MBD: wat is het en wat kan ik er mee?

“Waarom besteden we nog kostbare tijd aan tekeningen, terwijl we een 3D-model hebben?”, vraagt Henk Jörg van TFH technical services zich al jaren af. Zelf is hij groot voorstander van Model Based Definition – het vastleggen van toleranties, ruwheden en andere relevante annotaties in 3D. De besparingen die te behalen zijn door de ’platte wereld’ over te slaan zijn enorm.

“In 2011 kwam ik in Washington voor het eerst in aanraking met Model Based Definition”, herinnert Jörg zich een tekenend 3D-eureka-moment.  “De kracht er van greep me en heeft me eigenlijk nooit meer losgelaten.” De oprichter van TFH technical services, een constructeursclub met gezamenlijk heel wat jaartjes ervaring in de machinebouw was met een aantal collega’s en klanten naar Amerika afgereisd om op hun CAD-kennis op te vijzelen. Eén partij die erg ver was met het verrijken van 3D-model informatie met maat- en vormtoleranties was het Amerikaanse Department of Defence. “Het Amerikaanse leger was in die tijd nog volop actief in Irak en moest nieuwe systemen zo snel mogelijk bij hun troepen krijgen. Ze zagen al snel in dat ze met Model Based Definition de totale doorlooptijd van engineering tot en met commissioning behoorlijk konden verkorten. Wij waren er als Nederlandse afvaardiging – waar ook machinebouwer Marel deel van uitmaakte – zo van onder de indruk dat we bij terugkomst meteen een project opstartte om te kijken of ook Marel zonder 2D-tekeningen kon produceren.”

Constructeursdag 2016

Henk Jörg en Patrick Kerkhof vertellen op de Constructeursdag 2016 op 29 november a.s. in het Evoluon in Eindhoven meer over Model Based Definition.

Overbodige 3D-overstap?

Hoewel 3D-CAD al enkele decennia op de markt is, moest pak en beet 10 jaar geleden het grootste deel van de Nederlandse bedrijven de stap naar 3D-CAD nog maken. Maar een enkel ‘dedicated’ stationnetje met XP daargelaten, zijn de platte perspectieven anno 2016 dan toch van de tekenkamer verdwenen. Ontwerpen in 3D is eindelijk de norm. Prima natuurlijk, want de te ontwikkelen producten zijn ook 3D. Het maakt ze van beter van kwaliteit en het hele proces wordt efficiënter, omdat je in een vroeg stadium over een digitaal prototype beschikt waar je tal van analyses op kunt loslaten. Toch is er volgens Jörg ook iets raars aan de hand. Want ondanks de besparingen, heeft de constructeur er ook werk bij gekregen: hij moet nu én een model én een tekening maken, terwijl in het 2D-tijdperk de tekening volstond. “Ergens is het gek dat je de stap naar 3D maakt om vervolgens de boel op een grote A0 te plotten en zo alle relevante informatie via werkvoorbereiding de fabriek in te sturen. En dat terwijl de machines die het product moeten maken helemaal geen tekeningen kunnen lezen. Met Model Based Definition kun je aan dat soort onzinnige stappen een einde maken. Want is het in een tijd waarin iedereen de mond vol heeft van Smart Industry en Industrie 4.0 niet veel verstandiger de basis van deze slimme productie – de productdefinitie – niet plat te slaan maar gewoon 3D te houden? Toch is dit precies wat er bij de meeste 3D-overstappers in Nederland gebeurt. Deels zijn hier overigens ook de CAD-leveranciers debet aan: de meeste CAD-pakketten bieden niet de mogelijkheid modellen van extra metadata te voorzien en gaan uit van een workflow waarbij de 2D-tekening het eindproduct is.”

MBD in de praktijk

We raken hier de kern van wat Model Based Definition is en hoe je het in de praktijk brengt. “Laten we die 2D-tekening als voorbeeld nemen”, licht Patrick Kerkhof, senior mechanical design consultant; bij TFH technical services, de Model Based verantwoorde werkwijze toe. “We vinden er diverse aanzichten met maatvoering, plaats- en vormtoleranties. We vinden er ruwheden, materiaalspecificaties en een stuklijst. Misschien staan er aanhaalmomenten voor bepaalde bouten op of andere onderdeel- of samenstellingspecifieke informatie die downstream belangrijk is. Al deze informatie wordt aan het model toegevoegd. Hoe meer je weet en vastlegt, des te meer grip je verderop in het productieproces hebt en des te grondiger kan er worden geautomatiseerd. In het geval van Marel hebben we tal van conveyorsystemen, en later ook andere machineonderdelen, in Creo van PTC gemodelleerd en gedefinieerd. Met softwaremodules van het Duitse Software Factory worden de modellen en (sub)assemblies gevalideerd en Windchill – PTC’s PLM-oplossing – ingeschoten. Ook hier volgen in het kader van versiebeheer nog enkele automatische ‘checks & balances’ waarop, ook weer automatisch, de nieuwe dxf- en STEP-files worden aangemaakt. Marel heeft de doorlooptijd van haar conveyorsystemen hiermee verkort van 40 uur naar slechts 4 uur. Met name het kunnen hergebruiken van data is hier debet aan. Maar ook zijn er besparingen doordat alle onzinnige toleranties en relaties – die ongewenst toch de tekening insluipen omdat iedere tekenaar er zijn eigen methodiek op nahoudt – verdwijnen.” Of het voorbeeld van Marel een uitzonderlijke verbetering is? Jörg: “Nee hoor. Bedrijven als Boeing en Toyota zijn al veel langer met MBD bezig. Voor assemblage zijn ze 30 procent efficiënter. Voor tooling of rework halen ze minstens 50 procent.”

Mondjesmaat

Dat Model Based Definition relatief onbekend is, is niet zo raar. Zoals gezegd zijn verschillende CAD-leveranciers nog aardig aan het stoeien hoe ze het in hun designsoftware moeten integreren. Hoe hang ik al die extra data aan mijn model? En hoe visualiseer ik die vervolgens in een 3D-context? Jörg: “In Creo is het al een jaar of vier mogelijk om met MBD te werken en in de nieuwste versie hebben ze inmiddels aardig in de gaten hoe je dit het beste doet. SolidWorks heeft sinds versie 2016 wat MBD-mogelijkheden en de geruchten gaan dat binnen nu en een half jaar ook Inventor Model Based Definition ondersteund. Logisch dus dat het nog niet op grote schaal wordt toegepast. Een andere reden dat het niet zo snel gaat is cultuur. Met name de oudere generatie hecht toch nog wel aan het papier en het opbouwen van een volledig gedefinieerde stuklijst vergt de nodige inspanningen.  Toch is het nu wel echt de tijd om er in te duiken. Voor Creo-gebruikers starten wij daarom een Europese Technical Commity MBD, een soort gebruikersgroep, die zich volledig op Model Based Definition richt. Maar ook voor de gebruikers van pakketten die MBD nog niet ondersteunen is het zaak nu in het onderwerp te duiken. Het wordt de nieuwe norm en wie goed is voorbereid kan er bij het beschikbaar komen meteen mee aan de slag.”