Schneider, Thomas:

Konzeption eine 3D-CAD-Datenstruktur für eine benutzergerechte Handhabung von sehr großen, komplexen Baugruppen

Duisburg, Essen (2006), IV, 208 S.
Dissertation / Fach: Maschinenbau
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Lobeck, Frank (Doktorvater, Betreuerin)
Weber, Christian (GutachterIn)
Dissertation
Abstract:
In den letzten Jahren haben sich 3D-CAD-Systeme zunehmend von reinen Konstruktions­systemen hin zu integrierten Werkzeugen entwickelt, die den gesamten Konstruktionsprozeß unterstützen. Für das gemeinsame Datenmodell, bestehend aus Konstruktionsdaten und technologische Produktdaten, bedeutet dies einerseits höhere Anforderungen an Integrität und Assoziativität, andererseits die Notwendigkeit eines gezielten und kontrollierten Zugriffs auf Teileinheiten des Modells, die verschiedenen Anwendern und Applikationen zuzuordnen sind. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Entwicklung von Konzepten und Datenstrukturen, die bei der internen Datenverwaltung eines 3D‑CAD-Systems zum Tragen kommen. Dabei wird das Ziel verfolgt, durch Verfeinerung der Modellstruktur eine benutzergerechte Hand­habung großer Baugruppen zu ermöglichen, die heute wegen des hohen Datenvolumens und beschränkter Ressourcen nicht immer gewährleistet ist. Die Gegenüberstellung von Anforderungen für die Handhabung großer Baugruppen und von verfügbarer Funktionalität und Konzepten – erstere als Ergebnis theoretischer Betrachtungen zur Konstruktions­methodik und der Analyse praktischer Arbeitsweisen, letztere resultierend aus der Untersuchung marktbestimmender 3D-CAD-Systeme – deckt hauptsächlich Defizite in der derzeitigen Art der Integration von technolo­gischen Produktdaten auf. Daher wird das Konzept der Datenseparierung eingeführt. Dies beschreibt die weitere Unterteilung des Datenmodells jeder Komponente der Baugruppenstruktur in eigenständige Untereinheiten – sogenannte Subcluster – für deren strukturdefinierenden Anteil, deren geometrisches und graphisches Modell sowie jeweils eigene Untereinheiten für applikationsspezifische technologische Produktdaten. Dazu wird ein bislang verwendetes Konzept zur Gruppierung aller Informationen (Entities) einer Komponente zum Subcluster-Konzept weiterentwickelt. Die Unterteilung der Komponenten wird auf die Dateistruktur übertragen und führt dort zu einer entsprechend höheren Granularität. Mit Hilfe der Struktur-Subcluster kann ein sehr schlankes Gerüst – quasi das Rückgrat – einer Baugruppe aufgebaut werden, das bei Bedarf um beliebige Kombinationen weiterer Sub­cluster ergänzt wird. Zusammen mit der höheren Granularität der Dateistruktur ist damit der Brückenschlag zwischen einer hohen Integration der Applikations­daten und selektivem Zugriff darauf gelungen. Die Daten können in das CAD-Modell integriert werden und verfügen bei Bedarf über die volle Assoziativität. Als eigenständige Dateien, die optional geladen werden können, profitieren sie ebenso von der Möglichkeit des selektiven Zugriffs. Basierend auf dieser Technologie werden weiterführende Konzepte eingeführt, wie etwa die Darstellung von Lightweight-Modellen, der Aufbau aufgabenspezifischer Konstruktions­umgebungen oder der Vergabe von Zugriffsrechten auf Sub­cluster-Ebene zum Schutz von Kon­struk­tionsdetails. Die Realisierbarkeit und Produkttauglichkeit der Datenseparierung und des darunterliegenden Sub­cluster-Konzepts wurde mit der Implementierung wesentlicher Bestandteile in einem 3D-CAD-System unter Beweis gestellt. Gelegenheit zur weiteren Forschung bietet dagegen die Klärung der Frage, wie Assoziativität für absente Applikations­daten erhalten werden kann, die im Rahmen der Arbeit nur ansatzweise verfolgt wird.

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