Digitalisierung Mit KI von der Zeichnung zum CAD-Modell

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Die Zeichnung ist nicht totzukriegen – aber nun lassen sich wenigstens PMI und Annotationen ohne manuellen Aufwand extrahieren und digital weiterverwenden. Dafür sorgt die Software Classmate Draw von Simus Systems mit KI.

Zeichnungen in TIFF- oder DXF-Formaten dienen als Angebotsgrundlage im Einkauf, als Anweisung für Arbeitsvorbereitung und Fertigung, zur Kalkulation und als Vorgabe für die Qualitätssicherung Sie enthalten oft mehr Informationen als das 3D-Modell, von dem sie meistens abgeleitet werden. Die Gründe dafür sind vielfältig: So werden die Product Manufacturing Information (PMI) am 3D-Modell selten vollständig eingepflegt – oder gehen bei Datenübergaben verloren. Auf Basis von Zeichnungen werden in weiteren Stufen der Prozesskette, etwa in Einkauf oder Arbeitsvorbereitung, Entscheidungen getroffen, wichtige Informationen geändert oder hinzugefügt – wie etwa Toleranzen, 3D-Annotationen wie Gewindeinformationen, Materialspezifikationen, Anforderungen bezüglich Oberflächengüte und (partielle) Nachbehandlungen. In der Qualitätssicherung werden Sollvorgaben, Messpunkte und Verfahrwege definiert.

Hoher Aufwand für Datenpflege und Rückfragen

An manchen Stellen bietet die 2D-Zeichnung mehr Nutzen als das 3D-Modell. So erfasst man am Flachbildschirm in der Fertigung oder an der Werkzeugmaschine alle Angaben auf einen Blick.Für die Programmierung der CNC-Bearbeitung oder der 3D-Koordinatenmessmaschine sollten Zeichnung und 3D-Modell bereitgestellt werden. Unterschiede in den gelieferten Daten werden zum Anlass von Rückfragen und Fehlern. Und selbst wenn ein PDM-System alle Modelle und Zeichnungen akribisch zuordnet und archiviert, bleibt die Datendurchgängigkeit auf der Strecke.Nach einer Schätzung des National Institute of Standards & Technology (NIST) verursacht die fortgesetzte Nutzung der 2D-Dokumentation den US-Herstellern Zusatzkosten in Höhe von 5,2 Milliarden US-Dollar pro Jahr. Sie entstehen durch Nacharbeit, Fertigungsfehler und Qualitätsprobleme. Einen wesentlichen Anteil haben Dateninkonsistenzen zwischen Zeichnung und CAD-Modell, die in manuellen Prüf- und Abstimmungsprozessen beseitigt werden müssen. Bei klassischer diskreter Fertigung in Maschinenbau, Luftfahrt- und Automobilindustrie verteuern diese Inkonsistenzen die Herstellkosten um ein bis drei Prozent, verursachen zusätzliche Entwicklungszyklen, verzögerte Produktionsfreigaben, höheren Ausschuss und mehr Qualitätssicherungen.

Digitale Zwillinge übernehmen

Schon heute erstellen daher viele Produktentwickler zwei Versionen des digitalen Zwillings: Der digitale Zwilling des geplanten Produkts wird jenem des gefertigten Produkts gegenübergestellt. Bei Ersatzteilbestellungen, Neuauflagen und Weiterentwicklungen zahlt sich der Aufwand aus. Zudem entscheiden sich immer mehr Unternehmen für die „Model Based Definition“ (MBD). Dabei lösen durch PMI angereicherte 3D-Modelle die separaten Zeichnungen vollständig ab.

Geometrische Ähnlichkeitssuche 

Hohe Teilevielfalt zum Vorteil wenden

Zeichnungserkennung mit künstlicher Intelligenz

Dank Künstlicher Intelligenz lässt sich der Aufwand zur Beseitigung der Differenzen zwischen digitaler Zeichnung und 3D-Modell nun drastisch reduzieren – unabhängig für welchen Weg sich ein Unternehmen entscheidet. Denn die Software Classmate Draw erübrigt ab sofort die manuelle Datenerfassung. Ein eigens entwickeltes und trainiertes neuronales Netz erkennt automatisch alle relevanten Zeichnungsinformationen. Die Software „liest“ den Schriftfeldblock und die Annotationen, interpretiert die Inhalte und speichert sie strukturiert ab. Dazu gehören Passungen, Form- und Lagetoleranzen (GDT), Gewinde-, Material- und Oberflächenangaben. Alle Bemaßungen werden in eine standardisierte Datenstruktur gebracht. Im Hintergrund schafft die Software zu jeder Zeichnungsdatei eine Datenbasis, die in Zukunft in gängige CAD-, CAM-, PDM- und ERP-Systeme übernommen werden kann. Bisher führte der einzige Weg in diese Systeme unweigerlich über eine Tastatur. Mit Classmate Draw hat man nun einen weiteren Baustein für durchgängig digitale Prozesse. Das Ergebnis ist ein intelligentes, angereicherte Modell im herstellereigenen S3D-Format, dass sich in eine Step-Datei überführen lässt. Dieses Modell liefert die ideale Basis für digitale Prozesse in Konstruktion, Fertigung, Qualitätssicherung und Beschaffung. Die Prozesssicherheit steigt – auch ohne zeitraubende Rückfragen. Davon profitiert die abteilungsübergreifende Zusammenarbeit.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten

Der Nutzen der KI-basierten Zeichnungserkennung entfaltet sich sofort – allein oder mit weiteren Modulen der Software. Bei der vollautomatischen Analyse und Klassifikation von 3D-Modellen werden Beschreibung, Klassifizierung und Suchkriterien der Modelle durch die Informationen aus der automatischen Zeichnungserkennung nun noch genauer. Eine bessere geometrische Ähnlichkeitssuche fördert die Wiederverwendung von Bauteilen. Über eine funktionale Oberfläche findet der Benutzer im Schnellverfahren gesuchte Eigenschaften, Geometrien und Bauteile mitsamt einer Vorschau. Die Informationen aus der automatischen Zeichnungserkennung verfeinern direkt die Ergebnisse jeder Kalkulation der Herstellkosten: Die online-Kalkulation costing24 übernimmt nun auf Mausklick Kostenfaktoren, die bisher in den Annotationen verborgen waren. Geforderte Materialien oder Toleranzen werden dadurch sofort im Viewer sichtbar. Erstmals fließen diese Informationen ohne manuelle Eingaben in die Kalkulationslösungen ein. Dies gilt für alle Kalkulationslösungen des Unternehmens. Sie arbeiten nun genauer, weil sie mehr relevante Informationen zielgerichtet berücksichtigen können. Davon profitieren Einkäufer und Arbeitsvorbereiter in den Unternehmen, aber auch Zulieferer und Fertigungsdienstleister.

Produktivitätsschub durch KI

Während andere Entwickler KI-Funktionen ankündigen, beweist classmate Draw, dass Künstliche Intelligenz heute bereits an den Wurzeln der Wertschöpfung Nutzen bringt. Die smarten Lösungen schaffen einen weiteren Baustein für durchgängig digitale Prozesse und echte Produktivitätsgewinne.

Dr. Thomas Tosse ist Inhaber der Agentur hightech marketing.