Model Based Definition voor beginners

1 februari 2018

Al heel lang worden ideeën en ontwerpen vastgelegd in tekeningen. De eisen waaraan een tekening moet voldoen en de wijze waarop zij moet worden geïnterpreteerd, liggen vast in normen. Als nu zowel de maker van de tekening als degene die haar gebruikt (om het getekende te produceren) hun vak verstaan, kan er eigenlijk niets meer fout gaan.

Door Rob Sman

De tekenaar(-constructeur) gebruikt inmiddels in verreweg de meeste gevallen een CAD-systeem, al dan niet 3D. Een van de bijkomende voordelen van een 3D-systeem is dat het 3D-model complexe delen of samenstellingen inzichtelijker maakt. Uiteindelijk worden ook in de 3D-systemen van het 3D-model 2D-tekeningen afgeleid.
Toen er nog op papier getekend werd, zou het tekenen van een simpele as met een diameter van 50 en een lengte van 100 millimeter, ongeveer zó verlopen: A4-tje pakken, cirkel van 50 tekenen en een rechthoek van 50x100 ernaast zetten en vervolgens de maten inschrijven. Die maten moeten omwille van functionaliteit en maakbaarheid nog wel van een tolerantie worden voorzien. In dit voorbeeld nemen we -0,1 tot -0,2 op de diameter en laten we de lengte even buiten beschouwing.
Voor het maken van dit onderdeel interpreteert de (conventionele) draaier de tekening en probeert op een diameter van 49,85 uit te komen, middenin het tolerantieveld. Nu er (vrijwel) niet meer op papier getekend wordt, is deze aanpak echter vrijwel niet veranderd! De CAD-tekenaar tekent nog steeds die cirkel van 50 en zet er een maat met een tolerantie bij. Zelfs in 3D wordt de as (hoewel Inventor mogelijkheden heeft om toleranties in het model te gebruiken) veelal nominaal gemodelleerd en pas in de afgeleide tekening van toleranties voorzien. De as wordt nu op een CNC-draaibank vervaardigd en de CAM-operator moet ingrijpen omdat de diameter van de uit het CAD-systeem geïmporteerde cirkel 50 is, maar het product Ø49,85 (± 0,05) moet worden. Dat moet beter kunnen!

Volledige definiëring

Met Model Based Definition (MBD) wordt ernaar gestreefd het product middels het 3D-model volledig te definiëren. Dat wil onder meer zeggen dat alle toleranties in het 3D-model worden ondergebracht. Normalisatie moet ervoor zorgen dat deze gegevens tussen verschillende systemen uitgewisseld kunnen worden en daarin juist worden geïnterpreteerd. Dat zou in bovenstaand voorbeeld betekenen dat het CAM-systeem de juiste diameter aanhoudt. Als nu ook nog gegevens als materiaalsoort en oppervlakteruwheid beschikbaar zouden zijn, kunnen ook snijsnelheid en aanzet al worden bepaald. Dankzij de toegevoegde informatie kan het 3D-model in veel gevallen de traditionele 2D-werktekeningen vervangen; met een viewer op de pc of een mobiel apparaat kan alle informatie uit iedere richting worden bekeken.

Stand van zaken

tekening

Afbeelding 1: Beter in alle opzichten; plaats- en vormtoleranties versus traditionele bemating.

In diverse populaire CAD-systemen, waaronder Inventor, bevinden zich de ontwikkelingen op het gebied van MBD-functionaliteit in een stroomversnelling. Bij die functionaliteit valt naast het kunnen dimensioneren (maten met toleranties) van het 3D-model ook het kunnen plaatsen van vorm- en plaatstoleranties sterk op. Met dit type toleranties wordt bijvoorbeeld aangegeven binnen welke grenzen bepaalde vlakken parallel of haaks moeten zijn. Nu zijn vorm- en plaatstoleranties niets nieuws; in de afgeleide 2D-werktekeningen zijn dergelijke annotatiemogelijkheden ook voorhanden, maar lang niet iedereen maakt hier gebruik van. De redenen daarvoor lopen uiteen. Zo wordt het in de eerste plaats veelal vanzelfsprekend gevonden dat de vorm juist is; als een freesbank een rechthoek freest, valt de haaksheid (en dus ook de evenwijdigheid) van de zijden doorgaans ruim binnen de toleranties die je er normaliter aan zou toekennen. Ook de rondheid van een draaideel baart doorgaans geen zorgen, maar als het deel in twee opspanningen moet worden gedraaid, zou de concentriciteit van de twee bewerkingen een rol kunnen spelen. Dit niet alleen om een bepaalde precisie te waarborgen, maar misschien ook wel juist om aan te geven dat het niet zo nauw komt, zodat bespaard zou kunnen worden op spanmiddelen! In de tweede plaats is het bepalen van vorm- en plaatstoleranties vaak complex.
Aan het eenvoudige asje in dit voorbeeld zouden ook eisen kunnen worden gesteld aan de rechtheid om het in een gat van een bepaalde lengte en diametertoleranties te laten passen en ook cilindriciteit speelt een rol; de as zou bijvoorbeeld taps kunnen zijn binnen de grensmaten. Maar niet alles hoeft ingewikkeld te zijn. Wie zich er even in verdiept, kan begrijpen dat de positie van de gaten in Afbeelding 1 beter is bepaald met een plaatszuiverheidstolerantie (rechts) dan met getolereerde maten (links). Door gerenommeerde instituten worden meerdaagse cursussen omtrent vorm- en plaatstoleranties aangeboden, wat wel aangeeft hoe uitgebreid deze materie is. De eerlijkheid gebiedt te zeggen dat ook de auteur van dit artikel zo’n cursus nog wel kan gebruiken.

In Inventor

Om te beginnen is het aan te raden de tutorial ‘Create GD&T Tolerance Features’ te doorlopen. Stel eventueel met Document Settings de standaard ook eens in op ISO. Loop daarna de tutorial nog eens door en raadpleeg per ‘task’ de aanvullende informatie hieronder.

Task 1: De wijze waarop de referentie (‘Datum’) wordt geplaatst, wijkt af van hoe dat gewoonlijk in de tekenomgeving wordt gedaan. Als het gewenst is op een vlak uitsluitend een Datum te plaatsen, klik dan bij het aanmaken van een Tolerance Feature op het tolerantiesymbool, waarna de optie Remove Feature Control Frame beschikbaar komt. Deze keuze laat alleen de Datum over. Door de Datum aan te klikken, kan een letter worden gekozen. Omgekeerd is aan een zelfstandig Datumsymbool een Feature Control Frame toe te voegen.

Task 2: Het toevoegen van de modifier Maximum Material Condition maakt weer eens duidelijk dat een Inventor-gebruiker zijn vakkennis op orde moet hebben. Merk op hoe slim de keuze voor het type tolerantie wordt beperkt. Voeg ook eens aan de buitenomtrek een Tolerance Feature toe; de voorgestelde plaatszuiverheidstolerantie is zeer toepasselijk. Kies hier ook Add Segment en voeg Cylindricity toe. De tolerantiewaarden moeten ten opzichte van elkaar wel correct zijn, anders slaat de Tolerance Advisor alarm.

tekening

Afbeelding 2: De Tolerance Advisor wijst de gebruiker op fouten. De Tolerance Features zijn ook te benaderen in de browser.

Task 3: Voor de breedte van het ‘slot’ wordt de tolerantie uit de sketch overgenomen. Het is dus zinvol – maar dat was het eigenlijk altijd al – bij de opbouw van het model goed na te denken over de functionele bemating en de toleranties. Theoretisch zouden in het 3D-model geen andere maten getoond moeten worden dan die voor het opbouwen nodig waren. Gebruik daarom in plaats van de Dimension-functie liever de mogelijkheid om een maat uit het model te ‘promoveren’. Klik daarvoor met de rechtermuisknop in de browser op de gewenste feature en kies Show Dimensions. Selecteer vervolgens de maat en kies Promote in het contextmenu.

Task 4: De Tolerance Advisor is een prachtig hulpmiddel dat de gebruiker voor fouten wil behoeden, zie afbeelding 2. Het is niet per se noodzakelijk op iedere melding te reageren.

Task 5: Niet alleen de waarde van de aan de gatdiameter toegevoegde tolerantie wordt overgenomen, maar ook de precisie. Pas die dus ook aan om 0,100 in 0,1 te veranderen. Aanvullend op de opmerkingen bij Task 3: voorzie bij voorkeur iedere afmeting in het model van juiste toleranties en formatteer die ook correct.

Task 6: Zie Task 4.

Task 7/8: Hier wordt de suggestie gewekt dat het koppelen van de zichtbaarheid van individuele Tolerance Features aan View Representations (Task 7) nodig is voor het plaatsen van de annotatie in de 2D-tekening (Task 8). Dit is volkomen onjuist. In de werktekeningen kan per view alleen díe informatie getoond worden die toepasselijk is, gelijk aan het overnemen van maten. Bovendien kan nog altijd een keuze uit die informatie gemaakt worden. Task 7 is wél nuttig als voorbereiding op de export naar een 3D-PDF-bestand.

Task 9: Verrassing! Deze komt niet in de tutorial voor, maar had er wel moeten zijn. Het is immers de bedoeling dat het MBD-model ook te raadplegen is zonder Inventor. Bij het exporteren naar PDF kan de ontwerper kiezen welke View Representations moeten worden geëxporteerd. Dat levert in het PDF een aantal standaardaanzichten op, zie afbeelding 3, maar het zijn allemaal 3D-weergaven die vrij te roteren zijn. Een probleem is dat de Tolerance Features in PDF hier ook als echte objecten worden behandeld, zodat bij rotaties van het aanzicht de tekst soms in spiegelschrift getoond wordt. Zelfs in de standaardaanzichten staat de tekst soms gespiegeld. Met de update 2018.2 is ook exporteren naar DWF mogelijk, maar dit vertoont hetzelfde manco. Het beste uitgangspunt lijkt om vóór het exporteren een isometrisch aanzicht (F6) te kiezen. Hergebruik van de MBD-data in andere CAD-systemen is mogelijk door het exporteren naar een STEP-file; in de Options moet wel worden gekozen voor het 242-protocol!

tekening

Afbeelding 3: Een 3D-PDF is door iedereen in te zien. De Tolerance Features zijn 3D-objecten, dus staat de inhoud van achteren gezien in spiegelbeeld.

Tot slot

Met het introduceren van MBD Annotation-functies in Inventor houdt het pakket enigszins gelijke tred met de ontwikkelingen in de markt. Gebruikers die met vorm- en plaats-toleranties minder vertrouwd zijn, worden in de goede richting geholpen. Ruimte voor verbetering is er nog wel; het is vaak erg bewerkelijk om een Tolerance Feature geheel naar wens te krijgen, vooral als het gaat om de waardes van afmetingen en toleranties. De te behalen winst in communicatie, productie en controle maken de inspanningen de moeite waard.

Website Autodesk

Comments are closed.