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CAD- und CAM-Software

Die Abkürzungen CAD sowie CAM stehen für die englischen Ausdrücke „computer-aided design“ beziehungsweise „computer-aided manufactoring“ und bezeichnen die Computer-Unterstützung bei Konstruktion und Herstellung in der Industrie. Beide Verfahren sind heutzutage üblich, da sie zahlreiche Vorteile gegenüber klassischen Methoden aufweisen können. Eine Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile wird im Folgenden angeführt.

Computer-aided design (CAD)

Bevor leistungsfähige Rechner zur Verfügung standen, wurden Konstruktionen (beispielsweise im Maschinenbau) per Hand gezeichnet. Obwohl die Anfänge der CAD-Programme bis in das Jahr 1960 zurückreichen, konnte die Masse der Unternehmen erst Ende der 1980er Jahre auf die nützliche Software zurückgreifen. Heutzutage werden Handzeichnungen lediglich für schnelle und grobe Skizzen verwendet; jede ausgereifte Konstruktion wird am Computer erstellt und anschließend ausgedruckt.

Im Grunde stellt eine CAD-Software nichts anderes dar, als ein übliches Programm, wie man es wahrscheinlich bereits oft benutzt hat. Nach dem Öffnen erscheint eine Benutzeroberfläche, von der die einzelnen Funktionen bedient werden können. Um es bereits vorwegzunehmen: Als einzige Nachteile der Software können womöglich die Probleme angeführt werden, die stets in Verbindung mit Computern genannt werden – Datensicherheit sowie Virenbefall. Dem gegenüber steht jedoch eine lange Liste an Vorteilen, von denen hier einige wichtige Aspekte erklärt werden sollen.

Vorteile der CAD-Software

Zunächst ist die Einfachheit der Korrektur zu nennen. Fällt dem Konstrukteur im Lauf der Arbeit auf, dass ein Element geändert werden muss, geschieht dies mit wenigen Mausklicks oder Tastatureingaben. Es bleiben keinerlei Rückstände übrig, wie es sich bei einer Konstruktion per Hand nicht vermeiden lässt. Generell ist die Flexibilität der CAD-Programme ein wichtiger Aspekt, der die Arbeit stark erleichtert. So ist es beispielsweise kein Problem, kleine Ausschnitte zu vergrößern und detailliert zu betrachten. Viele Elemente können von Maschinen auf kleinstem Raum hergestellt werden, während das menschliche Auge kapitulieren muss.

Dies führt zu einem weiteren Punkt: der Präzision. In der Regel erlaubt die Software eine Konstruktion auf zwei Arten. Auf der einen Seite können die Formelemente „nach Augenmaß“ angeordnet werden. Auf der anderen Seite können jedoch auch exakte Koordinaten angegeben werden, die keinen Fehlerspielraum zulassen. Zusätzlich können Formelemente auch automatisch zusammengefügt werden; so ist es kein Problem eine Gerade etwa präzise durch den Mittelpunkt eines Kreises zu führen. Bei jeder Konstruktion per Hand würde sich zumindest ein geringer Fehler ergeben.

Weiterhin ist die große Zeitersparnis anzuführen, sobald sich eine gewisse Routine im Umgang mit der Software eingestellt hat. Es sind zahlreiche vorgefertigte Objekte vorhanden, die in kurzer Zeit angepasst und ein eingefügt werden können. In einer modernen Konstruktion ist es eine Seltenheit, dass eine separate Linie gezeichnet wird.

Interessant ist sicherlich auch die sogenannte „Layertechnik“, die in erster Linie der Übersicht dient. Es ist möglich, unterschiedliche Zeichenebenen zu definieren und die Elemente einer jeden Ebene ein- oder auszublenden. Soll beispielsweise nur das Gehäuse einer Konstruktion angezeigt werden, ist dies mit wenigen Klicks ausführbar.

Ein sehr wichtiges Element der CAD-Konstruktion, das beim Zeichnen per Hand nicht möglich ist, ist die 3D-Konstruktion. Die Zeichenebene kann nach Belieben gedreht und die Konstruktion in jede Raumrichtung ausgeweitet werden. Es sind folglich nicht mehr mehrere Einzel-Ansichten notwendig, um eine Konstruktion vollständig darzustellen, eine dreidimensionale Anordnung genügt. 3D-Konstruktionen erlangen wachsende Bedeutung in der modernen Industrie.

Computer-aided manufactoring (CAM)

CAM-Programme wurden wesentlich später eingeführt als CAD-Programme. Grund hierfür ist die Komplexität des Datenaustausches. Eine CAM-Software dient nämlich der Erstellung der Anweisungen für eine CNC-Maschine anhand der CAD-Daten.

Hierbei muss erklärt werden, dass es sich bei CNC-Maschinen (computerized numerical control-Maschinen) um Werkzeugmaschinen handelt, die durch Computer-unterstützte Anweisungen gesteuert werden. Als Beispiel soll eine Drehmaschine dienen, die im klassischen Fall bedient wird, indem etwa Vorschub und Radien/Durchmesser manuell eingestellt werden. Bei einer CNC-Maschine wird das Werkstück eingespannt und die erforderlichen Daten werden in den Computer eingegeben. Die Ziele sind sowohl Präzision als auch Zeitersparnis – vor allem bei höheren Stückzahlen.

Vor- und Nachteile der CAM-Software

Der größte Vorteil im Einsatz eines CAM-Programms ist sicherlich die Fehlerfreiheit. Das Programm verwendet die Konstruktionsdaten der CAD-Software und erstellt anhand dieser Basis die Herstellungsbefehle. Im einfachen Beispiel eines Würfels werden etwa die Seitenlängen aus der CAD-Konstruktion ausgelesen und in einen entsprechenden Befehl umgewandelt. Dieses Vorgehen vermeidet Messfehler und ermöglicht eine Genauigkeit, die im Wesentlichen durch die Genauigkeit der Werkzeugmaschine begrenzt ist. Bei größeren Konstruktionen ergibt sich zudem eine nicht zu verachtende Zeitersparnis. Die CAM-Software arbeitet vollautomatisch und die erstellten Anweisungen können unkompliziert an die CNC-Maschinen weitergegeben werden.

Auch nachträgliche Änderungen werden schnell eingefügt und wiederholende Elemente können für spätere Aufträge gespeichert werden.

Interessant ist auch die Möglichkeit die entsprechenden Werkzeuge innerhalb der CAM-Software auszuwählen. Je nach Werkstoff und Anforderungen an das Werkstück muss womöglich ein anderes Werkzeug eingesetzt werden, was mit wenigen Eingaben geschehen kann.

Auf der einen Seite ist als Nachteil der Kostenfaktor für die Anschaffung der Software und die Schulung der Mitarbeiter zu nennen. Dieser wird jedoch auf lange Sicht durch die erhebliche Zeitersparnis ausgeglichen. Für die Mitarbeiter ist weiterhin anzuführen, dass die Arbeit zwar leichter, aber auch uninteressanter wird. Auf der anderen Seite darf nicht außer Acht gelassen werden, dass CAM-Programme nur für moderne CNC-Maschinen zu gebrauchen sind. Viele Betriebe, die noch mit älteren Werkzeugmaschinen arbeiten, können keinen Nutzen aus der Software ziehen. Doch selbst für moderne CNC-Maschinen muss ein entsprechender Postprozessor vorhanden sein, die Schnittstelle zwischen CAM und CNC.

Software-Anbieter

In den vergangenen Jahren hat sich die Anzahl der CAD- sowie CAM-Programme stark erhöht. Es gibt mittlerweile zahlreiche Anbieter, die sich auf der einen Seite durch Preis und Leistung unterscheiden. Auf der anderen haben sich viele Entwickler auf spezielle Branchen konzentriert. So gibt es angepasste Software für den Maschinenbau, die Architektur oder auch die Zahntechnik. Die Wahl der geeigneten Software muss somit individuell entschieden werden.

Bewährte und bekannte CAD-Programme sind beispielsweise „AutoCAD“ und „SolidWorks“. Durch entsprechende Erweiterungen können die Programme für unterschiedliche Branchen genutzt werden. Im Bereich der CAM-Software sind etwa „Licom AlphaCAM“ oder „Pinncale“ zu nennen.

Der Erwerb der gewünschten Software kann bequem über die Webseiten der Hersteller erfolgen. Hier sind diverse Pakete zu finden, die von Einzel-Lizenzen bis hin zu Angeboten für mehrere Arbeitsplätze reichen. Sie Software kann in der Regel heruntergeladen werden oder wird auf einer CD/DVD versendet.