Laut dem Marktforschungsunternehmen BSS Research wird die Elektronikbranche bis 2012 ein Marktvolumen von 3Mrd. US-$ erreichen. Beste Aussichten für Unternehmen, aber gleichzeitig auch ein Signal, die eigene Entwicklung fit für diese Herausforderung zu machen, unabhängig davon, ob es sich um Unterhaltungselektronik industriellen Elektronikprodukten der Mess-, Steuer- oder Regeltechnik handelt. Die Geräte werden immer kleiner und komplexer, und die Konstruktionen hängen in zunehmendem Maße von den elektronischen Komponenten ab. Entwickler sind gefordert, neben einer optimalen Bauraumplanung auch Kollisionen mit anderen Bauteilen zu verhindern. Gleichzeitig müssen die Produkte weiterhin zu einem wettbewerbsfähigen Preis gefertigt werden können. Verkürzung der Entwicklungszeit Ingenieure des Maschinenbaus und der Elektrotechnik arbeiten daher verstärkt zusammen, um eine Verkürzung der Entwicklungszeit sowie einen optimierten Entwicklungsprozess zu erreichen. Bislang standen sie jedoch vor dem Problem, dass sich CAD-Daten nicht bidirektional zwischen E-CAD- und M-CAD-Systemen austauschen ließen. Mit CircuitWorks von SolidWorks haben Konstrukteure die Möglichkeit, E-CAD-Daten in ihre 2D-Zeichnungen oder 3D-Modelle zu integrieren. Auch können sie mithilfe von CircuitWorks beispielsweise ein komplexes Leiterplattenlayout (PCB) zuerst in SolidWorks modellieren und anschließend in das E-CAD-System übertragen. Da CircuitWorks direkt in die 3D-CAD-Software SolidWorks integriert ist, muss der Konstrukteur die gewohnte Oberfläche nicht verlassen und kann nahtlos die E-CAD-Funktion starten. Teilebibliothek für die Konstruktionen Für die Konstruktionen steht dem SolidWorks Anwender eine Teilebibliothek in CircuitWorks zur Verfügung. Die Modelle der Komponenten werden dabei aus den importierten Daten des E-CAD-Systems aufgebaut und zur Bibliothek hinzugefügt. Außerdem kann der Anwender verschiedene Konfigurationen der Komponenten und der importierten Bauteile speichern. Beispiele hierfür sind Downloads des SolidWorks Portals 3D ContentCentral. Entsprechende \’Keep In/Keep Out\‘-Bereiche, also mit Bauelementen und Leiterbahnen belegbarer oder freizuhaltender Bauraum, Bohrungen oder Anmerkungen des Leiterplattenlayouts werden vom Konstrukteur im Modell festgelegt. Gemeinsam mit wichtigen elektronischen Komponenten – z.B. Displays oder Schalter, die auch mit SolidWorks modelliert und positioniert werden – werden diese Daten in das E-CAD-System übertragen. Schnittstelle zwischen M-CAD- und E-CAD-Systemen Die Kommunikation zwischen M-CAD- und E-CAD-Systemen erfolgt über das standardisierte Intermediate Data Format, kurz IDF. Das offene Format ist derzeit in den Versionen 2.0, 3.0 und 4.0 verfügbar. Und es wird von den meisten Herstellern unterstützt, entweder direkt oder über einen Translator eines Drittanbieters. Jedes IDF-Dokument erzeugt zwei Dateien: eine EMN-Datei und eine EMP-Datei. Sie liefern die Basisinformationen zur Generierung einer einfachen Version des Leiterplattenlayouts. Die EMN-Datei enthält Informationen über die Form der PCB, einschließlich Integrations- und Ausschlussbereichen, Bohrungen usw. sowie über Position und Ausrichtung der einzelnen Komponenten. Die EMP-Datei beschreibt die 2D-Maße, Höhe und Form jeder Komponente. IDF v4.0-Dokumente enthalten nur noch eine Datei mit der Endung .idf. CircuitWorks unterstützt neben IDF auch noch das Standard-Format PADS und die dazugehörigen Dokumente. Anhand der Dateiinformationen können Konstrukteure eine genaue Darstellung der einzelnen Komponenten erreichen. Beispielsweise müssen Maschinenbauingenieure mit der exakten PCB-Geometrie arbeiten, obwohl noch keine reale Platine vorliegt, und dabei stets die Optimierung des Bauraums im Auge behalten. Zudem soll die Anzahl der Datendurchläufe zwischen E-CAD und M-CAD reduziert werden. Es gilt: Je höher die Genauigkeit, desto weniger Fehler beim Werkzeugbau und desto weniger Modelle und Prototypen müssen erstellt werden. Thermische und elektromagnetische Analyse Neben der Kollisionsvermeidung und Bauraumoptimierung spielen bei mechatronischen Bauteilkonstruktionen auch die thermische und elektromagnetische Analyse eine Rolle. Hier hilft die in SolidWorks integrierte Strömungsanalyse-Software SolidWorks Flow Simulation, die Wärmeströme überprüft. Zudem liefert sie entsprechende Lösungsvorschläge, beispielsweise zur Anordnung von Metallkontakten. Eine weitere Möglichkeit bietet sich mit der ebenfalls in die 3D-CAD-Software integrierten SolidWorks Simulation Software. Mit ihr können Konstrukteure prüfen, ob die Leiterplatte unter bestimmten Bedingungen, wie etwa plötzlichen oder dauerhaften Erschütterungen, an ihrem Platz bleibt. Dabei berücksichtigt die Software die zu erwartenden Betriebslasten, die verwendeten Materialien sowie die möglichen Interaktionen mehrerer Lastfälle. Visualisierung vielfältig nutzen Visualisierungsmöglichkeiten, wie sie CircuitWorks und SolidWorks bieten, sind vielfältig nutzbar. Beispielsweise lässt sich eine Vorschau der aus dem E-CAD-System importierten IDF- oder PADS-Dateien erzeugen, noch bevor der Konstrukteur mit der Baugruppenkonstruktion in SolidWorks begonnen hat. Dabei können Bauteile mithilfe von Farbe und Grautönen herausgestellt und mögliche Fehler frühzeitig erkannt werden. Aber auch die Modellansicht beim Export von SolidWorks in ein E-CAD-System ist wichtig, um die Richtigkeit der Daten zu gewährleisten. Die Grenze zwischen Elektronik und Mechatronik verschwimmt immer mehr. Mit SolidWorks und CircuitWorks sind Ingenieure und Konstrukteure den Anforderungen gewachsen und können bei Elektronikentwicklungen die Produktqualität verbessern, den Prototypenbau reduzieren und die Durchlaufzeit straffen. Kasten: CircuitWorks in Kürze
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