Tue Dec 01 2020

12 01

3D-model als universele taal

02/04/2020

Door Liam van Koert

Model Based Definition is de volgende halte in een geconsolideerde commodity CAD-markt. Want nu iedereen eindelijk van 2D op 3D is gezet, moet het nu ook 3D blijven. Waarom slaan legio constructeurs na zorgvuldig modelleren alles dan volledig plat om hun noeste arbeid vervolgens als ‘dom’ papier of pdfje de fabriek in sturen? Volgens Henk Jörg, één van de initiatiefnemers van een nieuwe MBD-user group, is het onwetendheid en de wissel die 3D hierdoor als ‘moedertaal’ kan trekken op bestaande bedrijfsprocessen.


     

 

Al een kwart eeuw leveren de Nederlandse HTS-en en Universiteiten constructeurs af die keurig zijn opgevoed in 3D. Ongeacht het pakket was 3DCAD de basis voor hun ontwerpen, simulaties, en practica productietechniek. Zelfs sommige automatiseringsopdrachten stelden 3DCAD centraal om zo met parametrisch opgebouwde modellen de eerste configuratoren te kunnen programmeren.



Trendsetter en laatbloeier

Toch duurde het daarna nog zeker 20jaar voordat iedereen van trendsetter tot laatbloeier op 3D over was. Een overstap naar 3D stond namelijk niet op zich en nam in het kielzog bijvoorbeeld PDM of gewenste koppelingen met ERP met zich mee. Bovendien duurde het een aardig poosje voordat een machinebouwer alle in gebruik zijnde modellen naar 3D had omgezet. Kortom, de stap van 2D naar 3D vergde in het voortraject een flinke investering, voordat de beloofde vruchten als meer efficiëntie en minder fouten door betere communicatie konden worden geplukt. Als deze überhaupt al te plukken waren. Want de fabriek? Die wilde nog steeds plat papier. Het liefst A0. En de nieuw opgeleide tekenaar? Heel bedreven in 3D. Maar 2D-tekenafspraken en het correct 2D definiëren van plaatsen vormtoleranties? Vooral klok en klepel.

 

Vooravond

En nu staan we dus aan de vooravond van weer een ingrijpende verandering voor ‘de tekenkamerketen’: Model Based Definition. De naam zegt het eigenlijk al: in plaats van een onderdeel of (sub)samenstelling maakbaar vast te leggen in aanzichten en doorsneden van het 3D-model, komen alle plaats- en vormtoleranties in het 3D-model terecht. En dat geldt ook voor andere informatie waarmee het 3D-model kan worden verrijkt. De 2D-representatie? Die komt te vervallen. Wie zijn model op deze manier goed heeft gedefinieerd, kan met de vervolgstappen aan de slag.

 

MBD, MBM, MBI...

Model Based Manufacturing bijvoorbeeld, waarbij een 3D-model in het ultieme geval rechtstreeks kan worden ingelezen door een productiemachine, die vervolgens aan de slag gaat zonder verdere inspanningen van de operator. Voor de hand liggend voorbeeld is hier natuurlijk de 3D-printer die niks van 2D-tekeningen moet weten maar in de regel op zijn minst een STL-file wil zien. Maar snijden, verspanen en lassen gebeurt steeds vaker volgens het MBM-gedachtengoed vanuit het 3D-model. Op een vergelijkbare manier kan ook de meetkamer verregaand worden geautomatiseerd: de meetmachine leest het vrijgegeven 3D-model in en vergelijkt dit met de 3D-scan van het zojuist MBM-geproduceerde product. Model Based Inspection noemt men dit, met meestal nog 2D-tabelletje als meetrapportje.


Plug & Produce

“In een perfecte wereld kan elke machine met 3D-modellen lezen en schrijven”, zegt Henk Jörg, MBD-specialist bij TFH Technical Services en medeoprichter van MBD-gebruikersgroep MBDusers.nl. “Maar in de praktijk valt dat toch nog wel even tegen. Enerzijds zijn 3D-modellen in CAD-pakketten geen volledig wiskundig bepaalde geometrie. Er zijn tal van manieren om een resulterende vorm te beschrijven of benaderen. Dat doen de verschillende kernels in CAD-software dan allemaal op hun eigen manier. Soms is een berekening helemaal niet mogelijk en moet worden volstaan met een benadering. Nu kan je je voorstellen als het al jaren een onmogelijke opgave blijkt om verschillende CAD- systemen ‘native 3D’ met elkaar te laten praten, dit voor een CNC-freesbank of een lasrobot een utopie lijkt. Er zijn zoveel soorten en maten van dit soort machines, om nog maar niet te spreken over hun bijbehorende gereedschappen, dat ‘plug&produce’ op basis van een 3D-model nog ver van ons is. Staan we onszelf echter toe om softwarematig CAD-systemen en productiemachines op elkaar in te regelen, dan is het zonder meer haalbaar. Vaak is hierbij overigens ook een flinke dosis proceskennis nodig. Wil je een robot bijvoorbeeld een optimale toortsbaan laten afleggen voor een bepaalde geometrie, dan zal je bijvoorbeeld ook de warmteontwikkeling en toortssnelheden moeten meenemen.”


MBDUsers.nl 

Kortom: heel veel kansen wanneer 3D niet alleen de nieuwe bedrijfstaal, maar zelfs die van een hele keten wordt. Maar minstens zoveel vragen om tot die universele taal en de beste resultaten te komen. En de antwoorden op die vragen? Die zijn er volgens Jörg’s collega en mede-oprichter van de user group, Patrick Kerkhof, maar mondjesmaat. Reden voor beiden de handschoen op te pakken en een MBD User group op te richten, aldus Kerkhof. “Het meeste leer je als met gelijkgestemden – althans voor wat betreft het nut van MBD – van elkaars ervaringen leert en zo tot best practices komt. Nu zijn er vanuit CAD-leveranciers wel wat informatiebronnen, maar succesvolle MBD is CAD-overstijgend. Onze user group is dat daarom ook. Vandaar dat we met verschillende partijen rond de tafel zitten om alle belanghebbenden bijeen te krijgen. Fysiek tijdens gebruikersbijeenkomsten, maar ook digitaal op een nieuw platform dat we MBDusers.nl hebben gedoopt. Hierop kunnen deelnemers whitepapers over specifieke MBD-onderwerpen als bijvoorbeeld colour coding, maar ook voxelvorderingen te publiceren. Daarbij bevat het een hele verzameling nieuwsberichten, praktijkcases en achtergrondartikelen. We hopen dat door het bundelen en ontsluiten van alle relevante MBD-informatie die nu beschikbaar is, en nog beschikbaar komt de modelbased-aanpak een broodnodige zet in de rug kunnen geven.
Want we kunnen er niet omheen: de toekomst is 3D. Ook voor wat betreft communicatie. En wat zou het dan toch mooi zijn als we allemaal dezelfde 3D-taal spraken.”