Berechnung und Simulation in unmittelbarer Reichweite des Konstrukteurs, diesen Trend hin zu tief integrierten CAD-CAE-Prozessketten unterstützt Dassault Systèmes (DS) Solidworks und DPS Software seit Jahren nachhaltig und nun noch intensiver. Solidworks, indem es mit dem aktuellen Release 2018 erstmals in Solidworks Simulation umfassende Möglichkeiten zur Gestaltoptimierung von Bauteilen implementiert, und DS-Partner DPS Software, der mit einem eigenen CAE Competence Center seinen Kunden wertvolle Hilfestellung bei der Konstruktionsanalyse mittels Topologie-Optimierung gibt.
Ein intelligenter Algorithmus ermittelt in Solidworks Simulation 2018 die optimale Bauteilstruktur, sowohl für konventionell spangebenden Fertigungsverfahren als auch für 3D-Druck. Damit erhält jeder Konstrukteur bereits am Anfang seiner Arbeit optimale Designvorschläge, etwa in Hinsicht auf Gewichtseinsparung. Die aufwendige Suche nach der besten Variante wird so deutlich verkürzt und es entstehen Produkte von nie erreichter Leistungsfähigkeit und Qualität.
Kritisches Unternehmenswissen intern aufbauen
Mehr als 9 000 Kunden vertrauen auf die Kompetenz von DPS mit seinen insgesamt sieben Competence Center. Das CAE Competence Center von DPS hat sich zur Aufgabe gemacht, Solidworks-Anwender gezielt zu unterstützen, dass sie innerhalb ihres CAD-Prozesses Knowhow über das eigene Produkt schneller aufbauen und dieses Wissen schneller in Verbesserungen umsetzen können. „Solidworks Simulation ermöglicht, dass der Konstrukteur Berechnung fehlerfrei selbst durchführt, daher diese wichtigen Arbeiten nicht nach außen geben muss“, erklärt Wolfgang Müller (unser Bild), Leiter des DPS Competence Centers CAE, und ergänzt: „Über die Jahre hinweg haben wir im Markt etablieren können, dass die 3D-Konstruktion über die Zeichnungsableitung unmittelbar in der Fertigung verwendet wird. Dahinter steckt die Idee, auch Toleranzen und andere Fertigungsanweisungen direkt dem 3D-Modell beizufügen. Unser Ziel ist es nun, die konstruktionsbegleitende Berechnung und Simulation genauso selbstverständlich zu machen, wie damals die Zeichnungsableitung.“
Wolfgang Müller und sein CAE Competence Team untersucht, ob mit Solidworks Simulation die konkrete Aufgabenstellung des Kunden effizient erfüllt werden kann. Liefert die Prozessanalyse einen kurzen ROI, wird mittels zugehöriger Schulung Solidworks Simulation in den Entwicklungsprozess des Kunden integriert.
Topologie-Optimierung und seine unmittelbare Nähe zu Künstlicher Intelligenz: Vorrechnen statt Nachrechnen
Welchen Spannungsbogen schlägt Müller zwischen Topologieoptimierung und KI? „Für gewöhnlich findet Simulation erst dann statt, wenn die wesentlichen Konstruktionsentscheidungen bereits gefallen sind. Ganz im Unterschied dazu steht die Topologie-Optimierung: Die Suche nach der idealen Grundgestalt findet bereits ganz zu Anfang des Design-Prozesses statt. Und genau hier ergibt sich die Verwandtschaft zu KI: Man gibt dem System ein Ziel vor, definiert also physikalische Randbedingungen bezüglich des Bauraums, wenn man so will: eine topologische Landkarte eines noch nicht existierenden Materials, in dem sich der Algorithmus mit einem Regelwerk in Hinsicht auf Spannungen, Entformungsschrägen und Symmetrien und anderes mehr bewegen darf. Das Resultat kommt folglich aus mehreren Blickwinkeln zustande, zu dem man möglicherweise sonst nur sukzessive käme, etwa erst nach einer mehrfachen Überarbeitung des Entwurfs.“
Beide Methoden, KI und Topologie-Optimierung, haben zum Ziel, die beste Lösung für einen Anwendungsfall zu ermitteln und nicht Fehler in suboptimalen Lösungen aufzuspüren. „Alle wollen 3D-Drucken. Wenn sie aber den 3D-gedruckten Prototypen in der Hand halten, kommt man nicht selten zu hören: Das hätte ich auch fräsen können“, sagt Müller und verweist darauf, dass so, wie Solidworks nun erstmals die Topologie-Optimierung in ein Mainstream-CAD-Tool integriert hat, der kreative Schaffensprozess des Konstrukteurs in eine neuen Dimension überführt wird. „Solidworks Simulation präsentiert eine Gestalt, so wie man sie vielleicht noch nie realisiert hat, die aber als gedrucktes Teil oder in einer anderen Bearbeitungsart tatsächlich den Vorgaben an die Funktion entspricht. Kreativität wird mit der in Solidworks Simulation integrierten Topologie-Studie praktisch keine Grenze mehr gesetzt.“ Natürlich lassen sich auch Anforderungen in Hinsicht auf jede andere Fertigungstechnologie berücksichtigen. Das ist eine gute Botschaft an den von Hektik geplagten, gerne aber erfinderisch tätigen Konstrukteur.
