1. SOLIDWORKS
  2. Was ist ECAD?

Einführung in ECAD

ECAD – kurz für Electronic Computer Aided Design oder Electrical Computer Aided Design – ist die Software, die Ingenieure zum Konstruieren, Dokumentieren und Validieren von elektrischen und elektronischen Systemen verwenden, bevor die Fertigung startet. Egal, ob Sie ein Schaltschranklayout entwerfen, einen Kabelbaum durch einen Maschinenrahmen verlegen oder eine Leiterplatte für ein eingebettetes System entwerfen – ECAD-Software gibt Ihnen die nötige Präzision, Struktur und Automatisierung.

Der Begriff deckt eine breite Palette von Konstruktionsaufgaben ab. Im Bereich der herkömmlichen Elektrotechnik sind das Stromlaufpläne, Klemmleistenzeichnungen, Kabelbäume sowie Schaltschränke. In der Elektronik kommen Leiterplattenlayouts (PCB), die Simulation von Schaltkreisen und die Prüfung der Konstruktionsregeln hinzu. Beide Disziplinen sind auf ECAD angewiesen – und sie sind zunehmend auch voneinander abhängig.

Da elektrische und mechanische Systeme immer stärker miteinander verflochten sind, bleibt ECAD ein grundlegender Bestandteil der modernen Produktentwicklung. Es ist nicht nur ein Zeichenprogramm. Es handelt sich um eine Konstruktionsumgebung, die Konstruktionsteams verbindet, kostspielige Fehler reduziert und den Weg vom Konzept zur Produktion beschleunigt.

ECAD in der herkömmlichen Elektrotechnik

Für Elektroingenieure, die an industriellen Systemen, Schalttafeln und komplexen Maschinen arbeiten, ist ECAD für den Konstruktionsprozess unerlässlich. Diese Ingenieure entwickeln komplette Systeme, anstatt sich auf einzelne Komponenten zu konzentrieren. Dazu entwerfen sie Stromverteilung und Steuerlogik, dokumentieren alle Drähte und Anschlüsse, und sorgen dafür, dass das Endprodukt gebaut, geprüft und sicher gewartet werden kann.

Symbol, das die Erstellung eines Stromlaufplans darstellt

Stromlaufpläne

Stromlaufpläne sind der Ausgangspunkt. Mit ECAD-Werkzeugen können Ingenieure detaillierte, normkonforme Stromlaufpläne erstellen, die definieren, wie elektrische Komponenten verbunden werden und interagieren. Im Gegensatz zu generischen Zeichenwerkzeugen verknüpft eine speziell entwickelte und intelligente ECAD-Software automatisch Stromlaufpläne mit der nachgeschalteten Dokumentation, sodass sich eine Änderung an einer Stelle im gesamten Projekt widerspiegelt. Diese Art der elektrischen Konstruktionsautomatisierung ist der Schlüssel zur Beschleunigung der Produktentwicklung und zur Verringerung von Fehlern, die durch ständige manuelle Änderungen entstehen.

Symbol, das den Kabelbaum in SOLIDWORKS auf einem Desktop-Bildschirm darstellt

Kabelbäume

Kabelbäume stellen eine weitere Ebene der Komplexität dar. In Maschinen, Fahrzeugen und Industrieanlagen leiten Kabelbäume Strom und Signale durch eine physische Struktur. Mit ECAD-Werkzeugen können Ingenieure die Topologie von Kabelbäumen definieren, Drahtstärke und Farben festlegen, Zuschnittslisten erzeugen und Zeichnungen von Formbrettern erstellen, die Fertigungsteams im Werk direkt verwenden können. Verlieren Sie bei der Konstruktion nicht die Herstellbarkeit aus den Augen, insbesondere bei Kabelbäumen. So ziehen Ihre Teams an einem Strang und Sie vermeiden unnötige Hindernisse im Produktentwicklungsprozess.

Miteinander verbundene Quadrate, die einen verbundenen Workflow darstellen, in diesem Fall das Klemmleistenlayout

Layouts von Klemmleisten

Das Klemmleistenlayout ist ein weiterer Bereich, in dem ECAD Ihnen wirklich zugutekommt. Klemmen manuell anzuordnen und zu dokumentieren, ist ein zeitaufwändiger und fehleranfälliger Prozess. ECAD-Werkzeuge automatisieren die Erstellung von Klemmleistendiagrammen direkt aus dem Stromlaufplan. Damit sorgen Sie ohne manuelle Neueingaben dafür, dass das physische Layout der Konstruktionsabsicht entspricht.

Symbol für die Validierung virtueller Entwürfe

Konstruktion von Schaltschränken

Die Konstruktion von Schaltschränken vereint Schaltpläne, Komponentenauswahl, Gehäuse und Kabeldokumentation in einem einzigen koordinierten Workflow. Ingenieure können Komponenten in Schaltschrankzeichnungen platzieren, Abstände prüfen, Verdrahtungslisten erstellen und die Fertigungsdokumentation anlegen – alles über eine vernetzte Konstruktionsumgebung.

Diese Workflows erfordern Genauigkeit. Schon ein falsch gekennzeichneter Draht, eine vergessene Anschlussklemme oder eine falsche Komponentenreferenz können zu Produktionsverzögerungen und Sicherheitsproblemen führen oder kostspielige Nacharbeiten vor Ort notwendig machen. ECAD-Tool verringern dieses Risiko, da Konstruktionsdaten verbunden, konsistent und rückverfolgbar bleiben – vom ersten Schaltplan bis zur endgültigen Baugruppenzeichnung.

ECAD in der Elektronikkonstruktion

Elektrotechnik und Elektronik sind zwei völlig unterschiedliche Fachgebiete. In der Elektronikkonstruktion liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung von Leiterplatten, integrierten Schaltkreisen und eingebetteten Systemen. Obwohl das zugrunde liegende Ziel, elektrische Systeme genau und effizient zu konstruieren, unverändert bleibt, unterscheiden sich die Werkzeuge und Arbeitsabläufe erheblich.

solidworks-HiTech-industry-Smaller Space-Higher Power

Schaltplanerstellung

Die Schaltplanerstellung in der Elektronikentwicklung definiert die logischen Verbindungen zwischen Komponenten (Widerständen, Kondensatoren, integrierten Schaltungen, Steckverbindern und mehr). Ausgehend vom Schaltplan wechseln die Ingenieure zum Leiterplattenlayout, wo diese Komponenten physisch auf einer Platine platziert und über verlegte Kupferbahnen verbunden werden.

Symbol, das den Genehmigungspfad darstellt, in diesem Fall die Prüfung der Konstruktionsregeln (DRC)

Überprüfung von Konstruktionsregeln

Die Überprüfung von Konstruktionsregeln (Design Rule Checking, DRC) ist ein kritischer Schritt bei der Entwicklung von Leiterplatten. Bevor die Konstruktion in die Fertigung geht, überprüfen ECAD-Werkzeuge automatisch, ob das Layout den Zwangsbedingungen der Fertigung entspricht – Spurweiten, Abständen, Bohrergrößen und mehr. Dadurch werden Fehler frühzeitig erkannt, wenn sie noch günstig zu beheben sind, anstatt nach der Herstellung der Platinen.

Symbol einer Simulation über einem Balkendiagramm mit unterschiedlichen Ebenen

Simulationswerkzeuge

Simulationswerkzeuge in ECAD-Umgebungen ermöglichen Ingenieuren die Validierung der Signalintegrität, die Analyse der Stromverteilung und die virtuelle Prüfung des Schaltungsverhaltens. Dies reduziert die Anzahl der benötigten physischen Prototypen und beschleunigt den Validierungszyklus.

Hauptfunktionen von ECAD-Werkzeugen

Abbildung einer Frau, die ECAD-Software auf einem Laptop verwendet

Ob Sie einen Schaltschrank oder eine Leiterplatte entwerfen – effektive ECAD-Tools haben eine Reihe von Funktionen gemeinsam:

  • Schematische Konstruktion: Erstellen Sie standardkonforme Schalt- und Stromlaufpläne mit intelligenten Komponentenbibliotheken und automatischen Querverweisen.
  • Überprüfung von Konstruktionsregeln: Validieren Sie Konstruktionen automatisch anhand von Fertigungs- und Sicherheitsstandards, um Fehler zu erkennen, bevor sie die Produktionsphase erreichen.
  • 3D-Integration: Visualisieren Sie elektrische Konstruktionen in drei Dimensionen und koordinieren Sie sie mit mechanischen CAD-Modellen, um Konflikte bereits im Entwurfsstadium zu lösen.
  • Automatisierte Dokumentation: Erstellen Sie Verdrahtungslisten, Klemmendiagramme, Stücklisten und Fertigungszeichnungen direkt aus den Konstruktionsdaten – ganz ohne manuelle Neueingabe.
  • Komponentenverwaltung: Pflegen Sie zentrale Bibliotheken von elektrischen Komponenten mit genauen Spezifikationen, um Auswahlfehler zu reduzieren und Beschaffungsprozesse zu unterstützen.
  • Werkzeuge für die Zusammenarbeit: Ermöglichen Sie es mehreren Ingenieuren, gleichzeitig an demselben Projekt zu arbeiten. Dabei wird die Integrität der Konstruktion durch Versionskontrolle und Änderungsverfolgung sichergestellt.

ECAD im Vergleich zu MCAD: Wie sie zusammenarbeiten

Abbildung: Vergrößerte Innenansicht eines Schaltschranks mit verschiedenen Steckverbindern, Kabeln und Klemmleistenelementen

ECAD und MCAD (Mechanical Computer-Aided Design) befassen sich mit verschiedenen Aspekten der Produktentwicklung, aber moderne Produkte erfordern fast immer beides. Ein Verständnis dafür, wo jedes Werkzeug seine Stärken hat und wie sie miteinander verbunden sind, ist für jedes Konstruktionsteam unerlässlich, das an elektromechanischen Systemen arbeitet.

MCAD-Werkzeuge konzentrieren sich auf die physikalische, dreidimensionale Geometrie eines Produkts: Gehäuse, Halterungen, Strukturkomponenten, Mechanismen und Baugruppen. ECAD-Werkzeuge konzentrieren sich auf die elektrischen Systeme in oder um diese physischen Strukturen: Verkabelung, Stromlaufpläne, Steuerungslogik und Leiterplattenlayouts.

Die Herausforderung besteht darin, dass elektrische und mechanische Konstruktionen nicht isoliert voneinander existieren. Ein Kabelbaum muss durch ein physisches Gehäuse geführt werden. Eine Schalttafel muss in einen Maschinenrahmen passen. Beim Montieren einer Leiterplatte in einem Gehäuse sind spezifische Wärme- und Abstandsanforderungen zu beachten. Wenn ECAD- und MCAD-Daten in separaten, nicht verbundenen Werkzeugen verfügbar sind, lassen sich Konflikte zwischen der elektrischen und mechanischen Konstruktion erst spät erkennen. Das kann schnell teuer werden.

Die ECAD/MCAD-Integration löst dies, indem Elektro- und Maschinenbauteams parallel arbeiten und gleichzeitig ein gemeinsames Datenmodell nutzen können. Änderungen an der mechanischen Konstruktion sind für das Elektrokonstruktionsteam sichtbar und umgekehrt. Dies reduziert Nacharbeiten, verkürzt die Entwicklungszyklen und führt zu einer genaueren Stückliste.

Alle möglichen Branchen sind stark von der Zusammenarbeit zwischen ECAD und MCAD abhängig, einschließlich Maschinen- und Anlagenbau, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Gebäudeautomatisierung und Unterhaltungselektronik – also überall dort, wo elektrische Systeme in komplexen mechanischen Produkten verwendet werden.

Die wichtigsten Akteure im Bereich ECAD

Symbol, das einen Elektroingenieur darstellt

Elektrokonstrukteur

Elektrokonstrukteure sind die Hauptanwender von ECAD-Werkzeugen in traditionellen Konstruktionsumgebungen. Sie erstellen und pflegen Stromlaufpläne, spezifizieren Komponenten, entwerfen Schaltschranklayouts und erstellen die Dokumentation, die Fertigungsteams für den Aufbau des Systems benötigen. Für Elektroingenieure sind ECAD-Werkzeuge eine tägliche Notwendigkeit – nicht nur zur Erstellung, sondern auch zur Verwaltung der gesamten Komplexität eines elektrischen Systems, über Revisionen, Varianten und Teammitglieder hinweg.

SOLIDWORKS Symbol, das einen PCB-Entwickler darstellt

PCB-Konstrukteure

PCB-Konstrukteure arbeiten in ECAD auf Seiten der Elektronik und übertragen Schaltpläne in herstellbare Leiterplattenlayouts. Sie sind zuständig für die Komponentenpositionierung, das Routen der Leiterbahnen, den Schichtaufbau und die Überprüfung der Konstruktionsregeln. Ihre Arbeit liegt an der Schnittstelle zwischen Elektrotechnik und Fertigung, und sie sind auf ECAD-Werkzeuge angewiesen, um sicherzustellen, dass ihre Entwürfe tatsächlich zuverlässig und in großem Maßstab gefertigt werden können. Darüber hinaus sind ECAD-Werkzeuge für Entwickler eingebetteter Systeme mit Hardewarebeschreibungssprachen und FPGA-Entwicklungsabläufen verbunden. Sie schließen so die Lücke zwischen Hardware- und Firmware-Entwicklung.

SOLIDWORKS-Symbol, das einen Systemingenieur oder einen Entwicklungsleiter darstellt

Systemingenieur/Leiter der Entwicklungsabteilung

Systemingenieure und Entwicklungsleiter überwachen die Integration elektrischer und mechanischer Teilsysteme in ein vollständiges Produkt. Sie verwenden ECAD-Ausgaben (Stromlaufpläne, Stücklisten und Verdrahtungslisten), um zwischen Bereichen zu koordinieren und sicherzustellen, dass die Konstruktion die Anforderungen auf Systemebene erfüllt. Die Möglichkeit, mit ECAD eine konsistente, verbundene Dokumentation über die gesamte Konstruktion hinweg zu erstellen, ist für diese Rollen genauso wichtig wie jede Einzelfunktion.

SOLIDWORKS Symbol, das einen Fertigungsingenieur darstellt

Fertigungsingenieur

Fertigungsingenieure erhalten die ECAD-Ergebnisse und nutzen sie zur Planung und Ausführung der Produktion. Verdrahtungslisten, Klemmpläne und Formbrettzeichnungen lenken den Montageprozess. Eine genaue ECAD-Dokumentation reduziert Montagefehler, unterstützt die Qualitätskontrolle und erleichtert die Einarbeitung von Technikern in komplexe Verdrahtungsaufgaben. Wenn ECAD-Werkzeuge von der Konstruktion bis zur Fertigung gut in den Workflow integriert sind, verbringen Fertigungsingenieure weniger Zeit mit der Interpretation unklarer Zeichnungen und mehr Zeit in der Produktion.

Wie SOLIDWORKS ECAD-Workflows unterstützt

SOLIDWORKS bietet spezielle ECAD-Werkzeuge, die speziell auf die Arbeitsabläufe von Elektroingenieuren zugeschnitten sind. SOLIDWORKS Electrical stellt eine komplette Umgebung für die Konstruktion elektrischer Systeme bereit – von der Erstellung von Stromlaufplänen, dem Schaltschrank-Layout, der Dokumentation von Klemmleisten bis hin zu Kabelbäumen und der 3D-Integration in SOLIDWORKS Design.

Mehr als acht Millionen Anwender und 500.000 Unternehmen weltweit vertrauen auf SOLIDWORKS. Die hier enthaltenen Werkzeuge wurden von Ingenieuren für Ingenieure entwickelt, mit kontinuierlichen anwenderorientierten Verbesserungen, die mit den Anforderungen der modernen Elektrokonstruktion Schritt halten. Entdecken Sie hier alle Lösungen von SOLIDWORKS Electrical.

Mehr über ECAD erfahren

Häufig gestellte Fragen

Wie können wir helfen?

Symbol flexible SOLIDWORKS Lösung mit zwei Dialog-Zitatfeldern

Finden Sie die optimale Lösung

Sprechen Sie mit einem SOLIDWORKS Experten über Ihre Geschäftsanforderungen.

Kontakt
Symbol für SOLIDWORKS Support mit zusammenstehenden Personen

SOLIDWORKS Support erhalten

Erhalten Sie technische Unterstützung für SOLIDWORKS Produkte und entdecken Sie Möglichkeiten, wie Sie Ihre Kenntnisse und Fähigkeiten erweitern können.

Hilfe erhalten
solidworks-intuitive-user-interface-icon.png

SOLIDWORKS Lösungen kaufen

Flexible Kaufoptionen geben Ihnen die Möglichkeit, eine Lizenz auszuwählen, die Ihren Anforderungen entspricht.

SOLIDWORKS kaufen