CAD-Baugruppe

Eine CAD-Baugruppe ist ein 3D-Modell aus mehreren Einzelteilen und Unterbaugruppen, deren Lage zueinander durch Baugruppenbedingungen festgelegt ist (englisch CAD assembly). Je nach CAD-System heißen diese Bedingungen Verknüpfungen, Abhängigkeiten oder Zwangsbedingungen, im Englischen mates oder constraints. Die Baugruppendatei enthält in der Regel nicht die Geometrie der Teile selbst, sondern nur Verweise auf deren eigene Dateien und Angaben zu ihrer Position. Eine Änderung an einem Teil wirkt sich deshalb auf alle Baugruppen aus, in denen es verbaut ist.

Jeder freie Körper hat im Raum sechs Freiheitsgrade (drei Translationen und drei Rotationen). Bedingungen wie deckungsgleiche Flächen, Konzentrizität, Parallelität, Abstand oder Winkel nehmen diese Freiheitsgrade schrittweise weg. Eine vollständig bestimmte Baugruppe ist unbeweglich, bewusst offen gelassene Freiheitsgrade erlauben dagegen, die Bewegung eines Mechanismus zu simulieren, etwa das Drehen eines Gelenks oder den Hub eines Kolbens. Umfangreiche Produkte werden in Unterbaugruppen gegliedert, die den Montageeinheiten entsprechen und die Teamarbeit wie auch die Stücklistenstruktur übersichtlicher machen.

Beim Aufbau einer Baugruppe werden zwei Vorgehensweisen kombiniert. Beim Bottom-up-Ansatz werden die Teile einzeln modelliert und erst danach zusammengesetzt. Beim Top-down-Ansatz entstehen die Teile direkt im Kontext der Baugruppe auf Basis einer Steuerskizze oder eines Skelettmodells, sodass die Änderung eines Einbaumaßes in die angrenzenden Teile übernommen wird. Der zweite Ansatz ist im Konzeptentwurf schneller, erzeugt aber externe Referenzen, die man unter Kontrolle halten muss.

Aus der fertigen Baugruppe entstehen die Stückliste, die Zusammenbauzeichnung mit Positionsnummern, die Explosionsdarstellung für die Montageanleitung sowie Gesamtmasse und Schwerpunktlage. Die Baugruppe ist zugleich die Grundlage für die Kollisionsprüfung und für Kinematik- und Festigkeitssimulationen.

Legen Sie eine Baugruppe an, sobald ein Produkt aus mehr als einem Teil besteht oder in eine Umgebung passen muss (Einbau in eine Maschine, ein Gehäuse oder ein Fahrzeug). Die Kollisions- und Spielprüfung im CAD deckt Fehler auf, die nach der Fertigung der Teile deutlich teurer zu beheben wären: eine Schraube, an die kein Schlüssel herankommt, eine Bohrung, die nicht zum Gegenstück passt, oder eine Abdeckung, die sich nicht aufsetzen lässt.

Eine Baugruppe lohnt sich auch bei kleineren Vorrichtungen und Anlagen, weil daraus die Stückliste für den Einkauf und die Übersicht der Kaufteile (Lager, Antriebe, Verbindungselemente) entstehen. Bei beweglichen Mechanismen prüfen Sie darin den Bewegungsbereich und Kollisionen in den Endlagen.

Ein häufiges Problem sind überbestimmte oder widersprüchliche Bedingungen sowie Bedingungen auf instabiler Geometrie (Kanten von Verrundungen, temporäre Flächen), die bei einer Änderung am Teil verloren gehen. Beziehen Sie Bedingungen deshalb auf Ursprungsebenen, Achsen und Funktionsflächen. Die Kollisionsprüfung im CAD arbeitet außerdem nur mit Nennmaßen: Keine Kollision heißt noch nicht, dass sich die Baugruppe auch bei der ungünstigsten Kombination der Toleranzen montieren lässt. Dafür gibt es die Toleranzanalyse.

Prüfen Sie bei der Datenübergabe, dass Sie die Baugruppe mit allen referenzierten Teiledateien verschicken, sonst lässt sie sich beim Empfänger nicht öffnen. Ein Export als STEP-Datei erhält die Lage der Teile und die Baugruppenstruktur, aber nicht die Bedingungen, sodass der Empfänger sie nicht so leicht weiterbearbeiten kann wie im nativen Format. Vereinbaren Sie bei großen Baugruppen vereinfachte Darstellungen und Regeln für die Dateibenennung, damit in einem Projekt nicht zwei verschiedene Teile mit demselben Namen auftauchen.