CAx, CAD, CAM, FEM, DMS – das erinnert fast an das Lied mfG von den Fantastischen Vier. Auch in der Industrie kann man sich vor Abkürzungen aus dem digitalen Zeitalter kaum retten. Doch was steht eigentlich hinter den Abkürzungen? Was sind z.B. CAD Daten und welche Bedeutung haben diese für die Industrie?
Definition: Wofür steht die Abkürzung CAD?
Die Abkürzung „CAD“ steht für Computer Aided Design, also das Designen und Erstellen von Zeichnungen und geometrischen Modellen eines Produktes mit der Unterstützung von Computerprogrammen – auch CAD-Programme genannt. Doch es gibt noch mehr rechnergestützte Systeme und Prozesse in der Produktentwicklung und Fertigung, sogenannte „Computer Aided x“, kurz CAx.
Definition: Wofür steht CAx?
Unter der Abkürzung CAx werden alle rechnergestützten Technologien zusammengefasst, die in der fertigungsbezogenen angewandten Informatik, im Product Lifecycle Management (PLM) und der Produktionswirtschaft verwendet werden. Das „x“ steht hier als Platzhalter für verschiedene Buchstaben bzw. Technologien. Unter anderem sind zu nennen:
- CAD: computer-aided design – rechnergestützte Konstruktion
- CAE: computer-aided engineering – rechnergestützte Entwicklung
- CAM: computer-aided manufacturing – rechnergestützte Fertigung
- CAP: computer-aided planning – rechnergestützte Planung
- CAPP: computer-aided process planning – rechnergestützte Fertigungsplanung
- CAQ: computer-aided quality assurance – rechnergestütztes Qualitätsmanageme
Der Produktlebenszyklus beginnt mit den CAD-Daten
Richtig gehört! Auch Produkte haben in der heutigen Zeit einen Lebenszyklus. Jedem ist klar, dass in Industrieunternehmen die verschiedensten Produkte gefertigt werden. Was viele aber nicht wissen: Der Produktlebenszyklus von fast jedem Produkt, welches auf dem Schreibtisch, in der Wohnung oder im Einkaufsladen zu finden ist, beginnt schon mit der Erstellung der CAD-Daten. Während die Ingenieur:innen und technischen Zeichner:innen früher noch an einem Zeichenbrett standen und in akribischer Handarbeit Zeichnungen erstellt haben, gibt es dafür heutzutage unzählige CAD-Programme, die die Arbeit immens erleichtern. Doch was sind überhaupt CAD-Daten? Was für die Konstruktion selbstverständlich ist, wirft bei den Kollegen:innen aus anderen Abteilungen oft Fragen auf.
Was sind CAD-Daten?
Der Begriff CAD-Daten ist ein Sammelbegriff für alle Dokumente, die mithilfe einer CAD-Software erstellt wurden. Man unterscheidet hierbei die 2D- und 3D-Modellierung (zwei- und dreidimensional):
In der 3D-Modellierung wird oft von CAD-Bauteilen und CAD-Baugruppen gesprochen. Schon wieder zwei neue Begriffe?
Was sind CAD-Bauteile und CAD-Baugruppen?
Die 3D-Modellierung beginnt in der Regel mit der Erstellung einer zweidimensionalen Skizze. Aus dieser wird dann mit der entsprechenden CAD-Software und unterschiedlichsten Methoden ein dreidimensionales Bauteil erstellt. Dieses wird dann als CAD-Bauteil bezeichnet. Mehrere CAD-Bauteile können virtuell zu einer CAD-Baugruppe zusammengebaut werden. Zu theoretisch?
CAD-Bauteile am PC zu einer CAD-Baugruppe zusammenbauen
Um das Ganze zu veranschaulichen, kann man sich ein IKEA-Regal vorstellen. Ein Regal besteht aus vielen Einzelteilen. Jedes dieser Einzelteile, sei es die Schraube oder ein Einlegeboden, wurde am Computer entworfen und wird dann als einzelnes CAD-Bauteil gespeichert. Bereits am PC lassen sich diese Bauteile durch verschiedene Abhängigkeiten zusammenbauen, sodass daraus eine CAD-Baugruppe entsteht.
Einzelteile und Baugruppe: Zeichnung mit Maßen und Stücklisten
Ist die Baugruppe vollständig zusammengebaut, kann sowohl von den Einzelteilen als auch von der Baugruppe eine Zeichnung mit Maßen und Stücklisten erstellt werden. Diese dient dann unter anderem der Fertigung zur Herstellung des Produktes, kann aber auch in abgewandelter Form dem Kunden für den Zusammenbau, z.B. als Explosionszeichnung, zur Verfügung gestellt werden.
Wofür werden CAD-Daten benötigt? Anwendungsbereiche
Ursprünglich dienten die CAD-Daten hauptsächlich den Industrieunternehmen zur Fertigung der Produkte anhand von Zeichnungen und Stücklisten. Mittlerweile geht der Nutzen von CAD-Daten aber weit darüber hinaus. Ein paar Anwendungsbeispiele:
CAD-Daten für CNC-Maschinen
Die CAD-Daten können in CAM Programmen weiterverarbeitet werden. So können Produktionsabläufe geplant und schon am PC simuliert werden. Durch Kollisionsprüfungen kann bereits vor der Fertigung überprüft werden, ob es bei der Herstellung zu Kollisionen mit den Werkzeugen der CNC-Maschine kommt. Das erstellte NC-Programm mit den notwendigen Anweisungen für die Maschine kann anschließend direkt in digitaler Form an die Maschine weitergegeben werden. Auch die Anweisungen für die Bediener:innen müssen nicht mehr ausgedruckt werden.
CAD-3D-Daten für 3D-Drucker
Die CAD-Daten können direkt an einen 3D-Drucker gesendet werden und so sogar schon zu Hause an dem eigenen 3D-Drucker ausgedruckt werden.
CAD-Daten für FEM-Berechnungen
Für komplexe FEM-Berechnungen (FEM = Finite Elemente Methode) im Bereich Statik, Dynamik, Simulation oder Wärmeverteilung werden CAD-Daten benötigt. Mithilfe von FEM-Berechnungen können äußere Einflüsse auf die Produkte, wie Verformungen, Belastungen oder Wärme, am PC simuliert und dargestellt werden.
Für die Schaffung von Virtual und Augmented Reality (VR/AR)
Mittels VR- oder AR-fähigen Endgeräten können sich die Kunden:innen sogar virtuell in den 3D-Modellen bewegen oder sie virtuell in ihrer Wohnung oder der Industriehalle platzieren. (Link zum Ausprobieren: AR-Modell eines Bürstner-Wohnmobils).
CAD-Daten werden in fast allen Bereichen der Industrie und Technik verwendet. Dies sind unter anderem:
- Architektur
- Bauingenieurwesen
- Maschinenbau
- Elektrotechnik
- Medizintechnik
- …
Neben den nun bereits bekannten CAD-Daten fallen während des Lebenszyklus eines Produktes noch viele andere Dokumente an, die es zu verwalten gilt. Dies können z.B. sein:
- Angebote des Lieferanten
- Bestellungen durch den Kunden
- Schriftverkehr
- QS-Dokumente
- Rechnungen
- Lieferscheine
- Bedienungsanleitungen
- …
Datenformate und Kompatibilität in CAD
In der CAD-Welt gibt es viele Dateiformate, die je nach Software und Anwendung variieren. Zu den gängigen Formaten gehören:
- STEP & IGES → Austausch neutraler 3D-Daten zwischen CAD-Systemen
- DWG & DXF → Standard für 2D-/3D-Konstruktionszeichnungen (AutoCAD)
- STL → 3D-Druck & Rapid Prototyping
- Parasolid & JT → Hochentwickelte 3D-Modelle für Simulation & Fertigung
Interoperabilität & Konvertierung
Der Datenaustausch zwischen verschiedenen CAD-Systemen ist oft eine Herausforderung. CAD-Datenkonvertierung ist nötig, um CAD-Bibliotheken, 3D-Daten oder komplette CAD-Dateien (Download) nutzbar zu machen. Hierbei kann es zu Datenverlust, Geometriefehlern oder fehlenden Features kommen.
Datenmanagement & Sicherheit
Ein effizientes CAD-Datenmanagement umfasst Integration, Migration & Sicherung der CAD-Daten. Moderne Systeme setzen auf Cloud-Technologien und Verschlüsselung, um CAD-Datensicherheit zu gewährleisten. Wer mit CAD arbeitet, muss also die richtigen CAD-Dateiformate wählen, Tools zur CAD-Datenintegration nutzen und auf eine saubere CAD-Datenmigration achten, um Verluste zu vermeiden.
CAD in der Cloud & Kollaborative CAD-Anwendungen
Cloud-CAD verändert und verbessert die Konstruktion: Statt lokaler Software läuft das CAD-System direkt im Browser. Das bedeutet: keine Installation, weniger Hardware-Anforderungen und ortsunabhängiges Arbeiten.
Gemeinsame Bearbeitung in Echtzeit
Teams können zeitgleich an CAD-Modellen arbeiten, Änderungen live sehen und nahtlos kommentieren. Dank Cloud-Speicherung entfällt das manuelle Synchronisieren von CAD-Dateien.
CAD-Datenmanagement & -Integration
Moderne Cloud-Lösungen unterstützen verschiedene CAD-Dateiformate und ermöglichen eine einfache CAD-Datenkonvertierung, -integration und -migration. So können 3D-Daten mühelos zwischen Systemen ausgetauscht und CAD-Bibliotheken optimal verwaltet werden.
Sicherheit & Datenschutz
Cloud-CAD-Anbieter setzen auf verschlüsselte Datenübertragung, Zugriffskontrollen und regelmäßige Backups, um maximale CAD-Datensicherheit zu gewährleisten. Unternehmen profitieren von zentralem CAD-Datenmanagement, ohne sich um manuelle CAD-Dateien-Downloads oder lokale Speicherprobleme kümmern zu müssen.
Automatisierung & KI in CAD – Effizienz neu definiert
Werfen wir nun einen Blick auf die zukunftsweisenden Technologien der Automatisierung und Künstlichen Intelligenz im Bereich CAD, die die Effizienz in Designprozessen verbessern und neue Maßstäbe für Innovation und Produktivität setzen.
Automatisierte Modellgenerierung & parametrisches Design
Mit vordefinierten Regeln und CAD-Bibliotheken lassen sich 3D-Daten blitzschnell generieren. Parametrisches Design ermöglicht flexible Anpassungen – Änderungen an einer Stelle wirken sich intelligent auf das gesamte Modell aus.
KI-gestützte Optimierung von CAD-Modellen
Künstliche Intelligenz analysiert CAD-Dateien und verbessert Geometrie, Materialeinsatz und Stabilität. Perfekt für Bauteilreduzierung, Performance-Steigerung und nachhaltiges Design.
Generatives Design: KI als Innovationstreiber
Die KI entwickelt auf Basis von Vorgaben (Lasten, Materialien, Fertigungsrestriktionen) neue, oft überraschende Konstruktionen – ideal für Leichtbau & Funktionalität.
Datenintegration & -sicherheit
Nahtlose CAD-Datenintegration, -migration & -konvertierung sorgen für flüssige Workflows. Sichere CAD-Datenverwaltung schützt geistiges Eigentum und vereinfacht den Download & Austausch von CAD-Dateien.
Zukunft von CAD und digitale Zwillinge
Die Zukunft von CAD liegt in der engen Verbindung mit digitalen Zwillingen – virtuellen Abbildungen von physischen Objekten, die durch CAD-Modelle präzise erstellt werden. In der Ära der Industrie 4.0 spielt CAD eine zentrale Rolle, indem es mit IoT-Technologien und Smart Manufacturing kombiniert wird. Diese Fusion ermöglicht die Echtzeitüberwachung und -optimierung von Produktionsprozessen und Produkten.
Trends: KI-gestütztes Design, AR/VR-Anwendungen und Cloud-CAD
Zukünftige Entwicklungen im CAD-Bereich konzentrieren sich auf noch leistungsfähigere Tools für automatisierte Modellierung, intelligente Datenanalyse und nahtlose Integration von Fertigungsprozessen. Trends wie KI-gestütztes Design, AR/VR-Anwendungen und Cloud-CAD werden den Weg für eine völlig neue Dimension der Produktentwicklung und Fertigung ebnen.
Dass in diesen Prozessen jede Menge Daten und Dokumente generiert werden, steht fest. Um diese strukturiert archivieren zu können, reichen heutzutage eine Windows-Ordnerstruktur oder ein gar ein physischer Aktenordner längst nicht mehr aus. Ziel ist es, alle Dokumente digital und mit möglichst wenigen Klicks zur Verfügung zu haben. Hier kommt ein Dokumentenmanagement-System (DMS) ins Spiel.
DMS als Lösung für die digitale Dokumentenverwaltung
Der Begriff Dokumentenmanagement-System bezeichnet die datenbankgestützte und damit digitale Verwaltung elektronischer Dokumente mithilfe einer entsprechenden Software. So lassen sich beispielsweise technische Zeichnungen verwalten, spielend leicht wiederfinden und in digitale Prozesse ortsungebunden einbinden. Ebenso ist ein DMS für die revisionssichere Archivierung von Dokumenten geeignet.
Digitale Fertigungsakte sammelt alle Informationen strukturiert
DMS-Produkte wie d.velop documents können beispielsweise eine digitale Fertigungsakten enthalten, in denen alle Informationen wie CAD-Daten gesammelt werden können. So hat man nicht nur schnellen Zugriff auf die produktbegleitenden Informationen und damit eine enorme Zeitersparnis, sondern kann auch schnell Referenzen zu vergleichbaren Produkten finden und hat so ein großes Repertoire, auf das man zugreifen kann. Ein Dokumentenmanagement-System ist daher für innovative Industrieunternehmen unerlässlich.
9 Vorteile eines DMS für die Verwaltung von CAD-Daten
Ein DMS in der öffentlichen Verwaltung oder in Unternehmen bringt für die Archivierung und systematische Speicherung von CAD-Daten zahlreiche Vorteile, die die Effizienz und Sicherheit von Konstruktionsprojekten erheblich steigern. Hier sind die wichtigsten Vorteile zusammengefasst:
- Zentralisierte Datenablage: Alle CAD-Dateien werden an einem zentralen Ort gespeichert, was eine schnelle und einfache Suche sowie den Zugriff auf die neuesten Versionen ermöglicht.
- Versionierung und Nachverfolgbarkeit: Durch automatische Versionierung werden Änderungen an CAD-Modellen dokumentiert, sodass jederzeit nachvollzogen werden kann, welche Versionen wann und von wem bearbeitet wurden.
- Zugriffssteuerung und Sicherheit: Ein DMS gewährleistet, dass nur autorisierte Personen auf CAD-Daten zugreifen können, was die Datensicherheit erhöht und das Risiko unbefugter Änderungen verringert.
- Effiziente Zusammenarbeit: Teams können gleichzeitig an CAD-Modellen arbeiten, wobei Änderungen in Echtzeit synchronisiert werden, was den Workflow optimiert und die Kommunikation fördert.
- Automatisierte Workflow: Ein DMS kann standardisierte Prozesse für das Hochladen, Prüfen und Freigeben von CAD-Dateien automatisieren, was die Effizienz steigert und menschliche Fehler reduziert.
- Integration mit anderen Systemen: Das DMS kann nahtlos mit ERP-, PLM- und IoT-Systemen integriert werden, wodurch CAD-Daten effektiv in andere Geschäftsprozesse eingebunden werden.
- Mobile Zugänglichkeit: Mitarbeiter können auf CAD-Daten von überall aus zugreifen, was besonders in der heutigen mobilen Arbeitswelt ein großer Vorteil ist.
- Reduzierung von Datenverlust: Durch regelmäßige Backups und eine klare Struktur der Datenablage wird das Risiko von Datenverlusten minimiert.
- Compliance und rechtliche Anforderungen: Ein DMS hilft, rechtliche und regulatorische Anforderungen an die Verwaltung von CAD-Daten zu erfüllen, indem es alle relevanten Aufbewahrungs- und Dokumentationsvorgaben einhält.
Zentrale Funktionen eines Dokumentenmanagement-Systems für die Industrie
Zentrale Funktionen eines Dokumentenmanagement-Systems
FAQ
Eine CAD-Datei enthält 3D-Daten für die Konstruktion und Fertigung in der Industrie und wird mit spezieller CAD-Software erstellt, wobei verschiedene CAD-Dateiformate genutzt werden. Sie kann in einer CAD-Bibliothek verwaltet, für den 3D-Druck heruntergeladen, durch CAD-Datenkonvertierung in andere Formate übertragen und in digitale Workflows integriert werden, einschließlich Kollisionsprüfung, CAD-Datenmigration und CAD-Datensicherheit.
CAD-Daten sind digitale Konstruktionsdaten, die in verschiedenen CAD-Dateiformaten vorliegen und für die 3D-Modellierung genutzt werden. Sie können in einer CAD-Bibliothek organisiert, für den CAD-Dateien-Download bereitgestellt sowie durch CAD-Datenmanagement, -konvertierung, -integration, -migration und -sicherheit effizient verwaltet werden.
CAD (Computer-Aided Design) bezeichnet computergestützte Entwurfs- und Konstruktionsprozesse, bei denen 3D-Daten in verschiedenen CAD-Dateiformaten erstellt, verwaltet (CAD-Datenmanagement) und bei Bedarf konvertiert (CAD-Datenkonvertierung) oder migriert (CAD-Datenmigration) werden. CAD-Bibliotheken bieten CAD-Dateien zum Download, während CAD-Datenintegration und CAD-Datensicherheit eine zentrale Rolle bei der nahtlosen Nutzung und dem Schutz dieser digitalen Modelle spielen.
CAD-Zeichnungen sind digitale technische Zeichnungen, die in speziellen CAD-Dateiformaten gespeichert werden und oft in einer CAD-Bibliothek organisiert sind. Sie ermöglichen den Download von CAD-Dateien, die Integration und Migration von 3D-Daten, die Konvertierung zwischen verschiedenen Formaten sowie ein effizientes CAD-Datenmanagement und die Gewährleistung der CAD-Datensicherheit.