäftssysteme integriert werden, beispielsweise in Anwendungen für die Materialbedarfsplanung (MRP) oder ERP-Software (Enterprise Resource Planning).