ECAD/MCAD-Interface Wie Google Sketchup Ingenieuren hilft, MCAD und ECAD zu verbinden

Redakteur: Margit Kuther

Das Layout der Leiterplatte ist angelegt und alle Designregeln sind erfüllt. Alles läuft glatt, bis jemand bemerkt, dass etwa ein Stützstab einen Steckverbinder blockiert.

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Es sind Momente wie diese, in denen die Welten von MCAD (Mechanical Computer-Aided Design) und ECAD (Electronic Computer-Aided Design) aufeinander prallen. Seit Jahren laufen diese parallel nebeneinander und sie begegnen sich nur in den allerletzten Entwicklungsphasen, wenn alles fertig ist und Probleme entdeckt werden.

Designs, die Standardformate verwenden, sind in dieser Hinsicht weniger anfällig. Entwickler können sich auf die standardisierten Lochraster verlassen und relativ sicher sein, dass die Leiterplatte in den verfügbaren Platz passen wird – solange keine besonders hohen Komponenten verwendet werden. Aber auch dieser sichere Ansatz hat seine Grenzen.

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Wärmeentwicklung ist ein Problem für viele Designs

Ein heiß laufender Prozessor wird einen großen Kühlkörper benötigen, der dann den Kühlluftstrom für andere Komponenten blockieren könnte. In einer 2D-Ansicht des Leiterplatten-Layouts ist nur schwer zu erkennen, wie der Luftstrom behindert werden könnte. Ein klareres Bild entsteht oft erst bei der Rückkehr in die dreidimensionale Welt, also beim Prüfen, wie Leiterplatte, Komponenten, Steckverbinder und Gehäuse zusammenpassen.

Die Fähigkeit, eine genaue Prüfung bereits in einer früheren Designphase wahrnehmen zu können, ist von entscheidender Bedeutung, um die Vorlaufzeit der Produktentwicklung zu minimieren. Eine engere Verbindung zwischen ECAD und MCAD dient also nicht nur dazu Fehler zu vermeiden.

Die Grenzen des Eurocard-Chassis überwinden

Viele moderne Produkte erfordern ein schlankeres, attraktiveres Aussehen als es das standardmäßige Eurocard-Chassis bieten kann. Die meisten Elektroniksysteme müssen neben beweglichen mechanischen Komponenten installiert werden und sie sind daher durch Größe und Form dieser Subsysteme beschränkt. Wenn eine interaktive, visuelle Darstellung des Designs so früh wie möglich zur Verfügung steht, ist es wesentlich einfacher, die ästhetische und mechanische Funktionsweise des Produkts zu optimieren und Größen- oder Schnittstellenprobleme zu identifizieren, die in der schematischen Ansicht nicht offensichtlich sind.

ECAD und MCAD zusammenführen

Trotz der unbestreitbaren Vorteile von kombiniertem ECAD und MCAD hat es erstaunlich lange gedauert, die Distanz zwischen den beiden Disziplinen zu überwinden. Dies trifft sogar für Großprojekte zu, etwa im Automobil- und Flugzeugbau. Probleme aufgrund von Spezifikationsunterschieden, die für Entwickler auf beiden Seiten zu teuren Nacharbeiten führten, haben die Entwicklung von Standards angetrieben, die ECAD- und MCAD-Tools miteinander verbinden könnten.

Die wichtigsten Standards wurden dabei vom PDES-Konsortium entwickelt, dem eine Reihe führender Aerospace- und Automobilhersteller angehörten. PDES veröffentlichte die STEP-Serie von Standards, die elektrische und mechanische CAD-Daten unterstützt. Die Akzeptanz dieser Standards ist bisher jedoch noch lückenhaft. Einige ECAD-Anbieter basierten ihre Produkte zwar auf STEP, aber sie konzentrierten sich auf die Entwicklung von Schnittstellen zu spezifischen Tools von Drittanbietern wie Pro/Engineer oder SolidWorks.

Intermediate Data Format für den Design-Austausch

Solch eine erfolgreiche Schnittstelle war das Intermediate Data Format (IDF). IDF wurde in den frühen 1990er Jahren entwickelt, und neuere Versionen des Formats bieten Unterstützung für mehr 3D-Daten und sogar thermische Eigenschaftsdaten. So können Designs einfacher an Software für Wärmefluss-Simulation weitergegeben werden. IDF wird heute von einer Reihe von ECAD- und MCAD-Anbietern unterstützt, um den Austausch von Designdaten zwischen ihren Tools zu ermöglichen.

MCAD-Tools, die IDF-Austausch unterstützen, bedeuten für Entwicklungsteams jedoch erhebliche finanzielle Investitionen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Großteil des Gehäusedesigns an externe Spezialistenfirmen vergeben wird. Es ist also nicht unbedingt erforderlich, eine teure MCAD-Infrastruktur anzuschaffen, wenn ein anderes Team oder eine externe Firma über die erforderlichen Tools verfügt, um ein mechanisches Konzept in Formteile, Baugruppen und CNC-Fräsprogramme umzuwandeln.

Tools wie Google Sketchup ermöglichen 3D-Konzepte

Heute verfügbare kostenlose Tools wie Google Sketchup sind bestens geeignet, um realistische Designkonzepte und Produktmodelle zu erstellen. Sketchup ist darüber hinaus für die Zusammenarbeit an Entwicklungsprojekten konzipiert. Benutzer können in einer „3D Galerie“ nach Formen und Designs suchen und diese in ihren eigenen Projekten verwenden. Wenn Entwickler also ein Gehäuse sehen, das für ihr Produkt passend wäre und es in ihr elektronisches Design integrieren wollen, laden sie es einfach herunter. Sketchup unterstützt sogar das interaktive Manipulieren beweglicher Teile. Dies hilft Entwicklern einfacher zu erkennen, wie ein elektromechanisches System, möglicherweise mit biegsamen Schaltkreisen, sich in verschiedenen Lagen verhalten wird. Desweiteren erfahren sie, ob Kabelverbindungen dabei andere Teile berühren.

Collada-Format für interaktives 3D

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