Entwicklungsstand genormter Visualisierungsformate in der Produktentwicklung Dipl.-Ing. Raphael Beckers Dr. Arnulf Fröhlich Dr.

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1 Entwicklungsstand genormter Visualisierungsformate in der Produktentwicklung Dipl.-Ing. Raphael Beckers Dr. Arnulf Fröhlich Dr. Josip Stjepandic PROSTEP AG Dolivostraße Darmstadt

2 Agenda Visualisierung von Produktdaten Einsatzbereiche für Visualisierungsformate Vorteile genormter Formate Genormte und offengelegte Formate STEP X3D 3D-PDF JT COLLADA 3D XML Das passende Format für den jeweiligen Einsatzbereich Resümee und Ausblick Seite/Page 2

3 Visualisierung von Produktdaten In der Industrie werden häufig CAD-Formate und Systeme zur Visualisierung von Produktdaten auch für konstruktionsferne Prozesse eingesetzt. Für diese Prozesse wird meistens nicht die gesamte, in den CAD-Dateien gespeicherte Konstruktionshistorie benötigt. Visualisierungsformate und anwendungen bieten hier Alternativen. Aus zahlreichen Projekten sind bei der PROSTEP AG Anwendungsfelder für diese Formate bekannt. Seite/Page 3

4 Viewing Einsatzgebiete: Design Review Produktpräsentation Marketing Virtual Reality Anforderungen: Quellsystemunabhängige Darstellung Anpassbarer Detaillierungsgrad Filtern der Produktstruktur Texturen Lichtquellen PMI-Annotationen Seite/Page 4

5 Datenaustausch Einsatzgebiete: Partnerintegration Anforderungen: Exakte Geometrie Metadaten PMI-Annotationen Unabhängigkeit von verwendeten CAD-Systemen Seite/Page 5

6 Digital Mock-Up Einsatzgebiete: Prüfung der Geometrie Kollisionsprüfung von Bauteilen Simulation von Montage- und Demontagevorgängen Anforderungen: Geometrie Produktstruktur Metadaten Seite/Page 6

7 Dokumentation und Archivierung Einsatzgebiete: Ersatz von technischen Zeichnungen und technischen Dokumenten durch 3D-Modelle Anforderungen: Vollständige Darstellung Exakte Geometrie Struktur Metadaten PMI-Annotationen Unabhängigkeit von IT-Infrastruktur Seite/Page 7

8 Zeichnungslose Fertigung Einsatzgebiete: Prototypenbau Produktion Wartung Anforderungen: Geometrie Struktur PMI-Annotationen Produktansichten Seite/Page 8

9 Design im Kontext Einsatzgebiete: Konstruktion Partnerintegration Anforderungen: Exakte Geometrie Struktur PMI-Annotationen Metadaten Seite/Page 9

10 Agenda Visualisierung von Produktdaten Einsatzbereiche für Visualisierungsformate Vorteile genormter Formate Genormte und offengelegte Formate STEP X3D 3D-PDF JT COLLADA 3D XML Das passende Format für den jeweiligen Einsatzbereich Resümee und Ausblick Seite/Page 10

11 Vorteile genormter Visualisierungsformate- Ein Praxisbeispiel * Prozessziele Verbesserung der Nutzung von 3D-Daten in internen Prozessen Arbeitsbelastung der Konstrukteure verringern Betrachten von 3D-Daten für der Konstruktion nachfolgende Prozesse ermöglichen Ermöglichen eines 3D-basierten Freigabeprozesses Kostenziele Zahl der CAD-Lizenzen senken Kosten reduzieren Langzeitarchivierung mit kleineren Dateigrößen * Status eines Automobilzulieferers Seite/Page 11

12 Vorteile genormter Visualisierungsformate- Ein Praxisbeispiel * Erreichte Prozessziele Seit breitem Roll-Out signifikante Steigerung der Nutzung von Visualisierungslizenzen Reduzierte Nutzung von CAD-Lizenzen Eingeschränkte Benutzung von CAD für ca. 20% der Nicht- Konstrukteure 3D-basierter Freigabeprozess wurde eingeführt Erreichte Kostenziele Keine Beschaffung weiterer CAD-Lizenzen nötig (ca Einsparung) Reduzierung der Kosten für User, die kein CAD mehr verwenden (von 330 zu 85 pro User/Monat) * Status eines Automobilzulieferers Seite/Page 12

13 Agenda Visualisierung von Produktdaten Einsatzbereiche für Visualisierungsformate Vorteile genormter Formate Genormte und offengelegte Formate STEP X3D 3D-PDF JT COLLADA 3D XML Das passende Format für den jeweiligen Einsatzbereich Resümee und Ausblick Seite/Page 13

14 STEP (STandard for the Exchange of Product model data) ISO Entwickelt für den Datenaustausch Geometrie als Drahtmodell, Flächenmodell und Volumenmodell. Tessellierung ist im STEP-Datenmodell zwar vorgesehen, wird aber durch die Applikationen nicht unterstützt. Ständige Weiterentwicklung Aktuell AP 242 als gemeinsamer Standard für Automobilund Luftfahrtindustrie. Datenmodell in UML und XML, JT wird als Repräsentation vereinfachter Geometrie integriert. Seite/Page 14

15 X3D ISO seit 2004, W3C Standard seit 2001 XML-basiertes Format Aufteilung in Profile ermöglicht standardkonforme Anwendungen, ohne alle Details implementieren zu müssen. Visualisierung von 3D-Daten vor allem für Webbrowser (mit Plugin) Wenig Anwendung im Engineering-Bereich Seite/Page 15

16 3D-PDF ISO seit 2008 Darstellung von 3D-Inhalten innerhalb eines PDF- Dokuments. 2 Möglichkeiten zum Speichern der 3D-Daten: U3D ECMA-363 seit 2005 Bis Version 3 nur tessellierte Geometrie PRC Adobe-Entwicklung Kann auch exakte Geometrie enthalten PMI-Objekte Komprimierung Momentan im CD-Ballot Prozess der ISO Seite/Page 16

17 3D-PDF Beispiel Seite/Page 17

18 JT ISO PAS (JT Version 8.1) Geometrie kann facettiert, exakt oder als ULP gespeichert werden. ULP: Oberflächengeometrie mit geringen Abweichungen zur exakten Geometrie JT kann außerdem Objekt- und Metadaten und PMI enthalten. Weiterentwicklung: JT 9.5 bei ISO zur Standardisierung eingereicht. Starke Unterstützung von Anwenderseite (Bsp. VDA, ProSTEP ivip) Entwicklung u.a. im VR-Bereich Seite/Page 18

19 JT Beispiel Seite/Page 19

20 COLLADA Öffentlich verfügbar XML basiertes Format zum Datenaustausch zwischen 3D- Anwendungen Exakte und tessellierte Geometrie übertragbar Physikalische Eigenschaften, visuelle Effekte Animationen, kinematische Strukturen, Geo- Referenzierungen Empfohlen zur Übernahme als ISO PAS, allerdings keine bekannten Aktivitäten seitens der Khronos Group Seite/Page 20

21 3D XML Veröffentlicht 2005 Facettierte Geometrierepräsentation Mehrere Detaillierungsebenen möglich 3D XML with Authoring mit exakter Geometrie zum Datenaustausch zwischen Dassault Systemes V6 Produkten angekündigt. Veröffentlichung als ISO PAS 2009 wegen Copyright- Fragen abgelehnt. Eine überarbeitete Veröffentlichung existiert, wurde aber nicht bei der ISO eingereicht. Seite/Page 21

22 3D XML - Beispiel Seite/Page 22

23 Agenda Visualisierung von Produktdaten Einsatzbereiche für Visualisierungsformate Vorteile genormter Formate Genormte und offengelegte Formate STEP X3D 3D-PDF JT COLLADA 3D XML Das passende Format für den jeweiligen Einsatzbereich Resümee und Ausblick Seite/Page 23

24 Stärken & Schwächen STEP Hervorragend nutzbar Gut nutzbar Begrenzt nutzbar Keine facettierte Darstellung Ursprünglicher Zweck von STEP; voll ausgereift Keine leichtgewichtige Darstellung Gutes Container-Format; ISO IS Schwerpunkt auf anderen Bereichen; keine IPP Seite/Page 24

25 Stärken & Schwächen 3D PDF Hervorragend nutzbar Gut nutzbar Begrenzt nutzbar Gute Fähigkeiten zur Darstellung; breite Verfügbarkeit von Viewern Keine genaue Datenrepräsentation; nicht der eigentliche Zweck Keine Schnittstellen zu DMU- Anwendungen Hervorragender Multimedia-Speicher; Gebrauch üblicher PDF-Daten; ISO IS Gemeinsame Darstellung von 3D- und anderen Daten; Zugriffsschutz möglich Seite/Page 25

26 Stärken & Schwächen JT Hervorragend nutzbar Gut nutzbar Begrenzt nutzbar Gute Fähigkeiten zur Darstellung; Verfügbarkeit von Viewern Gut nutzbar, aber nicht so ausgereift wie STEP Verschiedene Darstellungs-Modelle; leistungsfähige Applikationen verfügbar Gut, besitzt aber noch keinen ISO- Status Andere Formate müssen integriert und gehandhabt werden; keine IPP Seite/Page 26

27 Stärken & Schwächen 3D XML Hervorragend nutzbar Gut nutzbar Begrenzt nutzbar Zufriedenstellend, aber nicht so flexibel wie JT oder 3D-PDF Keine genaue Datenrepräsentation Gut nutzbar, aber nur innerhalb von DS-Produkten Nur wenige Tools; unzureichendes Daten-Modell Schwerpunkt auf anderen Bereichen; keine IPP Seite/Page 27

28 Resümee und Ausblick Veröffentlichte Visualisierungsformate stehen für viele Anwendungsbereiche im Produktentstehungsprozess zur Verfügung. Der Einsatz von Visualisierungsformaten findet schnell Akzeptanz. Die Formate haben unterschiedliche Stärken. Der Einsatz der Formate ist von den gestellten Anforderungen abhängig. Die Weiterentwicklung des JT-Formats in Zusammenarbeit mit den Anwendern wird sowohl von diesen als auch von den Softwareanbietern positiv aufgenommen. Seite/Page 28