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Simulation

Wie eine neue Simulationssoftware die Physik aller skizzierten Ideen sichtbar macht

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Marc Vidal* / Ute Drescher

Die Ideen für neue Produkte werden im Projektteam leidenschaftlich diskutiert. Oft fehlt aber eine sachliche Basis für Entscheidungen. Jetzt macht eine neue Simulationssoftware die Physik aller skizzierten Ideen sofort sichtbar.

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Discovery Live macht es möglich, mit den verschiedenen Varianten für ein geplantes Produkt zu spielen.
Discovery Live macht es möglich, mit den verschiedenen Varianten für ein geplantes Produkt zu spielen.
(Bild: Cadfem/VBM)

Um das Konzept für ein neues Produkt auf den Weg zu bringen, müssen innerhalb eines Anforderungskatalogs aus verschiedenen Ideen und Möglichkeiten die richtigen Entscheidungen getroffen werden. Selten steht dabei genügend Zeit zur Verfügung, damit wirklich alle Optionen überprüft und bewertet oder ganz neue, innovative Varianten untersucht werden können. Das führt dazu, dass manch genialer Ansatz in der Schublade liegen bleibt – weil schlicht die Zeit fehlt, die Idee einfach einmal auszuprobieren, mit anderen zu teilen oder die Kollegen von ihr zu überzeugen.

Jedem ist bewusst, dass die größte Wertschöpfung bei der Produktentwicklung in der Planung und Identifikation von herausragenden Ideen steckt. Was wäre, wenn in 10 Minuten 10 Ideen hinsichtlich ihrer Funktion überprüfbar wären? Und damit auch die beste Idee gleich am Anfang identifiziert und verfolgt würde?

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Schon in der Konzeptphase simulieren

Eine neue Technologie eröffnet jetzt neue Möglichkeiten speziell für die sehr frühe Produktentwicklungsphase. Dabei handelt es sich um eine Simulationstechnologie, die ohne das Know-how eines Simulationsexperten genutzt werden kann. Innerhalb weniger Sekunden liefert sie Konstrukteuren und Produktentwicklern aussagekräftige Informationen über das physikalische Verhalten des skizzierten Produkts und die Auswirkungen, wenn ein Konzept oder ein Bauelement geändert oder auch ganz anders gestaltet wird.

Mit den Varianten „spielen“

Der Clou: Die Software liefert nicht nur die Physik in Sekunden sondern erlaubt auch die Geometrie in Sekunden zu ändern, praktisch live während sich die Physik an die geänderte Geometrie wieder anpasst. Entwickler und das gesamte Projektteam können mit Varianten „spielen“ und verstehen anhand der anschaulichen Visualisierung intuitiv, was sich im und um das Produkt bei einer Änderung abspielt – sie nehmen den Prototypen sozusagen digital in die Hand und „erfassen“ und formen ihr Bauteil im wahrsten Sinne des Wortes.

Ideal ist es, die Idee zu skizzieren, zu ändern und die physikalische Wirkung in Sekundenschnelle zu sehen und damit das Verhalten des Produkts gleich verstehen zu können. Dieser unmittelbare Rückschluss von der Änderung der Idee zur physikalischen Wirkung ist der Schlüssel, um wieder Freiheit für den Innovationsprozess zu finden, wo vorher schlicht keine Zeit war und Ideen in der Schublade verschwanden, weil selbst eine Simulation durch Experten eine weitere Schleife und damit Zeitverzögerung bedeutete. Ansys Discovery Live, die neue Generation von Berechnungswerkzeugen, ermöglicht dies:

  • es dient als digitales Whiteboard für Entwicklerteams
  • bei Geometrieänderungen wird die physikalische Wirkung in Sekunden sichtbar
  • Ideen lassen sich begreifen, weil die physikalischen Eigenschaften interaktiv veränderbar sind
  • Mechanik und das Strömungsverhalten einer Konstruktion werden intuitiv erkannt
Tipp: Anwendertreff MaschinenkonstruktionVerfügbarkeit und Produktivität, Flexibilität, Adaptivität – diese Ziele erreichen Konstrukteure und Entwickler bis heute mithilfe klassischer Technologien und Methoden. Doch angesichts zunehmender Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen und Anlagen stellt sich die Frage: Welche Methoden und Tools helfen, die Time-to-market zu verkürzen und den Entwicklungskprozess effizienter zu gestalten? Der Anwendertreff Maschinenkonstruktion konkrete Lösungsansätze aufzeigen.
Zum Programm: Anwendertreff Maschinenkonstruktion

Erste Anwendererfahrungen dazu bestätigen die Begeisterung für die neue Simulationssoftware. "Der Konstrukteur bekommt einen besseren Blick dafür, wie die Strömung in seiner Konstruktion funktioniert. Discovery Live ist ein richtig gutes Tool, um schnell die richtige Richtung einzuschlagen," formuliert Georg Schröder von der Bertrandt Ingenieurbüro GmbH. Auch Michael Dahme, Leiter der Hirschvogel Tech Solutions, zeigt sich begeistert: „Ein Klick und das Ergebnis ist da. Die Geschwindigkeit ist faszinierend!“

Entscheidungen fundiert treffen

Die Technologie in Ansys Discovery Live wurde gezielt für den Einsatz in der sehr frühen Produktentstehungsphase entwickelt. Sie soll helfen, Ideen und Änderungen schnell zu bewerten ohne auf Simulationsspezialisten zurückzugreifen und wegweisende Entscheidungen in der Konzeptphase fundiert zu unterstützen. Discovery Live basiert auf Ansys' Simulationstechnologie, ersetzt diese aber nicht. Stattdessen unterstützt die Software den Prozess von der Idee zum Produkt schon in der Konzeptphase durch Simulationen, indem unter anderem folgende Fragen beantwortet werden:

  • Welche Temperaturverteilungen liegen vor (stationäre und transiente)?
  • Welche Verformung und Spannungen treten in den Baugruppen auf?
  • Liegen die Eigenfrequenzen in kritischen Bereichen?
  • Welche transienten Strömungen bestehen in und um die Baugruppen herum?

Voraussetzung: aktuelle Grafikkarte

Technische Vorrausetzung für den Discovery-Einsatz ist eine aktuelle Nvidia-Grafikkarte (bevorzugt Quadro) mit 4 bis 8 GB RAM. Die beeindruckende Geschwindigkeit der Software basiert einerseits auf der Solver-Technologie, die vollständig neu ist und komplett auf die Nutzung der GPU ausgerichtet ist und ganz ohne Netz auskommt. Andererseits werden durch die Verzahnung mit dem Geometriekern von Ansys Spaceclaim die Geometriemodifikationen ebenfalls sekundenschnell durchgeführt, genauso wie die eigentlichen Berechnungen.

Zur reibungslosen Integration in die Produktentwicklungsprozesse gehört auch eine professionelle Anwenderunterstützung. Dabei können auch die Anwender der Discovery-Produkte auf die langjährige Erfahrung von Cadfem als Partner für alle Fragen in der Berechnungspraxis bauen.

Trotz aller Einfachheit tauchen manchmal Fragen auf oder es besteht einfach nur der Wunsch, sich seiner Ergebnisinterpretation zu versichern und sich darüber mit einem erfahrenen Anwender auszutauschen. Cadfem legt Wert darauf, diese Unterstützung konkret an den Aufgaben, vertraulich und mit Ingenieurwissen auf Augenhöhe zu allen Fragen rund um die Berechnungspraxis, anzubieten. (ud)

SEMINARTIPP Das Seminar „TRIZ Training Level 1: Systematisch Ideen finden und Probleme lösen“ der konstruktionspraxis-Akademie versetzt Konstrukteure und Ingenieure in die Lage, durch Anwendung der TRIZ-Tools ihre Probleme in Konstruktion und Entwicklung schneller und effizienter zu lösen und zu mehr und besseren neuen Ideen zu kommen.
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* Dipl.-Ing. Marc Vidal ist Business Development Manager bei der Cadfem GmbH

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