Einbindung von IDEA StatiCa in den Fertigungsprozess

Durch unsere Support-Services hatten wir die Möglichkeit, in jeder Phase mit ihnen zu interagieren, viele ikonische Projekte genauer unter die Lupe zu nehmen und viel über den Fertigungsprozess und die Implementierung von IDEA StatiCa in ihren Verbindungsbemessungs-Prozess zu lernen.

In diesem Artikel möchten wir einige dieser Erfahrungen teilen und zusammenfassen, wie IDEA StatiCa in den Fertigungsprozess integriert, die Kommunikation zwischen den verschiedenen Interessengruppen rationalisiert und die Bemessungen in Bezug auf Kosten und Baubarkeit optimiert werden kann.

Vorläufiger Entwurf vs. Entwurf für die Fertigung

Während des Engineering-Prozesses ist es durchaus üblich, Vorentwürfe für die Fertigung zu ändern. Manchmal müssen sogar theoretisch fundierte Konstruktionen komplett überarbeitet werden, um Faktoren zu berücksichtigen, die vom Statiker nicht berücksichtigt wurden. Um dies leichter zu verdauen, geben wir ein Beispiel an.

In den folgenden Bildern sehen wir einen sehr komplexen Knoten mit 13 eingehenden Bauteilen, mit dem anfänglichen Entwurfsentwurf links und der endgültigen Konstruktion des Herstellers rechts.

Die obere Verbindung ist Teil der Curragh Racecourse in Irland, entworfen von Kiernan Steel

Der Unterschied zwischen den beiden Verbindungen ist ziemlich groß und hat einen ganz einfachen Grund. Die Anforderungen an die Baubarkeit bilden eine besonders komplexe Gleichung, die Faktoren wie verfügbare Ausrüstung, Zugang der Arbeiter, Montagephasen und Lieferplan umfasst. All diese Faktoren interagieren und beeinflussen die Entscheidungen bei der Bemessung auf eine für jedes Projekt und jeden Fertigungsprozess einzigartige Weise.

Im Kontext der oben genannten Verbindung stellt die Größe der bis zu 100 kg wiegenden Stifte beim Aufrichten ein Problem dar, da zusätzlicher Platzbedarf für Ausrüstung und Zugang entsteht. Für Statiker ist dies nur ein Tabellenwert, aber aus Sicht der Konstruierbarkeit beeinflusst dies die Entscheidung der Bemessung.

Daher wurden alle verbundenen Bauteile vom Knoten weg verschoben. Theoretisch ist dies eine einfache Sache, aber wenn Sie 12 solcher Bauteile haben und sicherstellen müssen, dass keine Konflikte auftreten, wird der IDEA StatiCa 3D-Modellierer zu einem unverzichtbaren Werkzeug.

Darüber hinaus kann das Gewicht jedes Verbindungselements während der Erstellung eines Stücklistenberichts in jeder Phase der Verbindungsbemessung bewertet werden. Dies bietet zusätzliche Einblicke in Dinge, die für den Fertigungsprozess von Bedeutung sind. Wussten Sie zum Beispiel, dass eine M52-Schraube je nach Länge etwa 30 kg wiegen kann?

Auszug aus dem Bericht

Eine weitere alarmierende Überlegung bei der Vorbemessung der erwähnten Verbindung war die weitgehende Verwendung von Stumpfnähten. Für uns Statiker sind Stumpfnähte sehr praktisch, da sie möglicherweise gar keine Berechnung erfordern und gleichzeitig die volle Festigkeit der geschweißten Elemente garantieren. Das bedeutet, dass wir die Entwurfslast an den Hersteller weitergeben.

Eine Stumpfnaht bedeutet, dass für jede Platte eine Vorbereitung von einem halben bis zu einem Tag (für die spezifische Verbindung) erforderlich ist und anschließend eine Prüfung durchgeführt werden muss, um die volle Festigkeitskapazität zu beurteilen. Schlägt der Test fehl, muss der Vorgang von Anfang an wiederholt werden.

Stellen Sie sich nun vor, dass Sie als Hersteller 1100 Tonnen in einem überfüllten 6-Monats-Fenster entwerfen, herstellen und montieren müssen. Es ist zwingend erforderlich, jeden möglichen Verzögerungsfaktor zu eliminieren, d.h. so viele Stumpfnähte wie möglich durch Kehlnähte zu ersetzen.

Vermeiden von Überbemessungen

Bei komplexen Verbindungen kommt es häufig vor, dass Verbindungen überdimensioniert sind. Diese Praxis stellt sicher, dass die erforderlichen Sicherheitsmargen eingehalten werden, wenn die Anwendung von Normanforderungen mehrdeutig ist. Dies hat jedoch einen Einfluss auf die Fertigungskosten und das Rohmaterialgewicht.

Unsere fortschrittlichen Analysetools können diese Kosten durch die Beseitigung von Berechnungsmehrdeutigkeiten reduzieren. Unsere Tools verwenden die hochmoderne CBFEM-Methodik, die eine genaue Bewertung jeder Verbindungstopologie ermöglicht und die Unsicherheiten der etablierten Komponentenmethode beseitigt.

Darüber hinaus ermöglichen unsere BIM-Links die Bewertung von Verbindungen unter mehreren Kombinationen, im Gegensatz zu der etablierten Praxis der gleichzeitigen Belastung mit maximalen Schnittkraftkomponenten, die in der Realität nicht zusammenwirken. Dies führt zu Konstruktionen, die sowohl sicherer als auch potenziell wirtschaftlich sind.

Schließlich können sich unsere Tools nahtlos in die bestehenden Fertigungs-Workflows einfügen. Die Automatisierung der Modell- und/oder Lastübertragung durch BIM-Links oder xlsx-Dateien direkt aus den Tragwerksmodellen erhöht nicht nur die Genauigkeit, sondern reduziert auch die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler.

Kontrollieren Sie Ihre Kosten frühzeitig in der Bemessung

Die neueste Version von IDEA StatiCa ermöglicht die Echtzeitberechnung der Herstellungskosten im Bemessungsfenster. Diese Kosten hängen von einer Parametervorlage ab, die genau auf die Anforderungen eines bestimmten Projekts oder eines bestimmten Fertigungsprozesses abgestimmt ist.

Nach diesen Regeln werden dann die Fertigungskosten berechnet und live im Grafikfenster angezeigt. Diese Kosten werden bei jeder Änderung des Modells aktualisiert.

Kostenberechnung in Echtzeit

Um den Wert dieser Funktion zu beweisen, haben wir eine Umfrage unter mehr als 100 Webinar-Teilnehmern durchgeführt und sie gebeten, die Fertigungskosten der Verbindung zu schätzen, die im vorherigen Screenshot angezeigt wird (der die standardmäßigen durchschnittlichen Marktpreise für Materialien und Arbeit verwendet). Überraschenderweise konnten nur 4% der Teilnehmer die tatsächlichen Verbindungskosten annähern, während 72% diese deutlich unterschätzten.

Fertigungskosten - Webinar-Umfrage

Dies führt uns zu zwei Dingen:

• Obwohl Ingenieure mit Materialgewichten und dem Fertigungsprozess vertraut sind, ist die tatsächliche Kostenkalkulation sehr schwer vorherzusagen. Die Kosten werden in der Regel von den kaufmännischen Abteilungen berechnet, was sich im Entscheidungsprozess der Bemessung als zu spät erweisen könnte, da Projekte unter strengen Fristen stehen.
• Selbst ein genaues 3D-Modell kann das Ausmaß mancher Verbindungen nicht erahnen. Obwohl wir etwas in einer realistischen Darstellung sehen können, ist es sehr schwierig, es zu relativieren und ein Gefühl für die Kosten zu haben.

Die Verbindung ins rechte Licht rücken

In jedem Fall beweist dieses kleine Experiment, dass es schwierig ist, die Kosten in den frühen Phasen der Bemessung einzuschränken und spezielle Werkzeuge erforderlich sind. Die Berechnung der Fertigungskosten von IDEA StatiCa ist ein unverzichtbares Werkzeug für Hersteller, da sie eine der wichtigsten Dimensionen der Fertigung durchsetzt: Rohstoffkosten und Arbeitskosten. Die Verwendung dieser Funktion während des Fertigungsprozesses kann Unternehmen dabei helfen, Kostenbeschränkungen frühzeitig im Beemssungsprozess selbst bei unerfahrenen Konstrukteuren durchzusetzen.

Vermittlung der Konstruktionsabsicht

Ein weiterer Aspekt des Fertigungsprozesses besteht darin, die Ergebnisse mit den Statikern hin und her zu kommunizieren. Dieser Vorgang ist sowohl zeitaufwendig als auch fehleranfällig.

Eine der kreativsten Anwendungen von IDEA StatiCa, die wir kennengelernt haben, ist die Verwendung von Screenshots aus dem 3D-Modell, um die Konstruktion zu kommunizieren. Berücksichtigt man, dass ungewöhnliche Anschlusstopologien in der Software modelliert werden können, beschleunigt dieser clevere Einsatz von IDEA StatiCa die Zeichnungserstellung und damit den gesamten Entscheidungsprozess.

Zeichnung erstellt aus IDEA StatiCa-Screenshots 

Aktuell bietet IDEA StatiCa moderne Tools, die den Zeitaufwand für die Kommunikation verkürzen und sicherstellen, dass jeder Aspekt der beabsichtigten Konstruktionen vermittelt wird. Ein solches Tool ist der Online-Viewer, mit dem unsere Kunden ihre Modelle mit anderen teilen können. Über ihren bevorzugten Browser kann die andere Partei (Eigentümer, Berater, Prüfer oder ähnliches) mit einem einzigen Drag-and-Drop jeden Teil der entworfenen Verbindung in einer 3D-Umgebung überprüfen. Jedes einzelne Teil des Modells kann gedreht und abgefragt werden. Es ist sogar möglich, 3D-DWG-Dateien zu erstellen, die dann lokal heruntergeladen und zur Weiterverarbeitung verwendet werden können.

Ein komplexes 3D-Modell in unserem Online-Viewer, das die Eigenschaften einer isolierten Platte anzeigt

Zusammenfassung

Der Fertigungsprozess ist eine andere wichtige Phase mit anderen Anforderungen als die restlichen Bemessungsphasen. Hersteller können auf folgende Weise vom IDEA StatiCa-Toolkit für die Verbindungsbemessung profitieren:

• Konstruieren Sie Verbindungen und stellen Sie gleichzeitig die Konstruierbarkeit bereits in den frühen Phasen des Entwurfs sicher
• Kontrolle der Gesamtfertigungskosten während der Bemessung
• Passen Sie sich rechtzeitig mit Zuversicht an Veränderungen an
• Optimieren Sie die Kommunikation zwischen den Projektbeteiligten
• Verschaffen Sie sich ein besseres Verständnis des Verbindungsverhaltens

Autor:

Costis Hatzopoulos
Technischer Manager bei IDEA StatiCa UK