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Was ist ein digitaler Prototyp?
Und was versteht man unter Digital Prototyping?

Unter einem digitalen oder virtuellen Prototyp versteht man die digitale Simulation eines Zusammenbaus zur Prüfung von Form und Funktion. Der digitale Prototyp "wächst" mit dem Projekt, bis der Zusammenbau alle erforderlichen konzeptuellen, mechanischen oder elektrischen Daten enthält.

Ein kompletter digitaler Prototyp ist eine exakte Simulation des vollständigen Endprodukts und kann zur Optimierung und Validierung der Konstruktion eingesetzt werden, sodass weniger physische Prototypen gebaut werden müssen. Das Ziel ist die Reduzierung oder gänzliche Vermeidung des Kostenaufwands für physische Prototypen und die Verkürzung von Lieferzeiten bzw, die schnellere Markteinführung neuer Produkte.

Der Begriff "Digital Prototyping" bezeichnet das Konzept eines durchgängig digitalen Entwicklungsprozesses auf der Basis von 3D-Modellen, der im Wesentlichen durch die Einrichtung eines digitalen Informationsflusses rund um das digitale Produktmodell, den digitalen Prototyp, erreicht wird.

Die am Entwicklungsprozess beteiligten Abteilungen, vom Industriedesign bis zum Verkauf, sind in diesen Informationsfluss eingebunden. Die Einbeziehung der Fertigung hilft beispielsweise, die Fertigungsmöglichkeiten oder Probleme eines Entwurfs in sehr frühen Phasen zu diskutieren. Wenn die Konstruktions- und Fertigungsinformationen sowie Rückmeldungen automatisch verteilt werden, können Konstrukteure und Fertigungsplaner schneller und sicherer mit aktuellen Daten arbeiten und Änderungen umsetzen.

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Wie funktioniert die Erstellung digitaler Prototypen?

Anhand von digitalen Prototypen können die Teams in der konzeptionellen Planung, der Konstruktion und der Fertigung das Produkt noch vor der eigentlichen Fertigung untersuchen. Digitale Prototypen unterstützen Unternehmen von den ersten Entwürfen bis hin zur Produktion bei der Erstellung, Prüfung, Optimierung und Verwaltung ihrer Konstruktionen. Die Funktionsweise eines Zusammenbaus kann unter realistischen Bedingungen visualisiert und simuliert werden, ohne dass hierfür ein kostspieliger physischer Prototyp gebaut werden muss - mindestens wird die Anzahl der benötigten Prototypen jedoch erheblich reduziert.

Das zentrale digitale Modell verbessert im gesamten Konstruktionsprozess die Kommunikation des Entwicklungsteams mit anderen Projektbeteiligten und fördert so Produktinnovation und eine rasche Marktreife.

Welche Engpässe im Produktentwicklungsprozess können mit digitalen Prototypen behoben werden?

Der Prozess der Produktentwicklung in der Fertigungsbranche ist geprägt von "Kompetenzinseln":

• Bei der konzeptionellen Konstruktion setzen Designer und Ingenieure häufig auf papierbasierte Methoden oder digitale Formate, die mit den in der Konstruktion genutzten Formaten inkompatibel sind. Der Mangel an digitalen Daten, einheitlichen Formaten und automatisierten Abläufen isoliert diesen Projektabschnitt von der Konstruktion und Fertigung und führt dazu, dass die Entwurfsdaten in den nachgelagerten Abläufen unter hohem Zeit- und Kostenaufwand in den jeweiligen Formaten neu erstellt werden müssen.
• Auch die Maschinenbau- und Elektroingenieure in der Konstruktionsphase verwenden unterschiedliche Systeme und Formate. Darüber hinaus gibt es in der Regel nur wenige automatisierte Prozesse für die Bearbeitung von Änderungsaufträgen aus der Fertigung. Ein weiteres Problem stellt die überwiegend geometrische Ausrichtung typischer 3D-CAD Anwendungen dar, welche die Entwicklung von digitalen Prototypen erschwert. In solchen Umgebungen müssen nach wie vor kostspielige Prototypen gebaut werden, um die Funktionsweise einer Konstruktion zu beurteilen und ggf. zu verbessern.
• Die Fertigung ist die letzte Phase der isolierten digitalen Prozesse nach Konzepterstellung und Konstruktion (mit Elektroplanung und Maschinenbau) und erhält die analogen Informationen in Form von Fertigungszeichnungen. Dies führt zu einer kostspieligen Abhängigkeit von physischen Prototypen mit negativen Auswirkungen auf Produktivität und Innovation.

Gibt es das Konzept des "Digital Prototyping" nicht bereits
seit einigen Jahren?

Die Vorteile digitaler Prototypen sind in der Tat bereits seit einigen Jahren im Gespräch, jedoch blieben diese aufgrund der hohen Kosten für die entsprechende Software wenigen Fertigungsunternehmen vorbehalten. Bei einem Großteil der Lösungen für die digitale Produktentwicklung handelt es sich um maßgeschneiderte Installationen in Großunternehmen. Die meisten im Handel erhältlichen Anwendungen für die 3D-Modellierung bieten nur Bruchteile der Funktionalität, die für eine digitale Produktentwicklung erforderlich sind.

Was ist neu am Autodesk-Ansatz des Digital Prototyping?

• Einfache Umsetzung: Die Autodesk-Lösung für digitale Produktentwicklung bietet Unternehmen in Maschinenbau und Fertigung den direktesten, unkompliziertesten Weg zur Generierung und Nutzung digitaler Produktmodelle. Die einfache Implementierung und praktische Anwendung dieser Technologie ermöglicht Projektteams in Entwicklung, Konstruktion und Fertigung die rasche und einfache Erstellung eines digitalen Prototypen, der über sämtliche Entwicklungsphasen gemeinsam genutzt werden kann.
• Geringe Kosten: Autodesk-Lösungen für die Konstruktion machen die digitale Produktentwicklung einem breiteren Anwenderkreis zugänglich. Die Bereitstellung zukunftsträchtiger Technologie als Desktop-Lösung, die auch für kleinere Unternehmen erschwinglich ist, ist eine bewährte Strategie, mit der Autodesk aktiv zur Förderung von Innovation und Wettbewerbsfähigkeit in der Branche beiträgt.
• Skalierbarkeit: Die Autodesk-Lösung für die digitale Produktentwicklung ist skalierbar, flexibel und lässt sich einfach in bestehende Prozesse einbinden. So können Fertigungsunternehmen Schritt für Schritt von den Vorteilen digitaler Prototypen profitieren und die Unterbrechung der vorhandenen Abläufe so gering wie möglich halten.

Wie kommt die Autodesk-Lösung des Digital Prototyping in der Praxis zum Einsatz?

Industriedesigner fertigen mit AliasStudio digitale Skizzen und 3D-Konzeptmodelle an, die zur Validierung der Daten mit dem Konstruktionsteam oder der Fertigung ausgetauscht werden können. Ingenieure nutzen Inventor zur Umsetzung ihrer Ideen mit einfachen, funktionalen Darstellungen, die bei der Generierung eines digitalen Prototyps helfen. Inventor bietet marktweit die beste bidirektionale Interoperabilität zwischen 2D- und 3D-Anwendungen für mechanische und elektrotechnische Konstruktionen. Belastungs- und Spannungsanalysen sowie Bewegungssimulationen helfen bei der digitalen Optimierung und Validierung kompletter Konstruktionen und stellen noch vor der Fertigung des Produkts sicher, dass Kundenanforderungen erfüllt werden. Die Fertigungsabteilung wiederum profitiert von der Aktualität und Präzision der Daten (Freigabeprozess für Zeichnungen, Modelle und Stücklisten) und kann so die häufig durch veraltete Dokumente verursachten Fehler vermeiden.

Darüber hinaus können anhand des digitalen Prototyps fertigungsrelevante Aspekte bereits früher in den Konstruktionsprozess eingebracht werden, indem dafür die DWF™-Technologie zur Erstellung von Notizen, Anmerkung und Messung genutzt wird. So rücken Unternehmen ein gutes Stück näher an den vollständig digitalisierten Fertigungsprozess heran.

Wie beschleunigen Sie mit Digital Prototyping Ihren Produktentwicklungsprozess?

Mit Digital Prototyping vermeiden Sie "Kompetenzinseln":

• Bei der Konstruktion setzen Designer und Ingenieure noch häufig auf papierbasierte Methoden und oft inkompatible digitale Formate. Der Mangel an einheitlichen Formaten und automatisierten Abläufen isoliert diesen Projektabschnitt von der Konstruktion und Fertigung.
  Die Folge: Entwurfsdaten müssen in den nachgelagerten Abläufen unter hohem Zeit- und Kostenaufwand neu erstellt werden.
  
  -> mit Digital Prototyping binden Sie alle beteiligten Abteilungen in einen durchgängigen digitalen Informationsfluss ein. Ineffiziente Doppelarbeiten werden vermieden.
• Auch Maschinenbau- und Elektroingenieure verwenden häufig unterschiedliche Systeme und Formate. Zudem erschwert die geometrische Ausrichtung herkömmlicher 3D-CAD Anwendungen die Entwicklung von digitalen Prototypen. In solchen Umgebungen müssen nach wie vor kostspielige Prototypen gebaut werden, um die Funktionsweise einer Konstruktion zu beurteilen.
  
  -> Digital Prototyping zeigt Ihnen schon vorher, wie Ihr Produkt unter realistischen Bedingungen funktioniert. Sie sparen Zeit und Geld für den Bau realer Prototypen.
• Die Fertigung ist die letzte Phase der isolierten digitalen Prozesse nach Konzepterstellung und Konstruktion (mit Elektroplanung und Maschinenbau). Sie erhält die Informationen meist in Form von Fertigungszeichnungen. Dies führt zu einer kostspieligen Abhängigkeit von physischen Prototypen mit negativen Auswirkungen auf Produktivität und Innovation.
  
  -> mit Digital Prototyping ist auch die Fertigung von Anfang an als integraler Bestandteil in den digitalen Konstruktionsprozess eingebunden. "Böse" Überraschungen bei der realen Umsetzung der Konstruktion gehören damit der Vergangenheit an.

Welchen konkreten geschäftlichen Nutzen bietet Digital Prototyping?

Einer unabhängigen Studie der Aberdeen Group zufolge setzen bereits zahlreiche führende Unternehmen der Fertigungsbranche erfolgreich auf digitale Prototypen. Damit ist es diesen Unternehmen möglich, den Kosten- und Zeitaufwand, der u.a. für die Produktion realer Prototypen fällig ist, um die Hälfte zu reduzieren und die Markteinführung durchschnittlich 58 Tage eher zu realisieren. Neben den um 48 % geringeren Kosten für die Prototypenentwicklung eröffnet die Autodesk-Lösung ihnen damit auch die Möglichkeit schnellerer Innovationszyklen.

Auf welche Weise kann die Autodesk-Lösung Unternehmen beim Ausbau ihrer Marktposition unterstützen?

Autodesk gibt seinen Kunden die nötigen Werkzeuge zu bezahlbaren Konditionen an die Hand, um vollständige digitale Prototypen zu entwickeln. So sinkt der Bedarf an physischen Prototypen, und eine schnellere Marktreife sowie gesteigerte Innovationen werden ermöglicht. Der Umstieg auf 3D CAD stellt den ersten und wesentlichsten Schritt zur Arbeit mit digitalen Prototypen dar. Angesichts des stetig zunehmenden Wettbewerbsdrucks bildet der Einsatz modernster Technologie die Grundlage für Wettbewerbsfähigkeit.

Durch die Einbindung digitaler Prototypen in die Produktentwicklung erhalten Fertigungsunternehmen diesen Wettbewerbsvorteil. Autodesk liefert diese Funktionalität im Rahmen einer bedienfreundlichen Komplettlösung für die Produktentwicklung. Darüber hinaus stehen unsere zahlreichen Vertriebspartner allen Kunden mit Beratungsleistungen rund um die Erstellung digitaler Prototypen zur Seite, damit sie ihre Visionen erfolgreich in die Realität umsetzen können.