CAE & Simulation Neun Tipps rund um Digital Engineering 

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Wir haben Tipps & Tricks für Entwurf, Simulation und CAE gesammelt, um die tägliche Arbeit in Berechnung und Planung zu erleichtern. Dabei stehen KI und automatisierte Workflows im Fokus, aber auch kleine methodische Kniffe zeigen, wie sich Rechenzeiten verkürzen und Ergebnisse spürbar verbessern lassen.

Multiphysik: Symmetrien clever nutzen und Rechenaufwand senken

Viele technische Bauteile und Baugruppen besitzen Symmetrien. Durch konsequente Nutzung der Symmetrien für die Simulation kann der Rechenaufwand deutlich reduziert werden, ohne an Genauigkeit einzubüßen. In der Praxis bedeutet das: Statt das komplette Modell zu berechnen, genügt oft eine Hälfte oder sogar nur ein Viertel der Geometrie. Häufig wird die Symmetrie jedoch erst in den einzelnen Physikinterfaces berücksichtigt. Das funktioniert zwar, erfordert aber, dass für jede beteiligte Physik – beispielsweise Strukturmechanik, Wärmeübertragung oder Strömung – die entsprechenden Symmetriebedingungen separat definiert werden. Gerade bei multiphysikalischen Modellen steigt dadurch der Modellierungsaufwand, und es besteht die Gefahr, dass Symmetriebedingungen in einem Interface vergessen oder unterschiedlich umgesetzt werden.
 

Mit der Funktion Reduction for Symmetry Boundaries in Comsol Multiphysics lässt sich dieses Problem vermeiden: Statt die Symmetrie erst auf physikalischer Ebene abzubilden, wird die Geometrie bereits während der Modellvorbereitung automatisch entlang der gewünschten Symmetrieebenen reduziert. Die entstehenden Symmetrieflächen stehen anschließend allen verwendeten Physikinterfaces zur Verfügung.
Der Vorteil: Die Modellstruktur bleibt übersichtlich, alle Physikinterfaces greifen auf dieselben Symmetrieflächen zu, und die Gefahr inkonsistenter Randbedingungen sinkt erheblich. Gleichzeitig reduziert sich die Anzahl der Freiheitsgrade, wodurch Speicherbedarf und Rechenzeit insbesondere bei großen oder multiphysikalischen Modellen deutlich sinken können. Der Ansatz eignet sich beispielsweise für Gehäuse, Wärmetauscher, Druckbehälter, Halterungen oder andere Konstruktionen mit geometrischer und physikalischer Symmetrie. Gerade bei Variantenstudien oder Optimierungsaufgaben macht sich die Zeitersparnis schnell bemerkbar.
Praxis-Tipp: Prüfen Sie bereits vor dem Vernetzen, ob Geometrie, Lasten und Randbedingungen symmetrisch sind. Wird die Geometrie zuvor reduziert, profitieren sämtliche nachfolgenden Physikinterfaces automatisch von einer konsistenten Symmetriedefinition und die Simulation ist schneller aufgesetzt und schneller gerechnet.

Prüfen Sie vor dem Vernetzen, ob Geometrie, Lasten und Randbedingungen symmetrisch sind. Wird die Geometrie zuvor reduziert, profitieren sämtliche nachfolgenden Physikinterfaces.

Konstruieren mit Gewissheit: Wenn Simulation einfach mitläuft

Entwicklungsingenieure stehen regelmäßig vor einer bekannten Abwägung: Das Bauchgefühl signalisiert, dass ein Bauteil an einer kritischen Stelle unter Last problematisch werden könnte – doch eine fundierte Simulation bedeutet Aufwand, Vorbereitung und häufig die Einbindung spezialisierter Kollegen. Im Zweifel entscheidet die Erfahrung – verbunden mit der Hoffnung, dass die Annahme trägt. Die Simulationsspezialisten von Cadfem empfehlen hier Ansys Discovery, ein Tool für Konstrukteure, das genau an diesem Punkt ansetzt

Nicht mehr Spezialwerkzeug, sondern Denkpartner
Ansys Discovery ist darauf ausgelegt, konkrete Entwicklungsfragen direkt im Konstruktionskontext zu beantworten – ohne Vorkenntnisse in der Simulationsmethodik, ohne vorgelagerte Modellierungsschritte, ohne Zeitverlust: „Hält diese Geometrie stand, wenn ich hier Material reduziere?" „Wie verändert sich der Druckverlust, wenn ich den Kanalquerschnitt anpasse?" „Reicht die Wärmeabfuhr aus, um diese Elektronikkomponenten sicher zu betreiben?"
Fragen, die früher einen separaten Prozess ausgelöst hätten, lassen sich heute im laufenden Entwicklungsalltag klären. Das Ergebnis ist keine Simulationsstudie – es ist eine belastbare Grundlage für die nächste Konstruktionsentscheidung. Der eigentliche Wandel liegt nicht in der Technologie, sondern im Arbeitsverständnis: Wenn eine Simulation so selbstverständlich wird wie ein Blick ins CAD-Modell, verändert sich die Qualität von Konstruktionsentscheidungen grundlegend. Ansys Discovery schafft die Voraussetzung dafür – als stiller, verlässlicher Begleiter im täglichen Entwicklungsprozess

Automatisiert von unstrukturierten Spezifikationen zu verwertbaren Engineering-Daten 

Viele Konstruktions- und Entwicklungsprozesse beginnen nicht im CAD-System, sondern in Dokumenten. RFQ-Pakete, Lastenhefte, technische Spezifikationen, Lieferantenunterlagen oder Prüfberichte enthalten Informationen, die für die nächsten Arbeitsschritte entscheidend sind. Anforderungen an Bauteile, Toleranzen, Materialien, Akzeptanzkriterien oder Projektvorgaben müssen oft erst gesucht, gelesen und manuell in andere Systeme übertragen werden.

Hier entsteht im Alltag viel Reibung: Die eigentliche Engineering-Arbeit kann erst beginnen, wenn die relevanten Informationen sauber vorliegen. Mithilfe des Synera-Add-ins von Cambrion, einem Spezialisten für agentische Dokumentenverarbeitung, können unstrukturierte Dokumente wie PDFs oder Word-Dateien an eine vorkonfigurierte Cambrion-Pipeline übergeben werden. Diese extrahiert die benötigten Inhalte und stellt sie anschließend als strukturierte JSON-Daten im Synera-Workflow bereit. RFQs sind dabei nur ein Beispiel. Der eigentliche Vorteil besteht darin, dass Engineering-Teams weniger Zeit mit der Dokumentenaufnahme verbringen und diese Informationen direkt weiterverarbeiten können. 

Konstrukteure müssen Informationen aus RFQs oder Spezifikationen somit nicht mehr manuell herauskopieren. Stattdessen können die extrahierten Anforderungen direkt in nachgelagerte Prozesse einfließen, beispielsweise in die Parameterauswahl, die Simulationsvorbereitung, die Validierungschecks, die Kostenschätzung oder die Report-Erstellung. Dadurch entfallen manuelle Zwischenschritte und Übertragungsfehler durch Kopieren und Einfügen werden reduziert.
Das Cambrion-Add-in verwendet keine starren Templates oder festen Parsing-Regeln. Die Extraktionslogik wird stattdessen extern im Cambrion-Account in natürlicher Sprache definiert. Datenanforderungen werden also in Textform beschrieben, anstatt sie manuell zu programmieren. Einmal definiert, lässt sich dieselbe Pipeline für vergleichbare RFQs oder Projektunterlagen wiederverwenden. Für die Nutzung des Cambrion-Add-ins ist eine aktive Cambrion-Subscription mit gültigem API-Key erforderlich.
Tipp: Richten Sie vor der manuellen Durchsuchung von RFQs oder Spezifikationen einmalig eine Cambrion-Pipeline per natürlichsprachlicher Definition ein.

Richten Sie vor der manuellen Durchsuchung von RFQs oder Spezifikationen einmalig eine Pipeline ein.

Individuelle Registerkarten sorgen für maximale Übersicht in der Berechnungssoftware

Viele Konstrukteure kennen das Problem: Eine Berechnung liefert zahlreiche Ergebnisse, Grafiken und Tabellen, die für die Beurteilung eines Entwurfs relevant sind. Die benötigten Informationen sind zwar vorhanden, müssen jedoch oft in verschiedenen Menüs und Fenstern zusammengesucht werden.
Mit dem Feature Dynamisches User Interface (DUI) können in Kisssoft individuelle Registerkarten definiert werden. Dazu werden einfache Konfigurationsdateien mit der Endung .dui erstellt, welche den Aufbau der Benutzeroberfläche beschreiben. In diesen Dateien lassen sich Grafiken, Ergebnistabellen sowie benutzerdefinierte Eingabe- und Kommentarfelder frei anordnen und zu einer anwendungsspezifischen Ansicht zusammenstellen.So kann beispielsweise eine Registerkarte für die Auslegung eines Zahnradpaares erstellt werden, die Geometrieansicht, Lastverteilung, Kontaktbild und Drehwegfehlerdiagramm übersichtlich nebeneinander darstellt. Ebenso lassen sich spezielle Ansichten für Fertigungsdaten, Projektinformationen oder interne Freigabeprozesse erstellen. Eigene Felder für Kundenname, Projektbezeichnung oder Anmerkungen ermöglichen zusätzlich die Dokumentation direkt innerhalb der Berechnung. 

Der große Vorteil liegt in der Anpassbarkeit: Jeder Anwender oder jede Abteilung kann die Oberfläche exakt auf die eigenen Arbeitsabläufe zuschneiden. Häufig benötigte Informationen stehen sofort zur Verfügung, während weniger relevante Inhalte ausgeblendet werden können. Dadurch verkürzt sich die Zeit für die Analyse von Ergebnissen, und die Übersichtlichkeit steigt deutlich.
Besonders interessant ist, dass einmal erstellte .dui-Dateien problemlos im Unternehmen weitergegeben werden können. Bewährte Ansichten lassen sich so standardisieren und von allen Mitarbeitern nutzen. Auf diese Weise entstehen einheitliche Auswerteansichten, welche die Zusammenarbeit zwischen Konstruktion, Berechnung und Fertigung erleichtern.

Wenn der KI-Assistent zum Co-Engineer wird

Künstliche Intelligenz ist im Maschinenbau kein Zukunftsthema mehr, sondern strategische Notwendigkeit. Der neue Mdesign-Chatbot Aiven ist direkt in die Berechnungssoftware integriert – und seither bereits über 2000 Mal genutzt: ein klares Signal für den Bedarf an intelligenter Unterstützung im Engineering-Alltag.Der Hintergrund: Berechnungssoftware wird oft nicht täglich, sondern projektbezogen eingesetzt. Vor jeder neuen Berechnung müssen sich Ingenieure neu einarbeiten: Welche Parameter zählen? Welche Norm gilt? Wie läuft die Software? Das kostet Zeit und Fokus. Zugleich wächst eine neue Ingenieurgeneration heran, die Wissen lieber „on demand“ abruft, statt es auswendig vorzuhalten.Genau hier setzt Aiven an: Der Assistent beantwortet Fragen direkt im Berechnungsprozess, ohne Medienbruch und ohne Suche in externen Dokumentationen. Das verkürzt die Einarbeitungszeit spürbar und schafft Raum für die eigentliche Ingenieurarbeit.Ein weiterer Aspekt betrifft den Wissenserhalt: Technisches Know-how geht oft verloren, wenn erfahrene Mitarbeitende das Unternehmen verlassen. Aiven macht internes Wissen strukturiert nutzbar und dauerhaft verfügbar – unabhängig von einzelnen Personen. 

Technologisch verfolgt Mdesign einen bewusst geschlossenen Ansatz: Aiven basiert nicht auf externen Modellen oder Internetdaten, sondern ausschließlich auf Mdesign-eigenem Wissen – das garantiert Datensicherheit und volle Kontrolle über die Inhaltsqualität.
Aktuell unterstützt Aiven vor allem bei Verständnisfragen und fachlichen Einordnungen. Künftig wird der Chatbot aktiv bei der Vorbereitung von Berechnungen, der Modellauswahl und der Interpretation von Ergebnissen helfen und auch auf werkseigene Wissensdokumente zugreifen – und sich so vom Assistenten zum echten Co-Engineer entwickeln, auf Basis validierter Berechnungsverfahren und jahrzehntelanger Erfahrungen.

Präzise Anfragen, schnellere Ergebnisse: 5 Tipps für eine belastbare technische Bewertung

Viele Entwicklungsprojekte starten mit einer sehr allgemeinen Beschreibung wie: „Wir suchen ein Scharnier für eine Klappe.“ Für eine belastbare technische Bewertung fehlen dabei jedoch meist genau die Informationen, die später über Funktion, Kosten und Machbarkeit entscheiden.Praxis-Tipp: Beschreiben Sie nicht zuerst das gewünschte Bauteil, sondern den funktionalen Bedarf.Je vollständiger die Anforderungen bereits in der ersten Anfrage formuliert werden, desto weniger Rückfragen, Abstimmungsschleifen und Konzeptänderungen entstehen im weiteren Projektverlauf. Folgende fünf Angaben erleichtern die technische Bewertung erheblich:

1. Welche Funktion soll erfüllt werden? Beschreiben Sie die gewünschte Bewegung oder Aufgabe statt eines konkreten Produkts.
2. Welche Randbedingungen gelten? Bewegungswinkel, Lasten, Bauraum, Materialien oder Umgebungsbedingungen helfen, geeignete Lösungsprinzipien früh einzugrenzen.
3. Welche wirtschaftlichen Ziele gibt es? Zielpreis, Stückzahl und gewünschter Liefertermin beeinflussen die spätere Konstruktion stärker als vermutet
4. Welche technischen KPIs müssen erreicht werden? Beispielsweise Lebensdauer, Gewicht, Geräuschentwicklung, Korrosionsbeständigkeit, Temperaturbereich oder Sicherheitsanforderungen.
5. Wie lässt sich die Aufgabe möglichst natürlich beschreiben? Ein vollständiger funktionaler Text liefert häufig mehr verwertbare Informationen als eine reine Bauteilbezeichnung.

Ein Beispiel: „Wir benötigen einen Mechanismus für eine Aluminiumklappe. Sie soll leichtgängig öffnen, bei 70° sicher halten, mindestens 50.000 Lastwechsel erreichen, im Außenbereich eingesetzt werden und bei einer Stückzahl von 5.000 einen Zielpreis von achtzehn Euro nicht überschreiten.“
Genau diesen Ansatz verfolgt auch der Prompt-to-Product-Ansatz von Kabkin. Anwender beschreiben ihren Bedarf in natürlicher Sprache und ergänzen Budget, Timing sowie technische KPIs direkt im Prompt. So entsteht bereits zu Beginn eine qualifizierte technische Aufgabenstellung – und damit die ideale Grundlage für eine schnelle Machbarkeitsbewertung und die Entwicklung passender kinematischer Lösungen.

Geometrische Ähnlichkeitsanalyse schafft Transparenz in 3D-Daten

In der Konstruktion wachsen digitale Datenbestände kontinuierlich – gleichzeitig entstehen häufig ähnliche Bauteile, die sich nur in einzelnen geometrischen Merkmalen unterscheiden. Diese gezielt zu identifizieren, ist insbesondere bei komplexen Produkten und großen Datenmengen mit hohem manuellem Aufwand verbunden.

Die Invenio Virtual Technologies (VT) unterstützt Konstrukteure mit einer KI-gestützten Ähnlichkeitsanalyse. Die Lösung identifiziert ähnliche Bauteile automatisch und gruppiert sie anhand ihrer geometrischen Übereinstimmung – auch über große Produktstrukturen und umfangreiche Datenbestände hinweg:

• Über einen einstellbaren Ähnlichkeitsgrad wird festgelegt, wie präzise die geometrische Übereinstimmung bei der Suche sein soll. 
• Der modulare Ansatz der Technologie ermöglicht es, die Ähnlichkeits- um eine Differenzanalyse zu erweitern.
• Die Differenzanalyse ermittelt exakt, worin und wie stark sich die Geometrien unterscheiden.
• Als Ergebnis wird eine Differenzgeometrie erzeugt, die alle Abweichungen grafisch sichtbar macht.
• Auf Basis dieser Daten lassen sich Potenziale für die Wiederverwendung von Komponenten systematisch erkennen.

Die Analyse erfolgt automatisiert auf Basis vorhandener Geometriedaten und lässt sich in bestehende IT-Systeme, beispielsweise PDM-Systeme, integrieren. Die KI überwacht den Datenbestand kontinuierlich und nimmt neue Geometrien automatisch auf. Erkennt sie eine entsprechende Ähnlichkeit, informiert die Lösung die Anwender. 

Praxistipps für effiziente Umformsimulation

Ein effektiver Workflow startet in frühen Phasen mit schnellen Schalensimulationen, um Machbarkeit und Materialfluss in Minuten zu prüfen. Erst wenn das Konzept steht, folgt die hochdetaillierte Volumensimulation für finale Details. So wird die Simulation vom Rechenmarathon zum strategischen Sprint: Schnelligkeit in der Auslegung, maximale Präzision in der Validierung.Besonders bei Hochpräzisionsstanzteilen entscheiden lokale Funktionsbereiche über die Prozesssicherheit. Die Volumensimulation ermöglicht es, Kantenrissrisiken, Umformkräfte und Verschleißbereiche exakt zu bewerten. Das schafft bereits in der Planungsphase eine belastbare Basis für sichere Werkzeugentscheidungen und minimiert spätere Korrekturen.Bei Bauteilen wie Hitzeschilden ist die Faltenneigung extrem hoch. Stampack Xpress berücksichtigt die Noppengeometrie direkt in der Simulation. Machbarkeit und Faltenbildung lassen sich so bereits vor dem Werkzeugbau präzise vorhersagen. Das spart wertvolles Material und reduziert teure Tryout-Schleifen an der Presse massiv.

Layoutplanung leicht gemacht

Viele Projekte starten nicht mit einem fertigen CAD-Modell, sondern mit einer vagen Idee: Eine grobe Handskizze oder ein PDF-Konzept dienen oft als erste Diskussionsgrundlage. Genau hier setzt Easy Go von Schnaithmann an. Das browserbasierte Tool schließt die Lücke zwischen der ersten Skizze und der detaillierten Ausarbeitung.Auf Basis bewährter Module ermöglicht Easy Go die Konfiguration kompletter Transfersysteme – intuitiv und exakt auf die Anwendung abgestimmt. So wird bereits in einer frühen Projektphase aus einer abstrakten Idee ein konkret visualisierbares Konzept. Das schafft Transparenz: Planer und Konstrukteure bewerten Varianten direkt am Modell, statt theoretische Grundsatzdiskussionen zu führen.Ein entscheidender Vorteil für die digitale Durchgängigkeit: Die entsprechenden CAD-Daten lassen sich unmittelbar generieren und ohne Zusatzaufwand in die weitere Konstruktion übernehmen. Damit unterstützt Easy Go nicht nur die technische Ausarbeitung, sondern optimiert die Kollaboration aller Beteiligten. Abstimmungsprozesse werden effizienter, Missverständnisse minimiert und der Fokus liegt frühzeitig auf einem stimmigen Gesamtsystem.

Das Event für Konstruktions- und Entwicklungsleiter

Herausforderungen in der Produktentwicklung effizient lösen

Der Schlüssel für den Erfolg eines Unternehmens liegt in Konstruktion und Entwicklung. Hier entstehen innovative Produkte, die die Wettbewerbsfähigkeit sichern. Das Konstruktionsleiter-Forum sensibilisiert für die Herausforderungen der Produktentwicklung des 21. Jahrhunderts, und zeigt praxisorientierte Lösungen auf. Dazu zählen Tools und Methoden, um innovative Ideen strukturiert zu entwickeln und den Produktentstehungsprozess schlank und effizient zu gestalten.

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