CAD-Zeichnungen für Präzisionsbearbeitung optimieren: Der vollständige Leitfaden

Ob Metall- oder Kunststoffteile – CAD-Zeichnungen sind essenziell für Design und Fertigung von Fertigprodukten. Computergestützte CAD-Zeichnungen helfen uns, diese Probleme zu lösen, doch die meisten Designer oder Produktentwickler verstehen den Fertigungsprozess der Dokumente in der Werkstatt nicht vollständig. Daher fordern sie in den meisten Fällen nur eines der Formate für Anfrage oder Fertigung an.

Heute erklären wir aus Herstellersicht, warum wir stets CAD-Zeichnungen inklusive 2D- und 3D-Zeichnungen zusammen anfordern, damit Sie beide Formate per Computer erstellen können – für schnellere, präzisere Fertigung präziser Teile nach Ihren Anforderungen.

Was ist eine 3D-CAD-Zeichnung?

3D-CAD steht für Computer Aided Design. Es ist ein technisches System, 주로 von Ingenieuren, Architekten und Künstlern zur Erstellung technischer Dokumentationszeichnungen genutzt. 3D-Software erstellt ein Datenmodell, das alle Maßdaten des Teils enthält, auch wenn nicht alle gleichzeitig am Bildschirm angezeigt werden. Was man sieht, wirkt wie ein solides Objekt, das sich drehen und von jedem Winkel betrachten lässt – tiefe Perspektive für den Betrachter.

Zu den besten 3D-Softwares zählen UG, SolidWorks, Rhino, Catia etc. Die Interaktion zwischen 3D-CAD-Zeichnungen und Nutzern ist höher, der 3D-Prozess sehr präzise und schnell – ermöglicht Herstellern die Massenfertigung. 3D-CAD-Zeichnung ist hocheffektive Software für unsere Fertigung, die unterschiedliche Formen auf sehr einfache Weise produziert.

Wie wird die 3D-CAD-Datei in der Fertigung genutzt?

In der Zerspanungsteilefertigung haben 3D-Dateien wichtige Funktionen.

Erstens: Sie helfen dem Hersteller, das physikalische Volumen und die Geometrie des Teils zu verstehen – das Verständnis der Größe hilft bei der Rohmaterialbestellung. Handelt es sich um eine Baugruppe, erkennen wir Funktion und Designzweck.

Zweitens: Da 3D-Dateien Rohdaten enthalten, lassen sich daraus Schneidprogramme für jeden CNC-Bearbeitungstyp generieren. Das 3D-Modell wird zum G-Code, der den Pfad des computergesteuerten Werkzeugs beim Ausschneiden der Form aus dem Rohmaterial vorgibt. Die CNC-Maschine kann diverse Formen fräsen und drehen zum finalen Fertigteil.

Die 3D-Datei hilft auch, das exakte Teilegewicht zu berechnen, Volumen und Verpackung zu prüfen. Wir wissen genau, wie Ihr Produkt oder Ihre Teile verpackt werden.

Was ist eine 2D-CAD-Zeichnung?

2D-CAD-Zeichnung ist eine Technik für technische Illustrationen – Entwurf, Zeichnung, Bearbeitung. Es ist eine zweidimensionale Linienzeichnung, die nur eine Seite des Teils zeigt. Das Prinzip ähnelt einem Schnappschuss des Teils. 2D-CAD-Zeichnungen werden meist digital per Grafiksoftware erstellt oder per Knopfdruck aus dem 3D-Modell exportiert. Designer benötigen meist drei verschiedene Ansichten für das komplette Teil sowie weitere Details.

Wie wird eine 2D-CAD-Datei in der Fertigung genutzt?

2D-CAD-Zeichnungen sind der Schlüssel für uns Hersteller. Wir nutzen 2D-Dateien, um detailliertere Informationen über Produkte oder Teile zu erhalten. Jeder Maschinenbauingenieur muss jeden wichtigen Detail oder Bereich spezifizieren, um dem Hersteller alle wichtigen Aspekte des Teils und dessen gewünschte Optik, Haptik und Funktion mitzuteilen. Alle 2D-CAD-Dateien sollten mindestens enthalten:

• Physische Maße und Toleranzen
• Bohrungsgröße, -position und Gewindetyp
• Oberflächenrauheit
• Oberflächenfinish und Farbe
• Materialtyp
• Eckenradius
• Kritische Maße

Bei manueller Bearbeitung muss die 2D-Zeichnung genug Informationen enthalten, um alle Merkmale des Teils zu formen. Erfahrene Zerspaner interpretieren Konstruktionszeichnungen und fertigen sie manuell zu Fertigprodukten. Für moderne CNC-Anlagen wird diese Zeichnung meist für Oberflächenfinish-Behandlung und Messvorgaben genutzt.

Nur Sie (der Designer) wissen, wie das Teil eingesetzt wird und welche Kernfunktionen es hat. Unsere Konstruktions- und Fertigungsingenieure müssen verstehen, wie es im Produkt genutzt wird, Funktionen und Zwecke der Teile – und all diese Informationen als 2D-Konstruktionszeichnungen kennzeichnen. Wenn dies klar ist, wissen sie, was der Endkunde verlangt – und können Ihre Erwartungen optimal erfüllen.

Wenn nur 2D-Konstruktionszeichnungen für die Fertigung von CNC-Zerspanungsteilen vorliegen, müssen wir dennoch 3D-Dateien erstellen – was unsere Zeit und Kosten erhöht, sodass Angebot und Produktion länger dauern. Merken Sie sich: Bei CNC-Bearbeitung werden 3D-Dateien zur Teilefertigung genutzt, 2D zum Messen. (3D vs. 2D CAD-Zeichnung: Unterschiede und Vorteile?)

Wie erhält man CAD-Zeichnungen?

Inzwischen sind CAD-Konstruktionszeichnungen in vielen Branchen Standard. Es gibt viele kostenlose und kostenpflichtige CAD-Programme für Ihre Anforderungen. Zu den besten zählen SolidWorks und AutoCAD.

Bei technischer Software gibt es viele Konstruktionsingenieure, die diese Dateien für Sie erstellen. CAD-Designer haben oft tiefes CAD-Technologieverständnis – sie erstellen schnell und effektiv visuellen Content passend für Ihr Produkt und exportieren benötigte 3D- und 2D-Zeichnungen für den Hersteller. Verfügen Lieferanten über Designkapazitäten, können sie originale CAD-Zeichnungen vom aktuellen Hersteller beziehen und das Design dort optimieren.

Jedes CAD-Programm kann nötige Dateien erstellen, aber jedes hat sein eigenes Dateiformat. Zwar bieten native Formate große Flexibilität für das jeweilige Programm, nicht alle lassen sich einfach ineinander konvertieren.

Konvertierungsprobleme verlangsamen den Gesamtprozess und können teure Verzögerungen verursachen – daher ist das Verständnis verschiedener Dateiformate wichtig. (Verwandter Beitrag: 6 Techniken zum Importieren von CAD-Zeichnungen)

Gängige CAD-Dateiformate

Native CAD-Dateiformate

Native CAD-Dateiformate von PTC Creo, Siemens NX, CATIA, SolidWorks, Autodesk Inventor etc. sind proprietär und erfordern Konvertierung und Verifizierung für nachgelagerte Prozesse.

AutoCAD (.dwg): Das populärste 3D-CAD-Dateiformat, das Originalformat. Natives Format von Autodesk AutoCAD, dem ersten weit verbreiteten CAD-Programm. Die Erweiterung steht für „drawing“ – ein kompaktes Binärformat. Im Header speichert es Metadaten wie Dateiname, Version, Größe, Stil. In Objektdaten: Objektentitäten und nicht-grafische Objekte (Wörterbücher). Auch Objektklasse und Objektmapping werden gespeichert.

Parasolid (.x_t): Parasolid ist ein geometrisches Modellierprogramm, dessen Dateiendung 3D-CAD-Informationen der Zeichnung enthält: Geometrie, Topologie, Farbe. Der Clou: .X_T-Dateien werden als Textdateien exportiert – einfach zu importieren/exportieren in verschiedene CAD-Programme.

Neutrale CAD-Dateiformate

Neutrale 3D-Formate eignen sich hervorragend zum Austausch zwischen verschiedenen CAD-Programmen. Diese 3D-CAD-Dateiformate sammeln inhärent weniger Metadaten als native CAD-Dateien – einige Feindetails gehen verloren, aber sie sind großartig für Kollaboration.

Stereolithographie oder „Standard Tessellation Language“ (.stl): Ursprünglich von 3D Systems entwickelt, beschreibt das STL-Format die Oberflächenform und -fläche eines 3D-CAD-Designs durch grobe Dreiecke. Es beschreibt Rohdaten ohne spezifische Einheiten und wird für Rapid Prototyping, 3D-Druck und computergestützte Fertigung genutzt. Meist in Binärform für kompaktere Darstellung, kompatibel mit diverser CAD-Software.

STEP (.stp und .step): STEP steht für Standard for the Exchange of Product Model Data. Es speichert 3D-Bilder im ASCII-Format. Obwohl AMF mehr Informationen speichert, bevorzugen viele Fertigungsunternehmen STEP für die Teilekalkulation. Der ISO-Standardaustausch verteilt 3D-Daten für die Betrachtung in verschiedenen CAD-Programmen. .stp und .step sind austauschbare Erweiterungen für STEP-Dateien.

Initial Graphics Exchange Specification (.iges): Ein nationales CAD-Dateiformat, erfunden von der US Air Force. IGES ermöglicht Austausch von Schaltplänen, Drahtgittermodellen, Freiformflächen oder Volumenmodellen von Produktmodellen. Entwickelt zur automatischen Integration aller Luftfahrt-Design-Dateien – heute für Zivilisten nutzbar mit klassischen Konstruktionszeichnungen, Analysemodellen und anderen Fertigungsanforderungen.