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Die Folgen falschen CAD-/MCAD- und Designdaten-Managements

| Autor/ Redakteur: Robert Huxel * / Margit Kuther

Wenn Elektronik- mit Mechanik-Entwickler zusammenarbeiten, hapert es oft am Datenaustausch zwischen ECAD- und MCAD-Systemen. Hier erfahren Sie, wie sich diese Hindernisse aus dem Weg räumen lassen.

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Der MCAD CO-Designer von Solidworks: Diese Erweiterung für den Altium-Designer räumt die Hindernisse bei der Zusammenarbeit von Elektronik- und Mechanik-Entwicklern aus dem Weg.
Der MCAD CO-Designer von Solidworks: Diese Erweiterung für den Altium-Designer räumt die Hindernisse bei der Zusammenarbeit von Elektronik- und Mechanik-Entwicklern aus dem Weg.
(Bild: Altium )

Es ist eine Binsenweisheit, dass Entwickler nur einen Teil ihrer Arbeitszeit mit wirklichem Design verbringen. Gelegentlich ist der Anteil dieser Zeit sogar frustrierend gering. Ein großer Teil des Zeitaufwands, der mit zusätzlichen Aufgaben verbracht wird, kann auf das Konto des Informationsmanagements gehen. Ebenso wie in allen anderen IT-Anwendungen kann die Automatisierung auch hier erhebliche Verbesserungen bringen – allerdings nur, wenn die verwendeten Systeme auch wirklich auf die jeweilige Aufgabe abgestimmt sind.

Designaustausch zwischen ECAD und MCAD

Das Leiterplattendesign lässt sich als eine zentrale Designfunktion ansehen. Betrachtet man es aus einer Richtung, definiert es einerseits das Gesamtformat des finalen Produkts und wird umgekehrt von diesem Format eingeschränkt. Es findet ein Austausch mit der mechanischen Welt statt (hinsichtlich der Designsysteme also zwischen ECAD und MCAD), der sich auf die äußeren Abmessungen des Produkts ebenso bezieht wie darauf, wie die elektronischen Baugruppen im Gehäuse untergebracht werden.

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Aus einem anderen Blickwinkel gesehen, konzentriert sich in der Leiterplatte die gesamte Arbeit, die in das Schaltungsdesign investiert wird. Hinzu kommt der Arbeitsaufwand für das Auswählen und Beschaffen der Bauelemente sowie die gesamte Verifikation im elektronischen, mechanischen und thermischen Bereich.

Bei allen diesen Aspekten geht es um Informationen, die bezogen, gepflegt und zwischen einer Vielzahl von Systemen ausgetauscht werden müssen. Von dieser Warte aus betrachtet, ist es ohne Zweifel wünschenswert, dass die verschiedenen Phasen des Designprozesses und die dabei verwendeten Informationen einheitliche Datenformate nutzen und den Informationsaustausch so reibungslos wie möglich abwickeln. Die Realität, an die sich viele Entwickler inzwischen gewöhnt haben, kommt jedoch bei weitem nicht an dieses Idealbild heran.

Ein bestens bekanntes Fallbeispiel für die soeben skizzierte Situation ist die Schnittstelle zwischen den Designumgebungen für Mechanik und Elektronik (d. h. die Leiterplatten). Die Leiterplatte muss in allen drei Dimensionen in ein bestimmtes Gehäuse passen. Der verfügbare Platz wird entweder vorab zugewiesen, oder das Gehäuse wird um die Leiterplatte herum konstruiert. In beiden Fällen erfordert die Entwicklung einen Austausch zwischen den mechanischen und elektronischen Designdisziplinen – in der Praxis eher mehrere Austauschvorgänge oder Iterationen.

Mit der Zeit ist eine Vielzahl kommerziell angebotener oder auch selbstgebauter Systeme entstanden, die diesen Austausch erleichtern sollen. Wo Dateien zwischen ECAD und MCAD hin und her übertragen werden, sind zwei Dateiformate gebräuchlich. Das IDF (Intermediate File Format) ist zwar seit langem etabliert, versagt jedoch bei der Übertragung der umfassenden Geometrie. Es liefert keine vollwertige dreidimensionale Darstellung, sondern ein Layout oder Footprint, das durch Höhenangaben zu einzelnen Bauteilen ergänzt wird (diese stammen aus Komponentenmodellen, auf die weiter unten noch eingegangen wird).

STEP (Standard for The Exchange of Product model data) geht einen Schritt weiter, indem es eine echte 3D-Darstellung des Designs bereitstellt. Es kann für Leiterplatten, Komponenten, mechanische Baugruppen/Gehäuse sowie beliebige andere Designdateien eingesetzt werden, an denen mehrere Designer mit verschiedenen Programmen gemeinsam arbeiten. Auch hier ist jedoch immer noch der Im- und Export von Dateien zwischen verschiedenen Softwarepaketen erforderlich – mitsamt dem damit einhergehenden Aufwand bei der Versionskontrolle und den Fehlermöglichkeiten. Die Verwendung von STEP für den bidirektionalen Datentransfer zwischen Programmen hat spezifische Vor- und Nachteile.

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