Mechanische und elektrische Designzusammenarbeit mit MCAD Co-Design

Elektronikdesigner, die in kleinen Designbüros oder in großen Unternehmen arbeiten, stoßen oft auf eine gemeinsame Reihe von Herausforderungen, wenn sie mit mechanischen Designern interagieren. Für viele neue Produkte werden die mechanischen Formfaktoranforderungen die elektrische Designzusammenarbeit in Bezug auf physisches Layout, Standort der Schnittstellen und Komponentenauswahl einschränken. 

Für viele elektronische Produkte erfordern Flex- und Rigid-Flex-Platinendesigns eine sorgfältige Modellierung des mechanischen Verhaltens des Flexbereichs, um sicherzustellen, dass die Formfaktoranforderungen erfüllt sind und die Flexbereiche zuverlässig sind. Diese Probleme werden durch schnellere Produktfreigabezyklen verstärkt, was erfordert, dass Elektro- und Maschinenbauingenieure mehr denn je zusammenarbeiten.

Der Erfolg in diesen Bereichen erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen MCAD und ECAD, um sicherzustellen, dass mechanische Einschränkungen nicht verletzt werden und das fertiggestellte Design in großem Maßstab produziert werden kann. Da die heutigen Design- und Datenmanagementsysteme immer noch grundlegende Integrationsfunktionen vermissen lassen, basiert die ECAD-MCAD-Zusammenarbeit immer noch auf dem Dateiaustausch zwischen beiden Seiten.

Altium hat sich dafür eingesetzt, Designteams bei der Überwindung von ECAD-MCAD-Kollaborations- und Produktivitätsherausforderungen mit Altium MCAD Co-Design zu unterstützen. Dieses einfache ECAD-zu-MCAD-Tool verbindet Altium-Projekte mit beliebten 3D-Elektro-MCAD-Anwendungen. Durch die Vereinheitlichung des traditionellen ECAD/MCAD-Workflows können multifunktionale Designteams an kollaborativen Engineering-Prozessen teilnehmen, während die ECAD-MCAD-Integrationssoftware viele der normalerweise für Gehäusedesign, Einschränkungsdefinition und Interferenzrückprüfung erforderlichen manuellen Dateiaustauschprozesse eliminiert.

Innovative Unternehmen wie Quantel Laser nutzen das MCAD-Co-Design, um bei allen Aspekten der Produktentwicklung zusammenzuarbeiten. Gemischte Designteams können Einblick in ECAD- und MCAD-Daten erhalten, was die Produktentwicklung strafft und viele Ineffizienzen in der ECAD/MCAD/EDMD-Zusammenarbeit beseitigt.

Effizientere Arbeitsabläufe ermöglichen: ECAD-MCAD-Kollaboration

Das MCAD-Co-Design-Panel und das entsprechende Add-on-Panel in der MCAD-Kollaborationssoftware ermöglichen es Elektro- und Maschinenbaukonstrukteuren, nahtlos miteinander zu interagieren und ermöglichen so einen effizienten kollaborativen Arbeitsablauf. Hinter den Kulissen wird dieser Arbeitsablauf durch robuste serverseitige Unterstützung erleichtert, die es ermöglicht, Designänderungen zu übertragen, zu überprüfen und anzunehmen oder abzulehnen, ohne dass manuelle Dateiübertragungen in verlustbehafteten Dateiformaten erforderlich sind. MCAD-Co-Design bietet Unterstützung für Modelle der Spitzenklasse, indem es Referenzen auf Platinenmerkmale bewahrt und sicherstellt, dass Updates des mechanischen Gehäusedesigns in einer Anwendung genau in der entsprechenden Anwendung widergespiegelt werden.

Nachdem die anfängliche Komponentenplatzierung durch den PCB-Layoutingenieur abgeschlossen ist, wird es zur Aufgabe des Maschinenbauingenieurs, zu überprüfen, ob alles in das Gehäuse passt und die erforderlichen Änderungen zu kommunizieren. In vielen Fällen müssen Maschinenbaukonstrukteure detaillierte mechanische Prüfungen, Finite-Elemente-Analysen (FEA) und Platzierungsmodifikationen durchführen, um sicherzustellen, dass die mechanischen Anforderungen erfüllt sind. MCAD-Co-Design ermöglicht diese und viele weitere Aufgaben für PCB-Baugruppen mit Synchronisations- und Modellierungsfunktionen.

Design-Datensynchronisation

MCAD-Co-Design implementiert einen einfachen Push-Pull-Prozess, bei dem Aktualisierungen zwischen beiden Seiten mit einem Knopf im Co-Design-Panel ausgetauscht werden. Aktualisierungen auf einer Seite können innerhalb von Sekunden an einen Kollegen übertragen werden, und dies löst eine Benachrichtigung im Co-Design-Panel des Mitarbeiters aus. Jede Seite kann Änderungen verfolgen, indem sie Kommentare zu jeder Push-Operation hinzufügt. Dieser sofortige Austausch kritischer ECAD- und MCAD-Daten wird ohne die Notwendigkeit manueller IDF/IDX/STEP/DXF-Dateiimporte und -exporte erreicht. Ingenieure in beiden Bereichen können sich auf die Designzusammenarbeit konzentrieren, anstatt Dateien zu erstellen und zu übertragen.

Einmal in eine MCAD-Anwendung importiert, werden alle Änderungen im MCAD-Tool mit der Push-Pull-Funktionalität zurück auf die ECAD-Seite synchronisiert. Sobald das Design zurück in Altium Designer gezogen wird, wird die PCB-Layoutdaten sofort aktualisiert, um Änderungen in der Platinenkontur, Kupfer, Lochplatzierung oder Komponentenpositionen widerzuspiegeln.

Ebenso können nachfolgende Änderungen in Altium Designer zurück in die MCAD-Seite gepusht werden, was dazu führt, dass das Board-Modell aktualisiert wird, sobald das Design wieder in die MCAD-Anwendung gezogen wird. Diese Hin-und-Her-Synchronisation wird auch auf das Gehäuse angewendet, das in Altium Designer gepusht werden kann.

Der Push-Pull-Austausch zwischen ECAD und MCAD ermöglicht eine schnelle, iterative kollaborative Engineering-Erfahrung über die elektrischen und mechanischen Domänen hinweg. Ingenieure arbeiten in ihren vertrauten Werkzeugen, und robuste Design-Kollaborationssoftware stellt sicher, dass Arbeitsabläufe nicht durch unproduktive Aufgaben wie manuellen Dateiaustausch unterbrochen werden.

Präzise Modellrepräsentation

Sobald eine PCB-Baugruppe in eine MCAD-Anwendung importiert wird, benötigt der Maschinenbauingenieur eine präzise Platinengeometrie und in vielen Fällen eine präzise Definition von Kupfer- und Lötmasken. Dieses präzise Modell kann für detaillierte mechanische Überprüfungen und für Finite-Elemente-Analyse (FEA)-Simulationen verwendet werden, wie zum Beispiel thermische Analyse oder Vibrationsanalyse.

Synchronisierte ECAD- und MCAD-Umgebungen

Die MCAD-Co-Design-Anwendung synchronisiert viele der wichtigen Aspekte einer ECAD-Umgebung in einer MCAD-Anwendung und umgekehrt.

1. Der Maschinenbaukonstrukteur kann direkt in einer MCAD-Anwendung mit einem Modell der PCBA arbeiten.
2. Der mechanische Konstrukteur kann Elemente eines Gehäuses auswählen und zurück an die ECAD-Anwendung teilen, sodass der Elektroingenieur ein Modell des Gehäuses und alle relevanten Einschränkungen sehen kann.
3. Da das MCAD-Co-Design direkt (und sorgfältig!) mit nativen MCAD-Daten arbeitet, werden alle mechanischen Einschränkungen und Abmessungen, die unter den Elementen auf der nackten Platine, PCB-Komponenten oder dem Gehäuse definiert sind, bei jedem Sync erhalten. Da ECAD es den Designern ermöglicht, Komponenten auf der PCB zu sperren, synchronisiert das Co-Design den „gesperrten“ Zustand von ECAD mit dem „eingeschränkten“ Zustand von MCAD.
4. Ein Standardverfahren zur Durchsetzung mechanischer Einschränkungen in einem elektrischen Design besteht darin, eine Sperrzone im MCAD-Modell zu definieren. Da Modellreferenzen auf beiden Seiten erhalten bleiben, kann die Sperrzone im MCAD-Kollaborationstool definiert und zurück zur ECAD-Seite synchronisiert werden.

Ein nahtloser ECAD-MCAD-Austausch stellt sicher, dass zusammenarbeitende Ingenieure in Einklang bleiben, Nacharbeit aufgrund von konfliktierenden Updates vermeiden und den Produktentwicklungszyklus beschleunigen, ohne mechanische oder elektrische Anforderungen zu beeinträchtigen.

ECAD zu MCAD Synchronisierte Einschränkungen

Altium Designer bietet native 3D-Design-Tools, die Einschränkungs- und Freiraumprüfungen in 3D ermöglichen, und dieselben Arten von Freiraumdefinitionen und Einschränkungen können in eine MCAD-Anwendung übertragen werden, um in mechanischen Objektorganisatoren und Designaufgaben verwendet zu werden. Ähnlich können diese Einschränkungen und Freiräume in der MCAD-Anwendung definiert werden, und sie können zurück in Altium Designer übertragen werden. Diese Art der Synchronisation hilft, Interferenzprüfungen auf beiden Seiten zu beschleunigen und ermöglicht es, Interferenzen frühzeitig zu erkennen.

ECAD- und MCAD-Komponentenverknüpfung

Das MCAD-Co-Design synchronisiert automatisch Komponenten, die im MCAD-Kollaborationswerkzeug platziert wurden, mit den entsprechenden Komponenten im ECAD-Werkzeug und umgekehrt. Dies spart Zeit bei der Designzusammenarbeit, da der mechanische Konstrukteur sofort den geeigneten Ort für mechanisch eingeschränkte Komponenten, wie Anschlüsse und Montagelöcher, bestimmen kann. Die Platzierung in der MCAD-Anwendung stellt sicher, dass Gehäuseeinschränkungen erfüllt werden, da der mechanische Konstrukteur volle Sicht auf die Gehäuseeinschränkungen hat, und die Komponentendefinitionen auf der ECAD-Seite werden automatisch synchronisiert.

Keep-out kann als obere oder untere Schicht im MCAD-Tool definiert werden, und diese Keep-out-Zuweisungen werden im PCB-Layout reflektiert und auf der ECAD-Seite gegen die Designregeln auf Interferenzen geprüft. Bei Bedarf kann die Keep-out-Form in Altium Designer angepasst und zurück auf die MCAD-Seite übertragen werden.

Bi-direktionale Unterstützung für starre-flexible Leiterplatten

Flex- und starre-flexible Baugruppen erfordern zusätzliche Modellierung und Bewertung über das hinaus, was bei starren PCB-Baugruppen angewendet wird. Das MCAD-Co-Design-Plugin bietet Unterstützung für Flex- und starre-flexible Leiterplatten in beide Richtungen. Starre und flexible Bereiche, Biegezeilen und Platinenformen können in der MCAD-Anwendung definiert und zurück in Altium Designer übertragen werden. Sobald der Layout-Ingenieur Komponenten platziert und die erste Verdrahtung abgeschlossen hat, kann das Design auf der MCAD-Seite zusammen mit einem Gehäuse bewertet und vorschaut werden. Die bi-direktionale Unterstützung für starre-flexible Designs ist nahtlos und folgt demselben Workflow, der für starre PCBs verwendet wird.

Mechanische Unterstützung für Multi-Board-Baugruppen in ECAD- und MCAD-Tools

Die meisten Produkte enthalten mehr als eine Leiterplatte, was eine präzise Platzierung von Montageelementen, Verbindungen zwischen den Platinen und größeren Komponenten im PCB-Gehäuse erfordert. Oft wird MCAD-Software verwendet, um diese Anordnungen der Leiterplatten zu planen, sodass Werkzeug- und Montageanforderungen für das PCB-Gehäuse bestimmt werden können. Zusätzlich kann der Konstrukteur die Fertigungs- und Montageschritte für das Gehäuse planen, gefolgt von dem Export der Fertigungszeichnungen für Teile des PCB-Gehäuses.

Bei dem traditionellen Ansatz mit ECAD/MCAD-Integration wurden Mehrfachplatinen-Montagen dadurch gehandhabt, dass jede einzelne PCB in eine MCAD-Anwendung importiert und manuell in einem 3D-Modell neben dem Gehäuse angeordnet wurde. Jetzt, da ECAD-Software wie Altium Designer Mehrfachplatinen-PCB-Montagen in einem einheitlichen Projekt verarbeiten kann, können MCAD-Tools dasselbe mit einem 3D-Modell der Platinenanordnung tun. MCAD-Anwender können die Platinenanordnung und physischen Verbindungen definieren, und diese können zurück an den ECAD-Konstrukteur gegeben werden, um zu überprüfen, ob die logischen Verbindungen innerhalb der physischen Beschränkungen passen, die auf der MCAD-Seite definiert wurden.

Unterstützung für Mehrfachplatinen-PCB-Montagen in Autodesk Fusion 360

Unterstützung für eingebettete Vertiefungen

Ein Aspekt im PCB-Design, der häufig ignoriert und oft nur für Spezialprodukte berücksichtigt wird, sind eingebettete Hohlräume. Diese Hohlräume können entweder mit Kupfer gefüllt werden, um als eingebettete Kühlkörper zu fungieren, oder verwendet werden, um Komponenten innerhalb der PCB zu montieren. Typischerweise werden für die Montage von Komponenten in eingebetteten Hohlräumen passive SMD-Teile untergebracht; jedoch könnten theoretisch auch integrierte Schaltkreise in einem PCB-Hohlraum positioniert werden.

Die MCAD-Co-Entwicklung unterstützt nun das Definieren von Hohlräumen und die Überprüfung von Interferenzen in Hohlräumen innerhalb der MCAD-Software, wie beispielsweise in PTC Creo, wie unten gezeigt. Sobald der Hohlraum platziert und das Update zurück zur ECAD-Software gepusht wird, wird ein Hohlraumbereich in der PCB definiert, und Teile können wie gewohnt in der eingebetteten Hohlraumschicht platziert werden. Der MCAD-Benutzer kann dann Hohlrauminterferenzen gegen Seitenwände, Hohlraumdecke (für vollständig eingebettete Hohlräume) oder Planarität zur oberen Platinenoberfläche überprüfen.

Definition von PCB-Hohlräumen in PTC Creo

ECAD-MCAD-Zusammenarbeit bedeutet, dass "Über die Mauer" vorbei ist!

Die Zeiten, in denen PCB-Baugruppen einfach "über die Mauer" an die Maschinenbauingenieure weitergereicht wurden, sind vorbei, und die Design-Kollaborationssoftware von Altium hilft Designteams, die Produktivitäts- und Kollaborationsherausforderungen zu überwinden, die durch den traditionellen ECAD/MCAD-Arbeitsablauf entstanden sind. Ein leistungsstarkes kollaboratives Engineering-Tool wie das MCAD-Co-Design hilft, die Lücke zwischen den ECAD- und MCAD-Domänen zu schließen.

Anstatt durch wiederholte Dateiübertragungen mit MCAD-Nutzern zu kollaborieren, verwenden Sie das MCAD-Co-Design in Altium. PCB-Designs können in SolidWorks, Autodesk Inventor, Fusion 360 oder PTC Creo importiert werden, was Ihnen alles bietet, was Sie für die Produktentwicklung in einem optimierten Arbeitsablauf benötigen.

Sind Sie bereit, Ihre ECAD-MCAD-Kollaboration mit MCAD-Co-Design zu optimieren? Beginnen Sie noch heute mit der Zusammenarbeit!