Produktfamilien im CAD

Was ist Variantenkonstruktion?

Variantenkonstruktion heißt, aus einem einzigen parametrisch aufgebauten Modell über Tabellen und Regeln ganze Produktfamilien abzuleiten, statt jede Baugröße und jedes Kundenmaß neu zu zeichnen.

Wenn der Vertrieb dieselbe Maschine in acht Baugrößen und mit drei Anschlussvarianten verkauft, entscheidet der Modellaufbau darüber, wie lange ein Angebot braucht.

KI-generiertDieses Bild wurde mit KI erzeugt · Yves Hoppe / KI / cmt

Grundlage: Ein parametrisch aufgebautes Basismodell
Gesteuert über: Tabellen, Regeln oder Konfigurationen
Rechnet sich bei: Wiederkehrenden Baugrößen und Kundenmaßen
Verwechselt mit: Produktkonfigurator im Vertrieb

Tabelle oder Regel

Der tabellengestützte Weg ist der einfachere. Jede Spalte steht für einen Parameter, jede Zeile für eine Variante, und aus einem Bauteil wird eine Reihe von Ausprägungen. Ein solches Bauteil mit Tabelle heißt in Autodesk Inventor iPart, auf Baugruppenebene iAssembly; in Creo Parametric übernimmt die Familientabelle diese Aufgabe. Das funktioniert gut, solange sich die Varianten nur in Maßen unterscheiden und die Anzahl überschaubar bleibt.

Sobald sich die Struktur ändert, brauchst du Regeln. In Autodesk Inventor ist iLogic dafür da: Bedingungen entscheiden, ob ab einer bestimmten Länge eine zusätzliche Verstärkung eingebaut wird, ob eine Bohrungsreihe wächst oder ob ein Bauteil komplett entfällt. Regeln können außerdem Zeichnungen anstoßen, Dateinamen vergeben und Eigenschaften für die Stückliste setzen.

Wann sich der Aufwand rechnet

Die Vorbereitung kostet erheblich mehr Zeit als ein einzelnes Modell. Der Aufwand lohnt sich, wenn dieselbe Konstruktionslogik immer wieder mit anderen Maßen angefragt wird, typischerweise im Sondermaschinenbau, bei Rahmen und Gestellen, bei Fördertechnik oder bei Zuschnitten nach Kundenmaß.

Ein brauchbarer Prüfstein vor dem Start: Lässt sich die Produktfamilie in wenigen Sätzen als Regel formulieren, ohne dass ständig Ausnahmen auftauchen? Wenn nicht, ist der Bereich noch nicht standardisiert genug, und die Regel bildet ein Chaos ab, statt es zu ordnen.

Der Klassiker: das Basismodell trägt nicht

Fast alle Probleme entstehen unterhalb der Regel, nämlich im Modell. Unterbestimmte Skizzen, Referenzen auf Modellkanten statt auf Bezugsebenen und Verknüpfungen, die nur bei der Ausgangsgröße halten, führen dazu, dass die Regel korrekt arbeitet und das Ergebnis trotzdem zusammenbricht.

Dazu kommen fehlende Grenzen. Wenn ein Parameter jeden Wert annehmen darf, entstehen Varianten mit negativen Wandstärken oder Bohrungen, die aus dem Bauteil herauslaufen. Deshalb gehören Wertebereiche, Plausibilitätsprüfungen und verständliche Meldungen zur Regel dazu. Vor der Freigabe testest du die Extremwerte, also die kleinste und die größte Variante, und nicht die bequeme Mitte.

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Nicht verwechseln

Variantenkonstruktion und was oft damit gleichgesetzt wird

Variantenkonstruktion gegen Produktkonfigurator

Ein Konfigurator ist die Oberfläche, in der Vertrieb oder Kundschaft eine Variante zusammenstellen. Die Variantenkonstruktion liefert das Modell und die Regeln, die dahinter überhaupt erst ein gültiges Ergebnis erzeugen.

Variantenkonstruktion gegen Parametrisches Konstruieren

Parametrisch zu konstruieren ist die Voraussetzung, betrifft aber ein einzelnes Modell, das sich ändern lässt. Von Variantenkonstruktion sprichst du erst, wenn aus diesem Modell systematisch eine Familie entsteht.

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In der Praxis

Das Basismodell muss die extremste Variante aushalten, nicht die häufigste

Gebaut wird das Modell fast immer an der mittleren Baugröße, weil die gerade auf dem Tisch liegt. Dann kommt die kleinste, und eine Rippe schneidet sich in die Bohrung, oder die größte, und ein Radius passt nicht mehr in die Wandstärke. Deshalb gehört zum Aufbau der Test an den Randwerten: einmal alles auf Minimum, einmal auf Maximum, und dann nachsehen, wo es reißt.

Die Tabelle wächst danach von allein. Ohne Regeln, die unsinnige Kombinationen sperren, konfiguriert der Vertrieb irgendwann den größten Antrieb im kleinsten Gehäuse. Und die Ableitung muss mitziehen: Wenn sich mit der Baugröße auch die Zukaufteile ändern, muss das in der Stückliste hinterlegt sein, sonst bestellt die Beschaffung zur großen Variante die kleinen Lager.

Zuletzt die Zuständigkeit. Ein Basismodell, an dem alle etwas drehen dürfen, ist nach einem halben Jahr kaputt. Dort, wo das dauerhaft funktioniert, gibt es eine Person, die Änderungen am Stammmodell freigibt, und alle anderen leiten nur ab.

Variantenkonstruktion lernen

Den Aufbau solcher Tabellen und Regeln übst du in den Inventor-Trainings für Konstruktionsteams an einer eigenen Baugruppe statt an einem Demobauteil.

Familientabellen nach demselben Prinzip gibt es auch in anderen Systemen, etwa in den Kursen zu Creo Parametric .

Kurse, die Variantenkonstruktion behandeln

Häufige Fragen

Brauche ich Programmierkenntnisse?

Für einfache Regeln nicht, dafür reichen Bedingungen und Zuweisungen, die sich in der Oberfläche zusammenklicken lassen. Unter der Oberfläche sind iLogic-Regeln allerdings in VB.NET geschrieben, und sobald du Schleifen, Zugriffe auf externe Daten oder eigene Dialoge brauchst, hilft Erfahrung mit dieser Sprache spürbar.

Wie viele Varianten verträgt eine Tabelle?

Technisch verträgt eine Tabelle sehr viele. Pflegbar bleibt sie nur so lange, wie die Spalten die Logik wirklich abbilden. Sobald du Zeilen für Sonderfälle anlegst, die aus der Systematik fallen, ist die Grenze überschritten und du brauchst Regeln.

Was passiert mit den Zeichnungen?

Die abgeleitete Zeichnung folgt der gewählten Variante, sofern Bemaßungen und Ansichten an stabilen Referenzen hängen. Beschriftungen, die an einer Kante kleben, die es in der kleinsten Variante nicht mehr gibt, fallen dagegen aus dem Bild.

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