Vossloh-Schwabe Optoelectronic GmbH & Co. KG
Integrierte Elektronik- und Mechanik-Entwicklung
Carl-Friedrich-Gauß-Straße 3
47475 Kamp-Lintfort
Deutschland
Energiesparen ist ‘in‘. Deshalb ist die LED-Technologie nicht nur in Shops und Büros auf dem Vormarsch, sondern auch bei der Fassaden- und Straßenbeleuchtung. Die Vossloh-Schwabe Optoelectronic GmbH & Co. KG in Kamp-Lintfort entwickelt für solche Anwendungen die erforderlichen LED-Module. Mechatronik-Entwicklung pur, bei der SOLIDWORKS Premium jetzt für mehr Optimierungspotenzial sorgt.
Bei LED-Modulen für den Hochleistungsbereich hängt die Lebensdauer ganz entscheidend von einem ausgefeilten Wärmemanagement ab. Das heißt, entscheidend ist die Ableitung der Wärme der Elektronik-Bauteile und Leuchtdioden über die Leiterplatte, die deshalb aus Aluminium oder Keramik besteht und darüber hinaus über entsprechende Kühlkörper verfügen muss. Das alles muss auf engstem Bauraum untergebracht werden: Zwischen Elektronik Bauteilen und Gehäuse sind oft nur wenige Hundertstel Millimeter Platz, sodass die Komponenten unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Metall und Kunststoff präzise aufeinander abgestimmt sein müssen. Deshalb werden sowohl die elektronischen als auch die mechanischen Komponenten bei Vossloh-Schwabe in 3D modelliert. Vossloh-Schwabe entwickelt und fertigt ein umfassendes Standardprogramm von Komponenten, Modulen und Zubehör für die LED-Lichttechnik, aber auch kundenspezifische Lösungen, beispielsweise für die Qualitätssicherung in der Glasherstellung. Die Firma, die als kleiner Familienbetrieb entstand, gehört seit 2002 zur japanischen Panasonic-Gruppe. Innerhalb des Panasonic-Konzerns fungiert die Vossloh-Schwabe-Gruppe, die weltweit rund 1.000 Mitarbeiter beschäftigt, heute als Kompetenzzentrum für die Hi-Tech LED-Technologie.
Zeiteinsparungen im Entwicklungsprozess
Der Einsatz von SOLIDWORKS hat den Entwicklungsprozess bei Vossloh-Schwabe verkürzt, wobei die meiste Zeit interessanterweise in den vor- und nachgelagerten Prozessschritten gespart wird. Beispielsweise bei der Herstellung der Handmuster: „Wir haben am Standort Lüdenscheid einen 3D-Drucker, auf dem wir von den SOLIDWORKS Modellen Musterteile mit einer Genauigkeit von wenigen Hundertstel Millimetern ausdrucken, sodass wir den zeitaufwendigen Modellbau umgehen“, erläutert Zimmer. Zeit spart die Firma auch beim Übergang vom Musterbau zur Vorserie, weil die 3D-Visualisierung der Produktmodelle die Abstimmung zwischen Entwicklung und Geschäftsleitung oder direkt mit dem Kunden beschleunigt. Vossloh-Schwabe nutzt für die externe Kommunikation die Viewing-Software eDrawing, die es unter anderem erlaubt, für den Know-how-Schutz relevante Details auszublenden. Die SOLIDWORKS Modelle werden außerdem für die Simulation von Lichtstärke und Abstrahlcharakteristik beziehungsweise für die Berechnung der Wärmeentwicklung weiter verwendet, was den Aufwand für die Datenaufbereitung reduziert. Die 3D-Daten lassen sich problemlos in die Berechnungsprogramme importieren, um dort Bauteiltemperaturen, Hotspots und andere Randbedingungen zu definieren.
Umstieg auf SOLIDWORKS Premium
Die Anforderungen auf dem Gebiet der Produktentwicklung sind im Zuge der internationalen Ausrichtung der Firma anspruchsvoller geworden, wie Zimmer erläutert: „Die Firma ist in den letzten Jahren schnell gewachsen. Früher haben wir individuelle Produkte entwickelt, deren Anforderungen direkt mit den Kunden abgestimmt wurden. Heute liefern wir mehr Standardprodukte für den freien Markt, bei denen wir gemäß den internationalen Normen von vorneherein die Gewährleistung durch entsprechende Lebensdauer- und Qualitätstests nachweisen müssen.“ Der 3D-Einsatz ist unter diesen Umständen eine notwendige, aber nicht hinreichende Voraussetzung, um die LED-Module schneller zur Marktreife zu entwickeln. Sie müssen auch frühzeitig abgesichert werden, was zusätzliche Werkzeuge erfordert. Aus diesem Grund hat die Firma ihre CAD-Installation vor kurzem auf SOLIDWORKS Premium umgestellt. Dank der Aktualisierung haben die Anwender jetzt Zugang zu den in der Premium-Version enthaltenen Zusatzmodulen für Toleranzstapelanalysen (TolAnalyst) und die 3D-Konstruktion von Kabelverbindungen (SOLIDWORKS Routing) sowie der Schnittstelle CircuitWorks. Sie erlaubt es, Bauteildaten aus ECAD- oder PCB-Programmen (Printed Circuit Board) in SOLIDWORKS zu importieren und für die 3D-Modellierung der Leiterplatten zu nutzen.
TolAnalyst analysiert ausgehend vom Bemaßungsschema der Einzelteile und der Reihenfolge, in der sie zusammengebaut werden, die Auswirkungen der Fertigungstoleranzen auf Zusammenbau und Funktionsfähigkeit der Baugruppe, insbesondere wenn bestimmte Teile am Rande des Toleranzbereichs liegen. Dadurch ist es möglich, Teile mit kritischen Toleranzen zu identifizieren, die gegebenenfalls enger ausgelegt werden müssen, damit am Ende alles zusammenpasst. SOLIDWORKS Routing ist für Vossloh-Schwabe deshalb eine wichtige Erweiterung, weil die Firma ihre LED-Module oft in fertige Leuchtengehäuse von Kunden einbaut und dabei auch die Führung der elektrischen Kabel berücksichtigen muss, damit sie beispielsweise nicht zu nahe an Komponenten mit hoher Wärmeabstrahlung vorbeigeführt werden. „Mit dem Routing-Modul brauche ich nur noch die Steckverbindungen und Kabelhalter aus der Bibliothek einzufügen und das System definiert mir automatisch die Kabelführung – eine Sache von wenigen Minuten.“
Draftsight als kostenlose Ergänzung
Ergänzt wird die 3D-Installation durch die 2D-CAD-Software Draftsight, mit der man DWG-Dateien erzeugen, modifizieren und visualisieren kann. Sie hat praktisch die bestehende 2D-Anwendung abgelöst, wie Zimmer erläutert. „Wir haben gerade in der Werkstatt noch viele Anwender, die mit AutoCAD arbeiten, für sie ist Draftsight die ideale Alternative. Ein charmanter Vorteil sind hier auch die zusätzlich eingesparten Lizenzgebühren.“ Die kostenlose 2D-Software wird nicht nur in der Werkstatt, sondern auch in der Entwicklung genutzt, um kleinere Änderungen an bestehenden AutoCAD-Konstruktionen vorzunehmen, oder um 2D-Ansichten schnell zu fertigungsgerechten Zeichnungen weiter zu verarbeiten. „Der besondere Charme der Lösung ist, dass wir sie auch allen Elektronikentwicklern auf den Rechner spielen können, damit sie die Zeichnungssätze für die Leiterplattenfertigung und die technische Dokumentation künftig selbst erstellen können. „Das nimmt mir viel Arbeit ab“, sagt Zimmer. Die Konturen der Leiterplatten müssen zum Beispiel vervielfältigt und zu einem Panel zusammengeführt werden, um sie fertigen zu können, was sich mit Draftsight sehr einfach machen lässt.
Die Herausforderung
- Mechanische und elektronische Konstruktion besser vernetzen.
- Time-to-Market verkürzen.
- Datenaustausch innerhalb der Firmengruppe vereinfachen.
- Kosten für 2D-CAD minimieren.
- Aufwand für Datenaufbereitung und Zeichnungserstellung reduzieren.
Ergebnisse
- Integration der Elektronik- und Mechanik Entwicklung hilft Rationalisierungspotenzial zu erschließen.
- SOLIDWORKS Premium Paket schafft Voraussetzung zum Modellieren der Leiterplatten.
- Erhebliche Reduzierung des Aufwandes für Fertigungszeichnungen.
Erfahren Sie mehr über die von Vossloh-Schwabe eingesetzten Lösungen:
Mehr zu SOLIDWORKS CAD finden Sie hier.
Mehr zu DraftSight finden Sie hier.
Mehr zu eDrawings finden Sie hier.
