Der Unterschied zwischen ECAD und MCAD

Elektronik und Mechanik sind zwei der wichtigsten Bereiche in der modernen Produktentwicklung. ECAD und MCAD sind die Oberbegriffe für Softwarelösungen, die den virtuellen Entwurf elektronischer und mechanischer Systeme in Produkten unterstützen. Die Integration von ECAD- und MCAD-Konstruktionsinformationen und -prozessen ist entscheidend für die Entwicklung moderner elektromechanischer Produkte.

Was ist ECAD – und was ist MCAD?

ECAD ist die Abkürzung für Electronic Computer-Aided Design. Dieser Begriff bezeichnet eine Software für den Entwurf elektronischer Systeme. Sie wird für den Entwurf von Leiterplatten (PCBs), integrierten Schaltkreisen (ICs) und elektrische Schaltanlagen verwendet. Dazu gehören auch Spezialprogramme, die den Bereich der Elektro- und Fluidtechnik abdecken.

Eine alternative Bezeichnung für ECAD ist EDA, die Abkürzung für Electronic Design Automation. Der Begriff ECAD wird meist zur Abgrenzung von der mechanischen Konstruktion verwendet, die in diesem Kontext meist als MCAD bezeichnet wird. ECAD-Software wird eingesetzt, um Schaltpläne zu erstellen, physikalische Layouts zu entwerfen und zu simulieren und Ausgabedateien für die Fertigung zu erzeugen.

MCAD (Mechanical Computer-Aided Design) ist eine Software, die für den Entwurf, die Simulation und die Dokumentation mechanischer Systeme, Komponenten und Baugruppen verwendet wird. Mit ihrer Hilfe können Ingenieure 2D- und 3D-Modelle erstellen, ihr Verhalten unter verschiedenen Bedingungen testen und genaue Fertigungsanweisungen erstellen.

Worin unterscheiden sich ECAD und MCAD?

Entsprechend ihrer unterschiedlichen Einsatzgebiete unterscheiden sich auch die Modellierungsparadigmen dieser Werkzeuge: MCAD ist in erster Linie 3D-zentrisch und ermöglicht die Visualisierung und Analyse von Festkörpern, Oberflächen und Baugruppen, während ECAD vorwiegend 2D-basiert ist und für Schaltpläne und Layouts verwendet wird, auch wenn es in zunehmendem Maße 3D für das PCB-Design und die Integration mit mechanischen Gehäusen einbezieht.

Die in ECAD-Systemen verwendeten Bibliotheken konzentrieren sich demgemäß auf elektrische und funktionale Charakteristika wie Schaltsymbole, Verdrahtungsregeln und Komponentenverbindungen, während MCAD-Bibliotheken den Schwerpunkt auf physisches und mechanisches Design mit detaillierten 3D-Modellen, Materialeigenschaften und räumlichen Beschränkungen legen.

MCAD und ECAD befassen sich zwar mit unterschiedlichen Aspekten des Produktdesigns – mechanisch und elektronisch/elektrisch – doch konvergieren sie zunehmend in integrierten Workflows, um den Anforderungen multidisziplinärer Projekte gerecht zu werden. Modernes Produktdesign erfordert deshalb die Zusammenarbeit von MCAD und ECAD, um integrierte Lösungen zu schaffen.

ECAD-MCAD-Integration

Die Integration von ECAD- und MCAD-Konstruktionsumgebungen ist entscheidend, um der zunehmenden Komplexität und Multidisziplinarität der modernen Produktentwicklung gerecht zu werden. Heutige Produkte, insbesondere in Branchen wie der Unterhaltungselektronik, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt und dem Maschinenbau, enthalten oft eng miteinander verzahnte mechanische und elektronische Komponenten. Eine effektive Integration dieser beiden Disziplinen stellt sicher, dass sie harmonisch zusammenarbeiten, um Konstruktionsfehler zu vermeiden und die Markteinführung zu beschleunigen.

Einer der Hauptgründe für eine Integration ist die Abstimmung zwischen mechanischer und elektrischer Auslegung. Gehäuse und mechanische Strukturen, die in MCAD entworfen werden, müssen sich an die Größe, Form und thermischen Anforderungen der in ECAD entworfenen elektronischen und elektrischen Komponenten anpassen. Passungsfehler, wie z. B. eine Leiterplatte, die nicht richtig in ihr Gehäuse passt, oder unzugängliche Steckverbinder, lassen sich vermeiden, wenn die mechanischen und elektronischen Entwürfe frühzeitig im Prozess synchronisiert werden.

Ein weiterer kritischer Faktor ist die Signal- und Stromversorgungsintegrität unter physikalischen Gegebenheiten. Für die Elektronik gelten oft spezielle Layout-Vorgaben für das Wärmemanagement, die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und die Signalintegrität, die beim mechanischen Design berücksichtigt werden müssen. So beeinflussen beispielsweise die Anforderungen an die Wärmeableitung für Komponenten wie Leistungsverstärker oder CPUs die Gehäusebelüftung oder das Design von Kühlkörpern.

Die richtige ECAD-Software für einen effizienten Workflow

Die Elektronik- und Elektrodesign- Produktfamilien CR-8000 und E3.series von Zuken ermöglichen eine nahtlose ECAD/MCAD-Integration und gewährleisten so eine effektive Zusammenarbeit zwischen Elektro-, Elektronik- und Mechanikdesign-Teams.

CR-8000 bietet 3D-Visualisierung, bidirektionalen Datenaustausch über Standardformate wie STEP und IPC-2581 sowie ein zentrales Bibliotheksmanagement zur Synchronisierung von PCB-Layouts, Verdrahtung und mechanischen Gehäusen. Darüber hinaus sind thermische und strukturelle Analysen integriert, so dass disziplinübergreifende Teams Entwürfe frühzeitig validieren und so Fehler und Wiederholungen reduzieren können.

In ähnlicher Weise unterstützt E3.series die Integration elektrischer Systeme, wie Kabelbäume und Schaltschränke, in MCAD-Plattformen. Die 3D-Visualisierungsfunktionen ermöglichen es den Ingenieuren, elektrische Komponenten und Verdrahtungen mit den mechanischen Gegebenheiten abzugleichen, um genaue Passungen zu gewährleisten und Interferenzen zu vermeiden. Bidirektionale Aktualisierungen zwischen elektrischen und mechanischen Domänen stellen sicher, dass Änderungen in einem System auch im anderen berücksichtigt werden.

Sowohl die E3.series als auch die CR-8000 bieten eine robuste Integration in Product Lifecycle Management (PLM)-Systeme über die DS-2-Datenmanagementlösungen von Zuken, die ein nahtloses Datenmanagement für elektrische und elektronische Konstruktionsdaten während des gesamten Produktentwicklungszyklus ermöglichen. Diese Integration ermöglicht die zentrale Speicherung von Konstruktionsdateien, die Versionskontrolle und die Synchronisierung von Änderungen. Dadurch wird sichergestellt, dass elektrische Konstruktionsdaten für alle Beteiligten zugänglich sind, Fehler reduziert werden und die Rückverfolgbarkeit verbessert wird.

Ein Praxisbeispiel

Einen tieferen Einblick in die Vorteile und praktischen Aspekte der ECAD- und MCAD-Integration erhalten Sie in unserem Webinar ECAD-MCAD-Integration für die effiziente Kabelbaumkonstruktion. Darin behandeln wir zentrale Themen wie die Lösung gängiger Probleme beim Datenaustausch zwischen ECAD- und MCAD-Umgebungen und die Zusammenarbeit zwischen Konstruktionsteams.

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