Simulation: Darum sollte Ihr Unternehmen noch einmal darüber nachdenken

Simulation Technology

Vor gar nicht allzu langer Zeit waren Konstruktion und Simulation die Aufgabe von zwei vollkommen unterschiedlichen Teilen der Entwicklungsmannschaft. Das war auch sinnvoll, da für die Simulation Spezialkenntnisse erforderlich sind und die Tools schwer zu bedienen waren.  Für das Übertragen der Modelle aus dem CAD- in das CAE-System, das Vereinfachen und Reparieren und auch zum Prüfen aller Kräfte waren Experten notwendig. Jeder Zyklus dauerte eine oder auch zwei Wochen. Die Simulationsergebnisse hinkten daher immer etwas hinter dem aktuellen Status des Entwurfs hinterher. Das war alles andere als ideal, aber eine bessere Lösung gab es angesichts der damals verfügbaren Hardware und Software nicht.

In den letzten fünf Jahren hat sich viel verändert. Es ist daher an der Zeit, noch einmal zu sehen, ob und wie Simulationen die Wettbewerbsfähigkeit Ihres Unternehmens verbessern können. Die Finite-Elemente-Analyse ist ein Simulationstyp, mit dem festgestellt wird, wie externe Lasten sich auf das Verhalten von mechanischen und strukturmechanischen Systemen auswirken. Die finiten Elemente erzeugen ein Netz, das die Geometrie eines Teils oder einer Baugruppe darstellt. Ebenso wie bei den Einzelflächen eines Fußballs gilt auch hier: Je mehr Elemente, umso genauer die Darstellung. Andererseits bedeuten mehr Elemente auch, dass die Simulation länger dauert. Der Analytiker muss außerdem die Materialeigenschaften für das Teil, die Lasten sowie alle Randbedingungen definieren oder festlegen, welche Randbedingungen für das Teil oder die Baugruppe in der Realität gelten. Das Einrichten der Simulation wird als Pre-Processing bezeichnet. Die fertige Simulation wird an den Gleichungslöser übergeben. Die Ergebnisse erhält der Benutzer zur Interpretation. Moderne Tools erleichtern all dies erheblich: Bereiche, die weiter verfeinert werden müssen, werden mit Farben und Biegungen kenntlich gemacht.

Dieser Analysetyp bietet zahlreiche Vorteile für Entwicklungsorganisationen:

  • Frühzeitiges Erkennen und Lösen potenzieller Performance-Probleme
  • Vermeiden von Überkonstruktion und Senkung der Materialkosten
  • Zeit- und Geldersparnis durch Reduzieren von physischen Prototypen auf ein festgelegtes Minimum
  • Prognose des Produktverhaltens, um neue, bessere Entwürfe zu finden, die die Wettbewerbsposition stärken

Allerdings gilt auch heute noch, dass ein gutes CAD-Modell noch lange kein ideales CAE-Modell ist. Beispielsweise können kleine Lücken oder Auskehlungen, die in einem CAM-orientierten CAD-Modell vollkommen in Ordnung sind, bei einer Simulation extrem schädlich sein, da übermäßige Details die Konvergenz träge machen und Lücken zu ungenauen Ergebnissen führen können. Doch bei CAE-Software wurden große Fortschritte gemacht. Viele CAE-Spezialtools unterstützen heute native CAD-Modelle. Manchmal sind beide Systeme sogar über eine Plugin-Architektur miteinander integriert, die die Assoziativität beibehält.

PTC Creo Simulate geht noch einen Schritt weiter: Hier sind CAD und CAE in einem System integriert, das die Vorteile beider Systeme vereint. PTC Creo Simulate ermöglicht die Analyse des strukturmechanischen und thermischen Verhaltens mit derselben Benutzeroberfläche wie in der übrigen PTC Creo Produktfamilie. Sie erstellen das Modell wie üblich in PTC Creo und wenden dann in PTC Creo Simulate Lasten, Materialien und Randbedingungen auf die Geometrie an. Anschließend können Sie die Ergebnisse anhand eben dieser Geometrie analysieren. Wenn Sie eine nichtlineare oder andere erweiterte Analyse durchführen müssen, können Sie die PTC Creo Advanced Simulation Extension verwenden oder die Simulation an eine Spezialsoftware übertragen.

Die Verwendung des integrierten CAD/CAE-Systems von PTC bietet einen weiteren Vorteil: Mit der PTC Creo Flexible Modeling Extension können Sie importierte Modelle bearbeiten und ändern und anschließend in PTC Creo Simulate analysieren. Und wie wir vor einigen Wochen erklärt haben, helfen Ihnen die Datenmanagementlösungen von PTC, Konstruktionsiterationen und -alternativen im Griff zu behalten. Mit PTC Creo Simulate müssen Sie sich nie fragen, ob die Simulation das aktuelle, korrekte CAD-Modell verwendet, da der Simulationsschritt im selben Workflow stattfindet und nicht in einem Seitenzweig. PTC Windchill kann Ihnen helfen, alle an der Simulation beteiligten Daten zu beherrschen, sodass das CAD-Modell, die Stücklisten, die Ergebnisse und die Lastfälle miteinander verknüpft und gespeichert werden. Insgesamt ermöglicht die PTC Familie von CAD- und CAE-Tools es Ihnen, eine Vielzahl von Eingabemodellen aus verschiedenen Quellen zusammenzustellen und ihre Anwendungsfälle während des gesamten Entwicklungsprozesses zu validieren. Sie und Ihre Entwicklungspartner und Zulieferer erhalten früher einen besseren Einblick.

Wo können Sie ansetzen? Fangen Sie klein an, ob mit PTC Creo Simulate oder einem anderen CAE-Tool. Probieren Sie es zunächst an einem einfachen Teil aus, und sammeln Sie dann mit komplexeren Baugruppen weitere Erfahrung. Denken Sie dabei aber stets daran, dass es einige Zeit dauern kann, bis Sie wirklich zuverlässige Ergebnisse erhalten. Nehmen Sie an Kursen teil, um sich mit dem Einrichten des Modells und der Interpretation der Ergebnisse vertraut zu machen. Eine der Risiken der Simulation bleibt nämlich immer bestehen, so gut die verwendeten Tools auch sein mögen: Schlechte Eingabedaten führen immer zu schlechten Ergebnissen. Im besten Fall verlieren Sie Zeit. Im schlechtesten Fall treffen Sie Ihre Entscheidungen auf der Grundlage von fehlerhaften Ergebnissen.

In den letzten fünf bis zehn Jahren wurden beim Funktionsumfang und der Benutzerfreundlichkeit von CAE-Tools enorme Fortschritte gemacht. Die Visualisierungen sind besser als je zuvor, sodass die Interpretation der Ergebnisse mittlerweile viel einfacher ist. Sie können die Inputs für eine Finite-Elemente-Analyse in wenigen Minuten erzeugen, die Analyse dauert wenige Stunden statt mehrere Tage, und mit den gewonnenen Erkenntnissen können Sie wertvolle Konstruktionsentscheidungen treffen.

Anm. d. Red.: Auf unserer Produktseite finden Sie weitere Informationen über PTC Creo Simulate. Wenn Sie mehr über die PTC Creo Flexible Modeling Extension ( besuchen möchten, besuchen Sie unser Ressourcencenter. Auf der Seite zur PTC Creo Advanced Simulation Extension können Sie sich ebenfalls weiter informieren.
Über die Autorin: Monica Schnitger ist Gründerin, President und Hauptanalystin der Schnitger Corporation. Seit 1999 entwickelt sie Industrieprognosen, Marktmodelle und -statistiken für den Softwaremarkt in den Bereichen CAD/CAM, CAE, PLM, GIS, Infrastruktur sowie Architektur, Technik, Bauwesen und Anlagenentwurf. Frau Schnitger hat zahlreiche Artikel zu diesen Themen verfasst und Vorträge für Technologieeinkäufer, Investoren und Entwickler gehalten. Zudem betreut sie Kunden jeder Größe in aller Welt.

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