Durchblick nicht verlieren

Technik - CAD-CAM

Stahlbau kann Handwerk sein - oder auch Kunst. Eindeutig der zweiten Kategorie sind die Bauten zuzuordnen, die das Unternehmen Seele konstruiert und herstellt. Die Seele-Gruppe entwickelt und konstruiert Gebäude mit architektonisch anspruchsvollen und komplexen Geometrien. Inneo hilft, die Erstellung von Modellen und Zeichnungen möglichst effizient zu gestalten.

10. September 2012

Sei es der Straßburger Bahnhof oder eine Bibliothek in Chicago – weltweit ist die Kompetenz der Gersthofener Seele-Gruppe gefragt, wenn es um hochwertige Glas-Metall-Strukturen geht. Das Unternehmen entstand 1983, als der Glasermeister Gerhard Seele und der Stahlbau-Konstrukteur Siegfried Goßner ihr Know-how in einem gemeinsamen Unternehmen bündelten.

Am Stammsitz in Gersthofen nahe Augsburg gründete die Gruppe 2007 das Tochterunternehmen Sedak, das hochwertige Ganzglaskonstruktionen und Glasprodukte entwickelt und herstellt. 2007 wurde zudem der Geschäftsbereich Membran- und Gewebekonstruktionen hinzugefügt, zu dem auch eine Produktionsstätte in Shanghai gehört. Seit 2008 ergänzt der Geschäftsbereich Faces, der Aluminium-Elementfassaden herstellt, das Portfolio der Gruppe. Deren etwa 850 Mitarbeiter erwirtschaften einen Jahresumsatz von ungefähr 150 Millionen Euro pro Jahr.

Die Seele-Gruppe arbeitet mit einer ganzen Reihe von CAD-Systemen. So wird für die Detail- und Übersichtplanung eine 2-D-Software und für Visualisierungen eine auf dieses Thema spezialisierte Applikation eingesetzt. Mit jedem Auftrag stieg der Anspruch an die CAD-Welt, wodurch es im Jahr 2005 notwendig wurde, neue Wege in der Auftragsabwicklung zu gehen. Die Seele-CAD-Verantwortlichen testeten Pro/Engineer, das heute unter dem Namen Creo Parametric verfügbare CAD-System von PTC.

Mit Pro/Engineer konnte die Umsetzung der Aufgabenstellung schnell und vollständig erfüllt werden, was die Seele-Verantwortlichen überzeugte. Im Jahr 2006 folge das AAX-Modul (Advanced Assembly Extension) für die Skelettmodellierung, mit dem sich das Top-down-Konstruktionsprinzip optimal umsetzen lässt. Ein Jahr später wurde das PTC-Datenverwaltungssystem Windchill eingeführt. Allein am Standort in Gersthofen sind heute 15 Creo-Lizenzen im Einsatz, weitere Lizenzen werden in den Schwesterfirmen in Österreich und Tschechien genutzt. Dabei wird Windchill weniger als Bibliothek genutzt, um Bauteile aus anderen Aufträgen wiederzuverwenden, sondern vor allem als Verwaltungsprogramm, in dem die unzähligen Glasscheiben und Stahlbauteile – alle sehr ähnlich, aber durch die komplexen Formen eben doch unterschiedlich – gespeichert werden.

Auch Normteile werden in Windchill gespeichert, zudem werden Standardbauteile, die in bisherigen Aufträgen entwickelt wurden, für den Einsatz in anderen Projekten verwaltet. In der Seele-Gruppe wird Creo rein zur Werkplanung eingesetzt, nicht zuletzt deshalb, weil die als Grundlage für die Konstruktion gelieferten Modelle meist keine echte Prozesskette mit Creo ermöglichen, wie sie beispielsweise im Maschinenbau üblich ist. Zudem werden für die Freigabe bei Architekten und Bauherrn noch zweidimensionale Zeichnungen benötigt. Somit ist eine Multi-CAD-Umgebung, die für jeden Abschnitt des Projektprozesses ein optimales Tool einsetzt, für die Abwicklung eines Projektes unumgänglich.

In dieser CAD-Umgebung muss sich Creo als effizientes System für die Baugruppen- und Einzelteilmodellierung, mit dem sich der Werkplanungsbereich automatisieren lässt, beweisen. Wenn man den Umfang der seele-Projekte betrachtet, so wird schnell klar, dass sich die Automatisierung von wiederkehrenden Konstruktionsabläufen lohnt.

Ein Beispiel dafür ist der Neubau der Mansueto Universitätsbibliothek in Chicago. Unter der Federführung des Architekturbüros Murphy/Jahn in Chicago und Werner Sobek Ingenieure in Stuttgart entstand auf dem Gelände der Universität Chicago ein außergewöhnlicher Bibliotheksneubau. Die elliptische Geometrie der Dachkonstruktion misst etwa 73 m Länge, 37 m Breite und etwa 11 m Höhe und besteht aus über 700 Scheiben mit einer Gesamtfläche von 2700 m². Die Glasfläche wird von einem Stahl-Alu-Skelett getragen, das etwa 970 Stahlstäbe, 640 Stahlknoten und 970 Aluminiumstäbe umfasst. Die Scheiben der oberen Hälfte sind mit einem farbigen Muster beschichtet, um einen Sonnenschutz zu erhalten.

»Wir arbeiten teils manuell, teils automatisiert«, berichtet CAD-Betreuer Stefan Osterrieter. »Die Bearbeitung im Übergang der Dachkonstruktion zum Bodenanschluss erfolgte manuell, die reine Dachkonstruktion dagegen mit Einsatz von Makros automatisch. Zwei Schwierigkeiten gilt es zu berücksichtigen: Da der Stahlbau und das Glas in zwei unterschiedlichen Ebenen liegen, verschiebt sich die Systemlinie des Glases gegenüber den Stahlträgern, was beim Generieren der Gläser berücksichtigt werden muss, um ein sauberes Fugenbild zu erhalten. Zudem sind die Stäbe alle gleich lang, die unterschiedlichen Längen zwischen den Knoten werden also in den Anschlussrohren der Knoten realisiert – jeder Knoten ist einzigartig.«

Unter Makros sind dreidimensionale Konstruktionselemente zu verstehen, die zwar im Prinzip an verschiedenen Positionen im Modell gleich, geometrisch aber jeweils verschieden sind. Im Creo-Makro werden für die Erzeugung einer Glasscheibenzeichnung die zugehörigen Kontrollknoten ausgewählt, woraufhin Creo anhand der Längenverhältnisse zwischen den Kontrollknoten die Form dieser Glasscheibe berechnet, ein Modell erstellt und automatisch die Zeichnung ableitet. »Auch die Stahlknoten und die Aluminiumkonstruktion wurden über Makros erzeugt. Die Zeiteinsparung ist riesig, für die Erzeugung der über 700 Scheiben der Mansueto Library benötigte ein Mitarbeiter acht Stunden sowie eine weitere Stunde für die Kontrolle«, erläutert Osterrieter.

Die Stahlverbindungsstäbe sind zwar alle gleich lang und der Grundkörper ist immer derselbe, trotzdem sind viele der Stäbe individuell, mit Hilfe von Creo-Familientabellen konnten Stabvarianten mit unterschiedlichen Aufnahmen für Sprinkleranlagen und Beleuchtungen mit geringem Zeitaufwand erzeugt werden. Der primäre Aufbau des Daches besteht aus einer Stahlkonstruktion aus Rundrohren und einer sekundären Aluminiumkonstruktion mit den Glasscheiben, die mit einem aufgesetzten filigranen Verbindungselement, dem sogenannten PIN, verbunden werden. Die PIN-Oberfläche besitzt vier unterschiedlich geneigte Aufnahmeflächen für die sekundäre Konstruktion, die auf Basis der Creo-Daten CNC-gefräst werden. Auch technische Visualisierungen, beispielsweise der Stahlknoten, werden mit Hilfe der Creo-Modelle erstellt, wofür Seele unteranderem das Rendering-Programm Keyshot nutzt.

Derzeit arbeitet Osterrieter an einem Konzept, bei dem eine direkte Verknüpfung zwischen Grundgeometrie und Makros realisiert wird. Hier erfolgt die Geometriebestimmung in einem beliebigen CAD-System, dessen 3-D-Daten anschließend in Creo als Basis für die Werkplanung dienen. Daraus entsteht eine Konstruktionslogik, das heißt, eine Ablaufkette, die mit Parametern gekoppelt ist. Die Konstruktion ist dabei nicht Ausgangspunkt dieses Prozesses, sondern das Ergebnis. Ändert man die Koordinaten, Vektoren oder Bezugsregeln, entsteht dynamisch eine neue Geometrie. So lassen sich in kurzer Zeit nicht nur neue Varianten generieren, sondern auch alle für weitere Prozesse notwendigen Daten.

»Mit Inneo waren wir von Anfang an gut beraten«, sagt Osterrieter, »wir haben einen kompetenten Partner, wenn es um Hard- und Softwarelösungen geht. Der Vertrieb versorgt uns regelmäßig mit Infos und Neuigkeiten, so dass wir neue Funktionen und Tools, die für uns interessant sind, schnell und unkompliziert implementieren können. Bei Fragen und Problemen steht uns die Inneo-Hotline jederzeit kompetent zur Verfügung. Auch die Schulungen, die Inneo bei Einführung von Creo und Windchill abhielt, kann ich nur positiv bewerten.«

Stefan Osterrieter schließt: »Um unter Termindruck Projekte mit architektonisch anspruchsvollen und komplexen Geometrien bearbeiten zu können, ist ein effizientes Arbeiten unumgänglich, es genügt nicht, das richtige digitale Werkzeug zu finden, man muss es auch optimal nutzen. Mit Creo haben wir für die Werkplanung das richtige Werkzeug, und mit Inneo den Partner, der uns dabei hilft, dieses Werkzeug optimal zu nutzen.«

Ralf Steck

Freier Fachjournalist aus Friedrichshafen

Erschienen in Ausgabe: 05/2012