Zu Onshape habe ich schon einige Artikel geschrieben, die Entwicklung dieses Systems ist faszinierend. Das von einer Allstar-Riege des CAD-Business programmierte Cloud-CAD-System, bekommt – typisch für Cloudsoftware – ständig neue Funktionen und Erweiterungen von Funktionen. Anfang Januar wurde ein größeres Update veröffentlicht, das Onshape-CEO Jon Hirschtick in einem Blogbeitrag mit dem Namen „Introducing Parametric Modeling 2.0“ vorstellt. Einige Ansätze der neuen Parametrik hat Onshape schon letztes Jahr schon präsentiert, tatsächlich hat Onshape jetzt diese Ansätze weiterentwickelt und interessante Features hinzugefügt, die das Arbeiten in komplexen Strukturen stark erleichtern dürften.
Mit Pro/Engineer feiert die erste kommerziell verfügbare CAD-Software, die auf parametrischer Modellierung basiert, in diesem Jahr ihren 30. Geburtstag. Hirschtick beschreibt, welche Revolution das war – erstmals konnten Konstrukteure 3D-Modelle erzeugen, indem sie nacheinander einfache Modellierfeatures wie Skizze, Extrude oder Fase anwanden. Diese Arbeitsschritte werden in einer Liste, der History, gespeichert und dargestellt. Durch das Ändern von Maßen oder das Ändern, Vertauschen, Hinzufügen oder Löschen von Features ließ sich die Geometrie nachträglich – und nachvollziehbar – ändern.
Diese Methode des historiebasierten parametrischen Modellierens hat sich weitgehend durchgesetzt, von Pro/E – heute Creo – über SolidWorks, Solid Edge, Inventor und NX bis hin zu Catia und natürlich Onshape basieren die meisten marktrelevanten CAD-Systeme auf dieser Philosophie. Prominenteste Vertreter der direkten, also eben nicht historie- und parameterbasierten Modellierung sind sicher Creo Direct/Elements – früher bekannt als Solid Designer beziehungsweise CoCreate, und SpaceClaim. Allerdings entwickeln auch die parametrischen Systeme immer mehr direkte Modellierfunktionen, am prominentesten die Siemens-Systeme mit der Synchronous Technology.
Letzteres hat auch damit zu tun, dass Parametrik ihre Grenzen und Gefahren hat – nämlich immer dann, wenn die Zusammenhänge zwischen den Parametern zu komplex werden. Und das passiert vor allem in Zusammenbauten oder beim Design-in-Context, wenn man also die Parameter eines Teils von einem anderen Teil ableitet. Immer wenn das referenzierte Objekt – Kante, Fläche oder gar ein Teil in einer anderen Datei – verschwindet, treten Fehler auf, die sich kaum mehr reparieren lassen. Deshalb ist das Konstruieren in der Baugruppe oder im Multi-Body-Modus – also mehrere Teile in einer Datei – in vielen Firmen verboten oder zumindest verpönt.
Zwei weitere „Problemzonen“ von Parametrik-Systeme nhängen damit zusammen: Komplexe Konfigurationen und Verbindungen. Normalerweise werden Varianten erzeugt, indem man die Geometrie über eine Tabelle steuert. Jede Zeile dieser Tabelle steuert eine einzelne Variante. Das bedeutet, dass ein Variantenmodell mit jeweils 5 Längen, Breiten und Lochmustern eine eingebettete Excel-Tabelle mit 375 Zeilen benötigt, um alle Möglichkeiten abzubilden. Das wird sehr schnell unübersichtlich.
Verbindungen, insbesondere Verschraubungen, sind schon immer ein Problemfeld im CAD. Zum einen erhöhen sie die Anzahl der Teile in Baugruppen extrem – schließlich besteht eine einfache Verschraubung meist aus mindestens drei bis vier Elementen, Schraube, Mutter und ein bis zwei Scheiben. So kommen an einem Flansch schnell 5*4=20 Teile zusammen. Vor allem aber betreffen sie logischerweise zwei Bauteile und verknüpfen diese miteinander. Die Anlagefläche der einen Scheibe ist mit Teil A verknüpft, die Anlagefläche des Schraubenkopfs mit Teil B. Die Bohrungen müssen passen und so weiter. Da sind Probleme wie sie oben beschrieben sind kaum zu vermeiden.
Onshape reklamiert nun für sich, diese Probleme gelöst zu haben. Zum einen hat Onshape einen systemimmanenten Vorteil: Viele Probleme mit der Parametrik im Zusammenbau ergeben sich, weil Dateien, auf die der Zusammenbau referenziert sind, verschoben, gelöscht, umbenannt oder verändert werden. Da in Onshape alles in einer Datenbank gespeichert wird, ist die Gefahr, dass eine Verknüpfung ins Leere läuft, wesentlich geringer.
Beim Design-in-Context ist es in manchen Systemen zwar möglich, mehrere Teile in einer Datei und im Zusammenhang miteinander – also in einer Historie – zu modellieren, diese lassen sich aber dann kaum in Stücklisten oder Baugruppen einzeln ansprechen. Da Onshape keine Dateien führt, ist es ihm auch egal, was es von außen anspricht – weil es eben kein „außen“ gibt. Eine Bohrung durch zwei Teile und eine Verschraubung in dieses Loch einzusetzen erzeugt keine – beziehungsweise wenig – zusätzliche Komplexität, die wiederum Fehler ermöglichen würde.
Zudem kann der Anwender in Onshape nun „Stapel“ erzeugen, also beispielsweise eine Verschraubung aus Schraube-Scheibe-Sprengring-Mutter, und diese sehr schnell in mehrere Bohrungen einsetzen
Im Bereich der Konfigurationen lassen sich zusammenhängende Features in einer Tabelle, aber auch mehrere Tabellen in einer Baugruppe führen. Die oben angesprochenen Varianten mit je 5 Längen, Breiten und Lochrastern lassen sich mit drei Tabellen zu je 5 Einträgen lösen.
Der Blogartikel nennt noch einige weitere interessante Neuerungen wie paralleles, synchronisiertes Arbeiten im Blechbereich mit Abwicklung, gekanteter Geometrie und Biegetabelle oder „Managed In-Context Design“. Zudem finden sich weitere Blogartikel, die Themen wie die Verschraubungen noch detaillierter erklären.
Onshape schafft es – ohne den allgemeinen Konsens, wie ein CAD-System zu funktionieren hat, zu verlassen – die heutige Arbeitsweise mit Parametrik weiterzuentwickeln. Und das in die richtige Richtung, denn eigentlich ist ja die Herangehensweise, zunächst Einzelteile in jeweils eigenen Dateien zu modellieren und diese dann in einer weiteren Baugruppendatei zusammenzusetzen, nicht gerade logisch und intuitiv. Der Entwickler hat eigentlich alle Teile gleichzeitig im Überblick, eine Änderung an Teil A muss in Teil B berücksichtigt werden. Das spricht für das Modellieren im Kontext, wie es Onshape mit seinen Neuerungen ermöglicht.
Leider ist das Onshape-Blog nur auf Englisch verfügbar. Im neuen „Onshape What’s New“-Artikel finden sich Videos zu den Neuerungen, die auch ohne Englischkenntnisse verständlich sein sollten.