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Wie CAD das Produktdesign verändert
Von der Gabel bis zur Küchenmaschine, vom Fahrrad bis zum Auto: Im Produktdesign – auch Industrial Design genannt – verschmelzen Kreativität und Technik. Je komplexer ein Produkt ist, umso spezieller sind die Fähigkeiten der daran arbeitenden Designer. Denn immer mehr wird die Arbeit am Design zur Teamaufgabe. Wir zeigen dir in diesem Artikel, wie das Computer Aided Design (CAD) das Produktdesign verändert und was das für Menschen in diesem Job bedeutet.
3D-Modellierung statt Zeichenplatte
Die Tätigkeit von Industrial Designern hat sich verändert; komplexe Softwarelösungen ersetzen im Rahmen der digitalen Transformation nicht nur Bleistift und Reißbrett der Ingenieure, sondern erlauben virtuelle Anschauungs- und Belastungstests und unterbreiten eigene Gestaltungsvorschläge. So erwachen Produkte bereits zum Leben, bevor sie als reale Objekte existieren. Diese Möglichkeiten wirken sich auf das Industrial Design aus und verändern den Schöpfungsprozess dauerhaft.
Industrial Design – Mehr als schönes Aussehen
Verbreiteter als der Begriff Industrial Design ist im allgemeinen Sprachgebrauch die Bezeichnung Produktdesign. Jedoch ist dieser Begriff etwas unklar. Denn Produktdesigner entwickeln keine Unikate, sondern Artikel, die industriell in Serie hergestellt werden sollen. In der Bezeichnung Industrial Design kommt dies deutlicher zum Ausdruck.
Bevor ein Artikel in die Produktion geht, durchläuft er einen intensiven Schöpfungsprozess. Industrial Designer erschaffen die Ideen, Ingenieure oder Techniker legen die Toleranzen und Dimensionen fest und fertigen Zeichnungen an, aus denen mithilfe der 3D-Modellierung ein Modell gefertigt wird. Dieses wird Funktions- und Belastungstests unterzogen und bei Bedarf weiter verändert. Industrial Design umfasst die Entwicklung von Konsumgütern und von Investitionsgütern wie Maschinen und technischen Anlagen.
Ob Konsumgüter oder technische Anlagen – sie sollen funktionieren und gut aussehen. Das leuchtet uns auf Anhieb ein. Ein drittes Kriterium, der Symbolcharakter, ist nicht immer auf den ersten Blick erkennbar. Doch für die meisten von uns ist es nicht egal, ob wir ein Produkt verwenden, das futuristisch oder retro daherkommt – es spiegelt unseren Geschmack und damit eine Seite unserer Persönlichkeit. Denken wir an Kleidung, Möbel oder unser Auto, ist dies leicht nachvollziehbar.
Industrial Design verbindet drei Kriterien eines Produktes miteinander:
- Funktionalität
- Ästhetik
- Symbolcharakter
Diese drei Kriterien sind je nach Produktart gewichtet. Eine Maschine muss in erster Linie funktionieren; ein Espressoautomat soll ebenso funktional wie ästhetisch sein und einen bestimmten Stil verkörpern.
Industrial Design war früher ein langer, oft Jahre währender Prozess – von der Idee über das Erstellen des Konzepts bis hin zu den Entwürfen, dem Herstellen des Prototyps und den notwendigen Tests und daraus folgenden Korrekturen.
Dank moderner Softwarelösungen wie der 3D-Modellierung am Computer benötigt der Designprozess heute nur einen Bruchteil der früheren Zeit und erzielt wesentlich präzisere Lösungen.
CAD – Rasante Beschleunigung
CAD steht als Abkürzung für den englischen Begriff „Computer-Aided-Design“; auf Deutsch „computergestützte Konstruktion“. Hierunter fallen verschiedene Arbeitsschritte:
- Ein geometrisches Modell erzeugen und variieren
- Sämtliche Berechnungen ausführen
- Das Produkt-Konzept entwickeln
- Funktionen simulieren
- Informationen über Beschaffenheit und Funktionsweise gewinnen
CAD-Anwendungen dienten im Industrial Design ursprünglich der Herstellung von Fertigungsunterlagen für die Produktion. Inzwischen stehen den Designern Expertensysteme zur Verfügung, die aus den enthaltenen Informationen eigene Lösungen entwickeln und vorschlagen, orientiert an einem zuvor definierten Ziel.
Diese Expertensysteme sind in der Lage, die entworfenen Objekte nicht nur zweidimensional wahrzunehmen, sondern als Körper, also dreidimensional. So wird die digitale 3D-Modellierung möglich; die maßstabgetreue Herstellung eines Modells, das die wichtigsten Eigenschaften des zu entwickelnden Objektes enthält. Von der Software zur 3D-Modellierung, die die Herstellung eines Modells sowie die Oberflächengestaltung unterstützt, bis zum 3D-Druck ist es nur noch ein Schritt, mit dem das jeweilige Modell den Sprung von der virtuellen in die materielle Existenz geht.
Was wir hier in wenigen Worten skizziert haben, bedeutet für das Industrial Design eine tiefgreifende Umwälzung: Tests von Funktion und Belastung können am digitalen Modell simuliert werden, daraus folgende Änderungen beanspruchen deutlich weniger Zeit und die Kommunikation mit den Zulieferern wird durch den Austausch der Produktionsdaten vereinfacht.
Automobilindustrie: Zusammenspiel mit Zulieferern
Die Automobilindustrie geht Hand in Hand mit der Expertise ihrer Zulieferer. Diese wiederum müssen sich in die CAD-Prozesskette einfügen. Dies stellt für sie eine Herausforderung dar, wie das Modellprojekt von Dipl.-Ingenieur Michael Dahme und seinen Mitstreitern bereits sehr früh zeigte. Sie untersuchten das Zusammenspiel zwischen einem Automobilhersteller und der deutschen Gesenkschmiedeindustrie. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand der Austausch produktdefinierter Daten. Aus den dabei aufgedeckten Schwachpunkten entwickelten die Experten ein branchenspezifisches Konzept für einen störungsfreien sowie wirtschaftlich und technisch sinnvollen Datenaustausch.
Luft- und Raumfahrt: Digital-Revolution
Die Luft- und Raumfahrt ist ein technologischer Pionier – viele hier entwickelte Anwendungen halten in anderen Branchen Einzug. Beispiele dafür sind Oberflächenbeschichtungen und Triebwerke für Kraftfahrzeuge. Volker Thum, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbandes der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie (BDLI) betont den Stellenwert der Digitalisierung für Entwicklung, Produktion und Flugbetrieb.
Bisher dauerte es etwa zehn Jahre, ehe ein Flugzeug vom Entwurf zur Zulassung gelangte. Das wundert nicht, wenn man weiß, dass es aus mehr als einer Million Teilen besteht. Die virtuelle Entwicklung von Triebwerken geht dank Industrial Design in der Luft- und Raumfahrt nun bedeutend schneller. Und Kabinenlayouts bei Airbus in Hamburg werden erst physisch produziert, wenn dank 3D-Modellierung eine optimale Gestaltung gelungen ist.
Maschinenbau: 3D-Modellierung erfüllt Kundenwünsche
Ob Werkzeug- und Landmaschinen, Motoren, Windkraftanlagen oder ganze Fertigungsstraßen – das Spektrum des Maschinenbaus ist vielfältig. Immer geht es in der Produktion darum, ohne Umwege zum angestrebten Ergebnis zu kommen. Die richtige Software einzusetzen und professionell anzuwenden, ist dafür eine wichtige Voraussetzung.
Mit 3D-Modellierung werden Produktideen auf ihre Tauglichkeit geprüft und Fehlerquellen rechtzeitig aufgespürt und korrigiert. So können Unternehmen im Maschinenbau bei der Entwicklung neuer Produkte die Wünsche ihrer Kunden noch genauer einbeziehen. Auch hier – wie im Fahrzeugbau – hat der Austausch von Produktdaten einen hohen Stellenwert.
Fazit: 3D-Modellierung beschleunigt Industrial Design
Die Digitalisierung macht glücklicherweise auch vor dem Produktdesign nicht Halt und bietet gute Chancen für schnellere und effizientere Arbeitsprozesse. Wer sich entsprechend weiterbildet und Kenntnisse in den benötigten Softwarelösungen zur 3D-Modellierung erwirbt, kann in einem spannenden und vielversprechenden Arbeitsumfeld arbeiten.
