CAD: Mehr als bunte Bilder

Wer sich die Mühe macht, mehrere vergleichbar große Tischlerbetriebe unter dem Aspekt zu beobachten, wie dort Zeichnungen für die Werkstatt und den Kunden erstellt werden, wundert sich vielleicht: Da gibt es Betriebe, die scheinbar „naive“, fast schon skizzenhafte Zeichnungen als Fertigungsunterlage nutzen und solche, die aber auch wirklich kein Detail dem Zufall überlassen und jede Kante sauber schraffiert darstellen. Präsentationszeichnungen reichen von der nachkolorierten Handzeichnung bis zum Hochglanz-Rendering der neuen Einbauküche. Manchmal wird ein CAD-System für alle Tätigkeiten verwendet, nicht selten jedoch werden in einem Betrieb mehrere CAD-Systeme genutzt, jedes für einen speziellen Einsatzzweck.

Die große Bandbreite in der zeichnerischen Darstellung rührt nicht alleine von den unterschiedlichen Werkzeugen her, sei es nun von Hand oder mit einem CAD-System, sondern auch von den im Detail dann doch unterschiedlichen Arbeitsabläufen und verarbeiteten Materialien. Wo bei einem Betrieb die Herausforderung in der termingetreuen Herstellung vieler, einzeln betrachtet recht anspruchsloser Plattenbauteile liegt, meistern andere handwerklich aufwändige Solitärmöbel. Betriebliche Standards beeinflussen die Menge der in einer Werkzeichnung dargestellten Details ebenfalls. Je mehr „common sense“ ist, desto weniger muss zeichnerisch dokumentiert werden – zumindest für bestimmte Abnehmer.

Auch bei den Präsentations- und Planungszeichnungen kann man die große Bandbreite mit unterschiedlichen Abnehmern erklären. Privatkunden, die mehrere zehntausend Euro in eine Küche investieren, erwarten eine andere Präsentation als ein Filialist, der vor allem eine ausgeklügelte Ladenplanung sehen will und bei dem vielleicht nur bestimmte Details ausgearbeitet werden müssen. Im Bank- und Objektbereich sind größere Baustellen in ihrer ganzen Komplexität nur noch mit CAD-Systemen zu verwalten. Hier kommt noch hinzu, dass viele Tischler inzwischen auch Bauleitungsfunktionen übernehmen und andere Gewerke koordinieren. CAD-Systeme helfen hier, immer die geeignete Abstraktion und Darstellung zu finden. Auch bei der Ermittlung gemeinsam zu fertigender Möbel und Innenausbauten können datenbankgestützte CAD-Systeme mitwirken.

Mehrere CAD-Systeme gleichzeitig im Einsatz zu haben rührt vielfach von der scheinbaren Notwendigkeit her, für jede Aufgabe das Werkzeug einzusetzen, das dem gewünschten Zweck am nächsten kommt. Zudem wächst die Vielfalt der Systemlandschaft auch mit neu eingestellten Mitarbeitern, die auf „ihr“ CAD nicht verzichten können oder wollen. Den Anwendern ist in der Regel klar, dass hier von einer optimalen Lösung nicht die Rede sein kann. Doch natürlich macht es einen Unterschied, ob man einen in System A erfahrenen Anwender auch genau mit diesem System beschäftigt oder ihn in einem oftmals zeitraubenden und kostspieligen Prozess umschult. Da solche Kosten recht einfach quantifizierbar sind, scheuen viele Handwerker einen Systemwechsel oder eine Vereinheitlichung ihrer Plattform. Mehrkosten durch die oben erwähnten Ineffizienzen hingegen sind eher verdeckt und werden daher leicht verdrängt.

Während wir uns im Folgenden vornehmlich auf das Thema Konstruktion konzentrieren werden, sollte deshalb nicht übersehen werden, dass es betriebswirtschaftlich überaus sinnvoll ist zu evaluieren, inwieweit man nicht mit einem CAD-System (und nötigenfalls einer externen Visualisierungssoftware für sehr hohe Ansprüche) alle Aufgabenbereiche vom Entwurf bis zur Fertigung abdecken kann.

Das scheint einleuchtend zu sein, spiegelt jedoch nicht die derzeitige betriebliche Realität wieder. Vielmehr finden wir im CAD-Bereich in teilweise erweiterter Form das schon in der vorigen Folge beschriebene Dilemma wider: Diverse Hersteller liefern kleine Insellösungen, mit denen ihre Zulieferprodukte besonders einfach verplant werden können. Weiterhin gibt es teilweise spezielle Systeme, die sich auf die Generierung von Möbeln beschränken. All dies parallel zu den „großen“ Systemen, die – je nach Herkunft – jedoch oftmals nur in der 2D-Detaillierung oder nur in der 3D-Modellierung eingesetzt werden. Schnittstellen versprechen Durchgängigkeit, können aber beim Einsatz von mehreren Systemen, die in einer Prozesskette nicht hintereinander, sondern parallel geschaltet sind, oftmals nur zu Redundanzen führen – bei gleichzeitigem Informationsverlust.

Die Besonderheit im CAD-Bereich im Gegensatz zum Einkauf ist jedoch, dass gerade die sehr fokussierten Lösungen der Beschlagshersteller eine hohe Existenzberechtigung besitzen, weil sie besser als jeder Katalog geballte Problemlösungskompetenz im Beschlagsbereich darstellen. Ideal wäre hier, wenn die Lösungen der Beschlagshersteller sich genau dort in die beschlagsherstellerneutralen Systeme einklinken ließen, wo die unabhängigen Softwarehäuser bislang das Rad neu erfinden müssen – bei der situationsabhängigen Verplanung und Darstellung von Beschlägen im Möbel. Auch wenn dies wie ein allzu frommer Wunsch klingt – nur durch die Schaffung und Nutzung eines gemeinsamen Standards beispielsweise um die CD herum konnten Hersteller von Laufwerken, CD-Rohlingen und Produzenten von Inhalten gemeinsam von einem boomenden Markt profitieren.

In diesem Beitrag gehen wir außerdem grundsätzlich vom Einsatz eines 2D/3D-CAD-Systems aus, da es zwischenzeitlich kaum noch Diskussionen darüber gibt, dass im Bereich der Konstruktion CAD-Systeme evidente Vorteile gegenüber der manuellen Konstruktion am Reissbrett haben. Es geht vielmehr um die Frage, wie hoch man heute seine Ansprüche schrauben darf.

Die Zeichnung, speziell für die Konstruktion, stellt das grafische Komplement zur Stückliste dar. Und wie bei einer Stückliste, gibt es auch hier nicht „die“ Konstruktionszeichnung, sondern eine Vielzahl an unterschiedlichen Ausdrucksformen:

Während die 2D-Ansichten einen Gesamteindruck der Planung und ihrer Proportionen vermitteln, klären Schnitte und Details Fragen nach der konstruktiven Lösung. Einzelwerkstückzeichnungen liegen dazwischen und kommunizieren oftmals auch für den Zusammenbau Informationen zur Plazierung von Beschlägen.

Die 3D-Zeichnung bildet im Idealfall die Grundlage für die obigen Details. Je mehr Ansichten und Schnitte direkt aus dem 3D-Original abgeleitet werden können, desto geringer wird der Überarbeitungsaufwand bei konstruktiven Änderungen. Schwierig ist es, einen Kompromiss zu finden zwischen der Ausarbeitung aller relevanten Details im 3D und der Nacharbeit in einer 2D-Darstellung. Viele Sachverhalte lassen sich in 2D schneller entwickeln, jede reine 2D-Lösung ist jedoch anfällig, wenn sich konstruktive Details im 3D ändern. Umgekehrt mögen viele Detailzeichnungen auch bei Änderungen im Gesamtmaß eines Möbels Bestand haben, falls dadurch Materialstärken und konstruktive Verbindungen nicht betroffen sind. Die Standardisierung von Materialien und verwendeten Verbindungen und Beschlägen ist definitiv geeignet, im Laufe der Zeit eine Bibliothek von 2D-Detailsituationen anzusammeln, die bedarfsweise verwendet werden kann.

Der Umfang der zu erstellenden Zeichnungen hängt – wie oben bereits beschrieben – von der Art der zu fertigenden Teile ab. Eine weitere wesentliche Komponente sind jedoch die unterschiedlichen innerbetrieblichen Empfänger von Zeichnungen. Hier sind zu nennen: Mitarbeiter in einer konventionellen, nicht CNC-gesteuerten Fertigungseinheit, Bankschreiner, Monteure sowie auch CNC-gesteuerte Maschinen.

Bei einer konventionellen Fertigung erfordern die Zeichnungen einen hohen Grad an Detaillierung, um zusammen mit der Stückliste aussagekräftige Arbeitsunterlagen zu bilden.

Für den Bankschreiner sind eher 3D-Darstellungen und Ansichten wichtig, um darzustellen, wie Bauteile zusammengebaut werden müssen.

Auf Montage spielt die Plazierung von Bauteilen im Raum sowie deren Identität eine entscheidende Rolle, hier kommen noch Bearbeitungsschritte hinzu, die erst auf der Baustelle ausgeführt werden können.

Ist eine Maschine der Abnehmer einer Zeichnung, handelt es sich natürlich um spezielle Formen der Zeichnung, CNC-Programme von Bauteilen und gegebenenfalls Bauteilelisten für die Zuschnittoptimierung. Ob diese Daten tatsächlich direkt vom CAD an die Maschine übergeben werden oder mit dem Umweg über eine Branchensoftware spielt in der Umsetzung mit Sicherheit eine Rolle, ändert aber nichts an der Tatsache, dass die Daten im CAD zuerst einmal so aufbereitet sein müssen, so dass Ausgaben für die betreffenden Maschinen erzeugbar sind. Daraus leiten sich folgende mögliche Ausgabeformate ab:

Neben der Tatsache, dass CAD-Systeme prinzipbedingt gut in der Lage sind, den Anwender bei sich ändernden Aufgabenstellungen zu unterstützen, kommt ihnen, wie bei der Aufstellung der Ausgabeformate und der Abnehmer zu sehen ist, eine weitere Rolle zu: CAD dient der ganzheitlichen Beschreibung eines Möbels jenseits der Geometrie. Erst mit CAD-Systemen wurde es möglich, bereits vor dem tatsächlichen Bau eines Möbels oder eines Gebäudes venustas (Aussehen, Schönheit), firmitas (Konstruktion) und utilitas (Nutzen) desselben darzustellen und zu kommunizieren. Versucht man alle drei Vitruv’schen Prinzipien zu berücksichtigen, kommt der grafischen Darstellung, der Ableitung konstruktiver Details sowie die Einordnung in den räumlichen Kontext besondere Bedeutung zu.

Mit modernen CAD-Systemen wird nicht einfach eine Zeichnung am Bildschirm erstellt, die mit gleicher Wertigkeit auch auf dem Zeichenbrett hätte entstehen können. Vielmehr entstehen virtuelle Modelle von Möbeln, die im CAD-System auf ihre Proportionalität, Machbarkeit und Funktion hin begutachtet werden können, wodurch in vielen Fällen die Anfertigung von Modellen unnötig wird. Gerade der letzte Einsatzbereich stellt erneut eine Verlagerung von Abläufen von der kapitalintensiven Fertigung hinein ins kostenmäßig auch flexiblere Büro dar. Statt Einsatz teueren Kapitals (in Form von Maschinen) können damit signifikante Teile des Produktionsprozesses im Tischlerbetrieb mit Hilfe günstigerer Arbeitskraft abgewickelt werden.

Die Effizienz CAD-basierender Lösungen ist abhängig von den verwendeten Werkstoffen und Fertigungstechniken. Je traditioneller gefertigt wird, desto umfangreicher müssen die grafischen Informationen sein, um aussagekräftig zu sein. Umgekehrt: Für die Verarbeitung von fertig beschichteten Plattenwerkstoffen ist demnach die geringste Detaillierung erforderlich.

Selbst bei aufwändig furnierten und profilierten Bauteilen, die eventuell auch noch gebogen sind, bringt die CAD-Nutzung deutliche Vorteile mit sich: Zum einen ist eine einmal erarbeitete konstruktive Lösung jederzeit wieder abrufbar, zum anderen entsteht durch „Abarbeiten“ der im CAD geplanten Lösungen definierte, reproduzierbare Qualität, was sich auch durch einen besser planbaren Herstellaufwand bemerkbar macht.

Bei technisch einfachen Möbeln ist der durch CAD erzielbare Nutzen besonders auffällig, speziell wenn diese in nennenswerten Stückzahlen, aber in wechselnden Varianten hergestellt werden. Der Aufwand zur Erstellung kompletter Unterlagen für Fertigung und Einkauf ist dann oftmals so gering, dass mit verhältnismäßig wenig Einsatz in der AV eine gute Fertigungsauslastung erzielt werden kann. Gerade an dieser Stelle sind Korpusmöbelgeneratoren, wie sie seit einigen Jahren von vielen Anbietern vorgestellt werden, sehr hilfreich.

Bei anspruchsvollen Konstruktionen kommt dem CAD zusätzlich zu den oben besprochenen Funktionen noch die Rolle des Prototypen-Generators zu. Eine sauber ausgeführte 3D-Konstruktion macht oftmals die Fertigung eines Musters unnötig, falls nicht statische Unsicherheiten ausgeräumt werden müssen. Zwar gibt es auch CAD-Systeme, die mit Hilfe entsprechender Logiken und Materialdatenbanken sogar Aussagen über die statische Machbarkeit einer Konstruktion treffen können, doch diese Systeme sind in Sachen Kosten, Einarbeitungs- und Konfigurationsaufwand derzeit mit Sicherheit unrentabel.

Auch Konstruktionen, die von Architekten geliefert werden, sind mehrheitlich inzwischen als CAD-Datei verfügbar. Will man den Aufwand zum Bau von Schablonen minimieren, ist das CAD erste Wahl, wenn es darum geht, Konturen und Bauteile so aufzubereiten, dass sie überhaupt auf einem CNC-Bearbeitungszentrum gefertigt werden können.

Neben der rein geometrischen Darstellung ist für die Weiterverarbeitung an diversen Maschinen und in der Branchensoftware jedem Bauteil eine Zusatzinformation zur Nutzung als Stücklistenteil zuzuordnen. Viele Anwender lassen diesen Schritt im CAD weg, weil sie der Ansicht sind, in der Branchensoftware oder in der Tabellenkalkulation schneller zu sein. Dass dies ein Trugschluss ist, offenbart sich bei anfallenden Änderungen in der Geometrie, die mit erhöhtem Aufwand dann noch in der Stückliste nachgezogen werden müssen.

Dennoch sollte kein Zweifel bestehen, dass die Erfassung von Stücklisteninformationen im CAD genau den Detailgrad aufweisen muss, der im Betrieb benötigt wird. Fehlen im CAD wesentliche Informationen, ist eine Nacharbeit an anderer Stelle fehleranfällig und der Aufwand erhöht sich. Eine Entscheidung über die Detaillierung ist nicht nur notwendig, wenn es um die Menge der zu treffenden Angaben geht, beispielsweise wie detailliert Lackoberflächen beschrieben werden, wie exakt Kantenbilder beschrieben werden etc., sondern auch bei der Differenzierung des zu verwendenden Materials. Auch für Maschinen wie Zuschnittsägen oder CNC-Bearbeitungszentren mögen Angaben zur Dicke und eventuell zur Ausprägung der Oberfläche hinreichend sein. Eine geringe Detaillierung ist grundsätzlich robuster gegenüber Änderungen im Dekor, die besonders häufig vorkommen mögen. Andererseits handelt man sich dadurch einen Bruch in der Durchgängigkeit des Informationsflusses ein, da kein direkter Zusammenhang mehr besteht zwischen in der Zeichnung bzw. der Stückliste getroffenen Angaben und dem tatsächlich verarbeiteten bzw. eingekauften Material.

Auch an dieser Stelle ist für den Anwender bewusst die Grundsatzentscheidung zu treffen, wie „tief“ er die EDV in die betrieblichen Prozesse integrieren will. Je oberflächlicher dies passiert, umso weniger Disziplin ist nötig – und umso eingeschränkter sind Auswertungen und Rückmeldungen der EDV nutzbar. Jede Entscheidung kann hier richtig sein, solange man sich über die Konsequenzen, d. h. eventuellen Unschärfen im Klaren ist.

Im nächsten Teil dieser Serie geht es um die „Stückliste“ als elementare Basis für die Steuerung der Fertigung. Notwendige Inhalte oder auch mögliche Ausgestaltungen einer Stückliste stehen dabei besonders im Fokus. ■

Schreiben Sie uns Ihre Meinung, Ihre Erfahrungen und gerne auch Ihre Anregungen: per Fax oder per E-Mail. Interessante Aussagen zum Thema EDV im Tischlerhandwerk werden wir in den kommenden Ausgaben im Rahmen dieser BM-Serie veröffentlichen. Vielen Dank!

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