Die Industrie-Designer von ”The Alloy” gestalten mit dem 3D-CAD/CAM/CAE System UNIGRAPHICS

Alloy Total Product Design

Alloy cuts downstream engineering costs 40 to 60 percent and assures manufacturing quality with NX

Viele Wege führen zu funktionalen und formschönen Industrieprodukten. Aber nur wenige Industrie-Designer nutzen 3D-CAD/CAM- oder Design- Software, um ihre Ideen, zu entwickeln, zu kommunizieren und zu produzieren. Ein Pionier auf diesem Gebiet ist ”The Alloy”. Das erfolgreiche Design- Büro in Farnham, einem Ort der Grafschaft Surrey südlich von London, entwirft für internationale Auftraggeber, wie z.B. British Telecom und Lucent, Produkte im Bereich Consumer Electronics.

Am Beispiel der Entwicklung eines schnurlosen Digitaltelefons für British Telecom zeigen sich Zeitvorteile für die Designer und eine verbesserte Zusammenarbeit mit den am Projekt beteiligten Ingenieuren des Kunden. Als Pioniere in der Anwendung der UNIGRAPHICS WAVE-Technologie können die 15 Mitarbeiter Design-Ziele in einer Kontrollstruktur festhalten, auf Produktfamilien anwenden und selbst weitreichende Änderungswünsche in letzter Minute problemlos und professionell umsetzen.

Gus Desbarats, Firmengründer und Motor von ”The Alloy”, hat nicht nur ein Design-Studium und eine Werkzeugmacher-Ausbildung abgeschlossen, sondern auch früh Erfahrungen in der CAD-Konstruktion sammeln können. Deshalb arbeitet sein Team seit mehreren Jahren mit einem CAD-System, dem 3DCAD/ CAM/CAE-System UNIGRAPHICS. Damit bauen die Designer eine gemeinsame Datenbasis für alle am Projekt beteiligten auf, die sich nicht selten über die ganze Welt verteilen. Als Schnittstelle zwischen Form und Fertigung beziehen sie die Anforderungen von Werkzeugbau und Spritzgießtechnik schon in einer frühen Projektphase in ihre Arbeit ein.

Als Unigraphics Solutions mit der WAVE-Technologie ein wegweisendes Werkzeug zum Produktportfolio-Engineering in das 3D-System integrierte, gehörte ”The Alloy” wieder zu den Pionieren: “Am Beginn eines neuen Projekts beschreibt man eine Kontrollstruktur.

Eine einfache Strichzeichnung kann darin wichtige Formelemente definieren, die für eine ganze Produktfamilie gelten sollen. Wird diese später verändert, werden alle auf diese Struktur zugreifenden Produkte mitsamt ihren Komponenten ”kontrolliert” auf den neuesten Stand gebracht. Diese Struktur kann man auch benutzen, um verschiedene Designs auszuprobieren”, so Nick Burt, WAVEExperte bei The Alloys. Er vergleicht die WAVE-Technologie mit der Parametrik: “Ein parametrisches CAD-System macht es einfach, ein einzelnes Teil zu verändern, weil viele einzelne Elemente auf einen einzigen Befehl reagieren. UG/ WAVE verändert mit einem Befehl ganze Produkte.”

Ein unschätzbarer Vorteil für Designer besteht darin, dass die WAVE-Technologie Informationen direkt an Geometrie-Elemente ”linkt”. So lassen sich Formelemente direkt beeinflussen. Die herkömmliche Parametrik verwenden die Designer aus prozessspezifischen Gründen nicht: “Eine Vielzahl von Parametern in einem internationalen Team zu kommunizieren, ist sehr schwierig”, weiß Gus Desbarats. ”Die WAVETechnologie erscheint uns dagegen als Werkzeug, dass sich auf unsere Arbeitsweise übertragen lässt.” Der Ablauf des ersten Projekts gibt ihm Recht.

Skulptur für das Millennium Zwei grundlegende Anforderungen musste das neue schnurlose Digitaltelefon der British Telecom erfüllen: Es sollte den europäischen Trends im Interior-Design entsprechen, damit es in heutige stilbewusste Haushalte passt. Und eine besonders weiche Linienführung der runden Formen sollte das Gerät zu einer Skulptur für das neue Millennium aufwerten. Im ersten Entwicklungsschritt verschafft sich das Projektteam einen Überblick über die räumlichen Zusammenhänge und Vorgaben. Dazu wird eine erste Baugruppe aus primitiven Körpern in UNIGRAPHICS definiert, die technische Bestandteile wie Antenne, Hauptplatine, Akku, Mikrofon und Lautsprecher repräsentieren. Jedes Teil, das Platz beanspruchen kann, wird untergebracht. Das Ergebnis ist eine grobe Vorstellung von Umriss und Innenleben des künftigen Telefons.

Mit den konkreten Maßen werden nun die ersten Skizzen gezeichnet. Unterschiedliche Ideen und spontane Einfälle der Kreativen werden entwickelt, um eine Form zu finden, die sich angenehm anfassen lässt, eine ergonomisch optimal gelagerte Tastatur trägt – und Spaß macht. Zahlreiche Entscheidungen werden anhand von verschiedenen Entwürfen getroffen – die schließlich zu einer konkreten Formvorstellung führen.

Im darauf folgenden Schritt werden in einer Art Mischtechnik Skizzen, Entwürfe, Photoshop-Dateien und 3DVolumenmodelle aus UNIGRAPHICS verbunden, um Details wie das Tastaturlayout ohne reale Modelle beurteilen und verbessern zu können. Sobald diese Ideen ausgereift sind, beginnen die Designer, die exakte äußere Geometrie festzulegen. Unterschiedliche CAD-Volumenmodelle und aus diesen erzeugte echte Modelle werden geprüft, bis die Form den Vorstellungen entspricht. Auch Farben und Oberflächenstrukturen können bereits berücksichtigt werden.

Intelligente Zusammenarbeit

In dieser Phase beginnt das klassische ”Concurrent Engineering”, die gemeinsame Arbeit mehrerer Teams an einer Baugruppe. In der WAVEKontrollstruktur werden die Rechte zur Veränderung vergeben: Für die Außenhaut verbleiben sie bei den Industrie-Designern. Innerhalb einer Baugruppe stehen die gleichen Daten jedoch auch den Konstrukteuren der Mechanik zur Verfügung, die das gesamte Innenleben bestimmen können. Die Daten der ”Außenhaut” gelten bereits für die Entwicklung von Werkzeugkonzepten. Dank 3DCAD kann das Ergebnis der Designer, eine interessante, handlich weich gestaltete Oberflächenform, sofort für das Marketing verwendet werden. Die Verpackung wird entwikkelt, den Vertriebspartnern werden verschiedene Farbmuster präsentiert. Darstellungen des Telefons lassen sich in Fotoqualität ”gerendert” für Prospekte und Verkaufsförderungsmaterial verwenden. Auch die Abbildungen für die Bedienungsanleitungen gewinnt man aus UNIGRAPHICS. Die Werkzeugbauer verwenden die Geometriedaten, um erste Fräsund Erodierprogramme abzuleiten. Die Konstrukteure arbeiten unterdessen in der gleichen Baugruppe, doch an der Innenseite der Oberschale, für die sie alle Veränderungsrechte besitzen. Das gleiche Kunststoffteil wird in zwei verschiedenen Teile-Dateien gespeichert, für die unterschiedliche Gruppen die Rechte besitzen. Dadurch sind Übergriffe in das fremde Tätigkeitsfeld ausgeschlossen, die Zusammenarbeit klappt reibungslos.

UG/WAVE zeigt Wirkung

Dies zeigte sich an zwei typischen Änderungen kurz vor dem Abschluss des Projekts. Die erste war eine klassische Aufgabe für Konstrukteure: Ein runder Vorsprung für die Verschraubung beeinträchtigte eine Tastenfunktion. Folgerichtig konnten die Konstrukteure die notwendigen Änderungen innerhalb ihrer Datenbasis ausführen, ohne die Designer einzubeziehen. Anders bei der zweiten Änderung, einem typischen ”Umwerfer” in letzter Minute. Das ganze Gerät musste größer werden als geplant, um einem neuen Bauteil Platz zu machen. In diesem Fall signalisierten die Ingenieure das Problem, die Designer mussten es lösen.

Nun kam die große Stunde der WAVE-Kontrollstruktur: Mit wenigen Mausklicks konnten die Designer die Linienführung so verändern, dass sie die geforderten drei Millimeter mehr erreichten. UG/WAVE sorgte dafür, dass alle Anschlüsse und Randbedingungen von Geometrie-Elementen erhalten blieben, die auch von den Konstrukteuren bearbeitet wurden. Die betroffenen Baugruppenbestandteile wurden automatisch auf den neuen Stand gebracht. “Nach fünfzehn Minuten Rechenzeit eines 200 MHz-Prozessors war ein Problem gelöst, was schon manches Projekt gekippt hat,” berichtet Gus Desbarats. Drei komplexe Außenflächen und drei interne Baugruppen wurden mit einer einzigen Anweisung verändert, die akribische Kontrolle ergab keine Fehler. “Ohne die WAVE-Technologie hätten wir mindestens drei Tage, eher sogar eine Woche für die Änderungskonstruktion gebraucht”, ergänzt Nick Burt.

Verbesserte Zusammenarbeit

Weil Industrie-Designer und Entwickler innerhalb ihrer eigenen Entwicklungsumgebungen arbeiten, lassen sich ”Übergriffe” in fremde Arbeitsgebiete vermeiden. Dies verbessert die Zusammenarbeit. Zahlreiche übliche Doppelarbeiten entfallen ebenso, wie gegenseitige Behinderungen. Schnelle Änderungen in letzter Minute werden möglich, ohne Teile, Werkzeuge oder Komponenten im Innenraum komplett neu aufbauen zu müssen. “Durch die WAVE-Technologie können verteilte Teams mit der gleichen Datenbasis arbeiten, ohne den in Historie oder Parameter-Listen gespeicherten Ballast teilen zu müssen”, fasst Gus Desbarats zusammen. “Damit unterstützt diese Technologie unser Teamwork optimal.”

The Alloy: Ganzheitliches Produktdesign

Das Design Team von ”Random Product Design” gründete im Februar 1999 ”The Alloy” als Design- und Innovationsberatung, im Eigentum der Mitarbeiter. Die Philosophie des Ganzheitlichen Produktdesign besteht darin, das Marketing von Konsumgütern durch aufsehenerregendes Design zu fördern – und gleichzeitig die Voraussetzungen für einen reibungslosen Übergang in die Serienproduktion zu schaffen. Erfolgreiche Innovationen erreicht ”The Alloy” durch eine enge Zusammenarbeit interdisziplinärer Teams und den Zugriff auf ein globales Netzwerk von Spezialisten.

In 15 Jahren haben die Designer von ”The Alloy” für Kunden wie British Telecom, Lucent, Ericsson, GE Plastics, Johnson&Johnson, Tektronix, Procter&Gamble, Kone Elevators und Thomson Consumer Electronics Produkte geschaffen, die bis heute 55 Millionen mal verkauft wurden.

”The Alloy” hat zahlreiche Preise gewonnen, darunter sieben für effektive Konsumgütergestaltung und einen IF-Award. Ein Designvorschlag des Teams erhielt sogar einen Hollywood- Oscar für technischen Fortschritt.

PDF Download:

Alloy Total Product Design

Herausforderungen:

• Offer extra value by extending role of industrial design (ID) to anticipate downstream development requirements and eliminate reverse engineering (total product design)
• Ensure quality products by maintaining control of surfaces through mechanical engineering and tooling development

Schlüssel zum Erfolg:

• Define product concepts as NX software 3D models instead of 2D drawings
• Transfer models to mechanical engineers and toolmakers via STEP, Parasolid software or native NX
• Use NX photorealistic rendering capabilities to communicate design concepts quickly via Internet
• Accommodate client/supplier late changes through use of NX system-based modeling tools

Ergebnisse:

• Alloy/Hewlett-Packard: total product design approach enabled tooling data to be released in two days; product
• Alloy/SunCorp: reduced engineering cost lowers profitability threshold, permitting mass customization
• Alloy/Bluesocket: easy handling of late design changes supports fastbreaking technology
• Overall: 3D concept models reduce downstream engineering by 40 to 60 percent; use of ID models prevents data alterations, ensuring manufacturing quality

Branche:

• Consumer Products
• High Tech & Electronics

Hauptgeschäft des Kunden:

Alloy is a product design consultancy offering a full range of services, from product planning and product-based brand-identity design through engineering for manufacture and rapid prototyping.

Lösungen/Services:

• NX
• NX Design (CAD)
• Parasolid
• Tecnomatix

Kundenstandort:

Farnham
England

"Durch die WAVE-Technologie können verteilte Teams mit der gleichen Datenbasis arbeiten, ohne den in Historie oder Parameter-Listen gespeicherten Ballast teilen zu müssen. Damit unterstützt diese Technologie unser Teamwork optimal.”"

Gus Desbarats

Chairman

Alloy Total Product Design