Gründe für die Umstellung auf analysegetriebene Konstruktion

Die Transformation von Konzepten in detaillierte 3D-Modelle mit allen Features ist kein Problem für Sie und Sie können den Auftrag mit beliebigen CAD-Paketen erledigen. Die Validierung der Entwürfe mit CAE ist allerdings eine vollkommen andere Geschichte. Simulationstätigkeiten fallen nicht in Ihr Spezialgebiet und am liebsten überlassen Sie sich einem ausgebildeten CAE-Spezialisten.

Diese Denk- und Vorgehensweise mag in der Vergangenheit funktioniert haben, doch in der heutigen Welt mit immer komplexeren Produkten dürfte sie kaum bestehen können. Sogar vorgeblich einfache Produkte werden mittlerweile mit eingebetteter Software und On-Board-Elektronik aufgerüstet. Maschinenbauingenieure und CAD-Benutzer sehen sich dadurch zunehmend gezwungen, wenigstens grundlegende Simulationsaufgaben zu übernehmen, zumal die Analyse verstärkt in frühere Phasen des Entwicklungsprozesses verlagert wird.

Software wie PTC Creo kann Konstrukteuren die analysegesteuerte Konstruktion erleichtern.

Simulationen zu Beginn des Konstruktions-Workflows sowie kontinuierlich während des gesamten Entwicklungszyklus sind aus vielerlei Gründen wichtig. Der bedeutendste Vorteil ist, dass frühzeitige Simulationen helfen, potenzielle Konstruktionsprobleme von vornherein zu erkennen, wenn Änderungen sehr viel einfacher und kostengünstiger möglich sind. Die Vorabsimulation (statt am Ende zu Validierungszwecken) fördert zudem die Erkundung von Ideen, da Richtungswechsel oder sogar das Verwerfen eines bereits fertig gestellten Konzepts vollkommen unproblematisch möglich sind.

Die Simulation als fester Bestandteil des Konstruktionsprozesses bedeutet zudem ein erhebliches Plus an Effizienz.  Konstruktionsingenieure und CAE-Experten sind nicht gerade bekannt dafür, dass sie wie eine gut geschmierte Maschine zusammenarbeiten. In den meisten Fällen arbeiten die Gruppen voneinander getrennt in isolierten Abteilungen mit unterschiedlicher Kultur. Durch zahlreiche Übergaben wird viel Nacharbeit erforderlich, aber die Zusammenarbeit wird nicht gerade gefördert. In einem typischen Unternehmen wartet das Entwicklungsteam wahrscheinlich auf Informationen von den Simulationsexperten, bevor sie Konstruktionsänderungen initiieren. Dann allerdings haben sie es eilig, bis zur nächsten Feedbackrunde. Das ständige Hin und Her zieht den Entwicklungszyklus in die Länge. Das können sich die meisten Hersteller aufgrund der überaus aggressiven Lieferzeiten nicht leisten.

Wenn Sie von den Vorzügen der analysegesteuerten Konstruktion überzeugt sind, aber sich überfordert oder unsicher fühlen, gibt es eine gute Nachricht für Sie: Der Übergang erfolgt schrittweise und es gibt viele Stellen, an denen Sie beginnen können. Niemand, nicht einmal das Management der technischen Entwicklung, erwartet eine Transformation über Nacht oder will Simulationen in den ersten Entwicklungsphasen allein den Konstruktionsingenieuren übertragen. Stattdessen sollen neue Simulationsfunktionen eingeführt werden, die für normale Ingenieure ohne Spezialkenntnisse einfach zu nutzen sind und diesen grundlegende Analysen ermöglichen.

Die Integration von Finite-Elemente-Analyse (FEA) oder zentralen CFD-Funktionen in die vertraute CAD-Umgebung ist eine Möglichkeit, wie Anbieter der Notwendigkeit gerecht werden und Entwicklungsteams Schritt für Schritt neue Workflows nahe bringen. Führende CAD-Tools bieten nun Simulationsfunktionen, mit denen Ingenieure die thermischen und strukturellen Eigenschaften von in Arbeit befindlichen Entwürfen. So ermöglichen sie den so wichtigen frühzeitigen Einblick in das Verhalten in realistischen Szenarien und reduzieren die Abhängigkeit von teuren physischen Prototypen.

Durch die Kombination von CAE und CAD werden auch einige der Hürden traditioneller Analysetools überwunden, beispielsweise die undurchschaubare Benutzeroberfläche, die die meisten CAD-Benutzer als abschreckend empfinden. Eine intuitive, visuelle Benutzeroberfläche für wichtige CAE-Funktionen erleichtert Konstruktionsingenieuren Analyseaufgaben wie das Erzeugen von Netzen oder das Festlegen von Parametern, ohne ein komplett neues System erlernen zu müssen.

Beachten Sie allerdings, dass trotz benutzerfreundlicherer CAE-Software die Analysearbeit an sich nicht weniger komplex ist. Konstruktionsingenieure, die sich mit diesen neuen Workflows profilieren möchten, müssen die wichtigsten Entwicklungsprinzipien perfekt beherrschen. Außerdem müssen sie ihre Kenntnisse in FEA- und anderen Simulationskonzepten vertiefen, damit sie die Fähigkeiten richtig nutzen und falsche Berechnungen vermeiden können, die den Konstruktionsprozess weiter verzögern und Simulationsexperten verstimmen.

Denken Sie daran: Analysen in den ersten Entwicklungsphasen sind kein Ersatz für die Arbeit der Simulationsexperten, sondern lediglich eine Ergänzung. Konstruktionsingenieure und Analyseexperten müssen sich also gemeinsam bemühen, die Silomentalität abzulegen und eine auf Zusammenarbeit basierende Arbeitsweise anzunehmen. Das ist die einzige Möglichkeit, wie Simulationen während des gesamten Entwicklungsprozesses effektiv genutzt werden können.

Beth-StackpoleBeth Stackpole ist freie Redakteurin bei Desktop Engineering (www.deskeng.com), wo seit fast zehn Jahren über Entwicklungs- und Konstruktionstools berichtet wird.

Dieser Blogbeitrag wurde von PTC gesponsert. Die Konzepte, Ideen und Meinungen in diesem Beitrag wurden von Beth Stackpole unabhängig entwickelt.

 

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