CAD-Hardware Welche Rolle Grafiklösungen in der Konstruktion spielen

Von Manfred Pieper

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Leistungsstarke Workstations sind essenziell für Konstrukteure: Mit Zunahme der Komplexität und Dimensionen der Baugruppen als auch der Notwendigkeit, physikalisch richtige und fotorealistische Darstellungen sowie Echt-Zeit-Simulationen zu erstellen, sind die Anforderungen an die eingesetzte Hardware deutlich gestiegen.

Mit einer hohen Grafikperformance können Werkstücke schneller berechnet, deren Eigenschaften simuliert und gerendert werden. Ein wichtiger Aspekt sollte daher die Auswahl der passenden Grafikkarte(n) sein.
Mit einer hohen Grafikperformance können Werkstücke schneller berechnet, deren Eigenschaften simuliert und gerendert werden. Ein wichtiger Aspekt sollte daher die Auswahl der passenden Grafikkarte(n) sein.
(Bild: NVIDIA)

Während früher bei 2D-Modellen eine reine prozessorgestützte Berechnung ausreichte, sind die Workloads bei 3D-Modellen heute ohne schnelle Grafikkarten nicht zu bewältigen, insbesondere dann, wenn neue Features wie Raytracing für fotorealistisches Rendering oder KI-Beschleunigung für z.B. Denoiser erforderlich sind. Mit der hohen Anzahl verschiedener Rechen-Kerne und dank ihrer großen Grafikspeicher ermöglichen Grafikkarten der neuesten Generation schnelle Verarbeitung und Realisierung von detaillierten und komplexen 3D-Modellen.

Performante Grafikkarten verarbeiten große Datensätze in kurzer Zeit

Performante Systeme sind entscheidend, wenn mit großen Datensätzen gearbeitet wird. Produktzyklen, auch dank schnellerer Systeme, sind heute immer kürzer und Entwickler als auch Konstrukteure müssen neue Produkte in immer kürzerer Zeit entwickeln. Mit einer hohen Grafikperformance können Werkstücke schneller berechnet, deren Eigenschaften simuliert und gerendert werden. Projekte können so schneller abgeschlossen werden, was auch die Entwicklungskosten und Zeiten senkt.

Ein wichtiger Aspekt sollte darum die Auswahl der Grafikkarte(n) sein. In vielen Industriezweigen werden professionelle Grafikkarten eingesetzt, da diese Karten bereits für die meisten in diesem Bereich genutzten Softwareapplikationen zertifiziert sind. So hat der Anwender den den vollen Support und kann auch diverse Zusatzfunktionen in der Software nutzen. Zudem sind die Langlebigkeit, Stabilität und geringe Lautstärke wichtige Eigenschaften, die die professionellen NVIDIA-Grafikkarten bieten.

Welche Vorteile virtuelle Desktops bieten

Eine andere Rolle spielen virtuelle Desktops mit NVIDIA vGPU.

  • Die Basis hierfür stellt ein Server mit VMware, Citrix, Linux, u.a., der mit Grafikkarten, die speziell für Datencenter konzipiert sind, ausgestattet ist.
  • Mittels einer virtuellen Maschine wird den Usern eine Arbeits-Oberfläche zur Verfügung gestellt, auf der sie mit ihren Applikationen arbeiten können und der Server übernimmt die Rechenaufgaben bis hin zum finalen Rendering. Die Grafikleistung wird also ebenfalls durch den Server bereitgestellt.
  • Durch die Zentralisierung der leistungsfähigen Hardware erhöht sich gleichzeitig die Datensicherheit, da die Daten nur im Rechenzentrum gespeichert werden. Alle Daten sind somit vor Zugriff durch Dritte deutlich besser geschützt. Der User erhält nur einen Videostream.
  • Außerdem spielt es keine Rolle, wo der Anwender arbeitet, sei es im Homeoffice oder bei der Präsentation direkt beim Kunden vor Ort, es wird lediglich eine Netzwerk- bzw. Internet-Verbindung benötigt.
  • Bei einer virtuellen Umgebung spart man sich die aufwendigen und kostenintensiven Workstations und somit auch die verbundenen Administrationskosten und die Arbeitszeit.

Virtuelle Zusammenarbeit in komplexen Projekten mit NVIDIA Omniverse

Eine relativ neue Lösung ist NVIDIA Omniverse. Die Plattform ermöglicht es, gleichzeitig an einem Modell bzw. Datensatz mit mehreren, verschiedenen Applikationen und Anwendern zu arbeiten. Sie beinhaltet zudem Funktionen wie Echtzeit-Rendering, physikalisch richtige Beleuchtung und Simulationen, künstliche Intelligenz, eine Stereo-Ausgabe – im Prinzip alles, was für ein komplexes Projekt gebraucht wird. Bei Kunden vor Ort kann gezeigt werden, wie ein Modell aussehen wird und es können gegebenenfalls diverse Änderungen in Echtzeit und fotorealistisch vorgenommen werden.

Omniverse basiert auf MDL (Material Definition Language) und USD (Universal Scene Description), ein spezielles open-source File-Format, das von Pixar entwickelt und von NVIDIA erweitert wurde. Es gibt dazu bereits viele Plugins für diverse Applikationen, die die Echtzeit-Anbindung zum NVIDIA-Nucleus-Datenserver herstellen und die Konvertierung von den Modellen in das USD-File-Format gewährleisten.

Im Metaversum: Mercedes-Benz baut seine Fabriken der nächsten Generation mit NVIDIA Omniverse.
Im Metaversum: Mercedes-Benz baut seine Fabriken der nächsten Generation mit NVIDIA Omniverse.
(Bild: NVIDIA)

Viele der großen Software-Hersteller arbeiten bereits mit USD, um den zukünftigen grafischen Anforderungen des Metaverse gerecht werden zu können.

Ideale Plattform zur Erstellung von digitalen Zwillingen

Die Einsatzmöglichkeiten von NVIDIA Omniverse sind vielfältig. Es gibt viele Plugins – angefangen im Bereich Manufacturing bis hin zu Media & Entertainment – die eine virtuelle Zusammenarbeit ermöglichen.

Mit NVIDIA Omniverse können alle Beteiligten unabhängig von ihrem Standort gemeinsam an einem Projekt arbeiten.
Mit NVIDIA Omniverse können alle Beteiligten unabhängig von ihrem Standort gemeinsam an einem Projekt arbeiten.
(Bild: PNY)

Dabei spielt es keine Rolle, wo die Personen, die alle in Echtzeit an einem Projekt arbeiten, sich gerade befinden. Das heißt zum Beispiel, an einem Projekt können zur selben Zeit ein Mitarbeiter aus Kanada, einer aus Deutschland und einer aus den USA arbeiten.

Andere Bereiche, für die Omniverse ausgelegt ist, sind beispielsweise die Robotik in Verbindung mit NVIDIA Isaac aber auch autonomes Fahren und die Integration von künstlicher Intelligenz. Sie ist damit die ideale Plattform zur Erstellung von Digital Twins.

Diese Vorteile hat Omniverse für den Anwender

Aktuell sieht die projektbasierte Datenübertragung folgendermaßen aus: Sie arbeiten in einer Applikation, müssen dann den Datensatz exportieren und hochladen, beispielsweise, wenn Sie eine Zweigstelle in einem anderen Land haben. Dort muss der Datensatz dann wiederum importiert und bearbeitet werden. Insgesamt ist das ein großer Zeitaufwand und ein hochgradig fehleranfälliger Prozess. Der Datentransfer kann darüber hinaus sehr lange dauern, denn Projekte sind heute oftmals etliche Gigabyte groß.

Im Prinzip haben also alle, die mit verschiedenen Applikationen arbeiten, einen Vorteil durch NVIDIA Omniverse, denn das Importieren und Exportieren von Daten entfällt komplett. Ein weiterer Vorteil ist, dass man gleichzeitig mit verschiedenen Applikationen an einem Modell arbeiten kann, was wiederum für eine enorme Zeitersparnis sorgt.

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Über PNY

PNY ist seit mehr als 20 Jahren privilegierter Partner von NVIDIA und liefert die modernsten GPU-Technologien, sowohl für den Integrations- als auch für den Gaming-Markt, und professionelle Anwendungen für etwa die Medizin-oder Automobilbranche. Dies verschafft dem Unternehmen marktweit eine führende Position, wenn es um die Auswahl von Hardware-Komponenten geht. PNY bietet seinen Kunden mit den aktuellen NVIDIA-Professional-Visualization-, NVIDIA-TESLA- und NVIDIA-DGX-Lösungen noch mehr Produktivität, Performance und kreative Freiheit.

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* Manfred Pieper, PNY Professional Solutions Marketing Manager , Central & North Europe.

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