15.11.2021 – Kategorie: Fertigung & Prototyping

Cloud-Simulation: So werden 3D-Modelle überall verfügbar

Cloud-SimulationQuelle: Dassault Systèmes

Simulation wird in der Produktentwicklung immer wichtiger. Vor allem, wenn sie direkt im CAD-System integriert ist.

Denn dann ermöglicht sie eine schnelle Verifizierung von Ideen. Dassault Systèmes stellt mit 3DEXPERIENCE WORKS Simulation eine Lösung bereit, die als Cloudangebot (Cloud-Simulation) weitgehend frei skalierbar ist und besonders einfach im Team zu nutzen ist.

Ressourcen schonen, Prozesse optimieren

Damit Unternehmen langfristig wirtschaftlich erfolgreich bleiben, sind alle Schritte eines Produktentwicklungsprozesses optimal aufeinander abzustimmen und möglichst ressourcenschonend umzusetzen. Die Erstellung eines virtuellen Zwillings in der Cloud ermöglicht es, Eigenschaften eines Prototyps vorab umfassend zu testen: Kräfte und Spannungen, Temperaturen oder Schwingungen, aber auch Bauteile und ganze Maschinen lassen sich so schon vor dem Bau des ersten Prototyps virtuell auf den Prüfstand stellen und den späteren Umwelteinflüssen aussetzen, um frühzeitig Schwachstellen aufzudecken und das Produkt entsprechend anzupassen.

Simulation sollte möglichst früh im Produktentwicklungsprozess zum Einsatz kommen. Viele Simulationsprogramme sind jedoch eigenständige Lösungen, für deren Nutzung die CAD-Geometrie exportiert und in die Simulationssoftware importiert werden muss. Dort wird die Geometrie oft vereinfacht, um die Rechenzeit zu verkürzen. Nach der Berechnung stehen Anwender dann häufig vor der Herausforderung, dass die Ergebnisse sich nicht zurück in das CAD-System übertragen lassen, sondern lediglich eine vereinfachte Visualisierung möglich ist. Dies erschwert den Ablauf, aus den gewonnenen Erkenntnissen die Geometrie zu verändern und anschließend neu zu simulieren. Mit den in SOLIDWORKS integrierten Lösungen lassen sich bereits die Berechnungen des CAD-Systems ohne vorherige Konvertierung in Spannungs-, Temperatur oder Strömungssimulationen durchführen.

Vom CAD-Modell zur Cloud-Simulation

Diese Simulations-Option benötigt im Verhältnis zu 3D-CAD wesentlich mehr Rechenleistung. Mit der Verlagerung der komplexen Simulation in die Cloud gelingt es eine stets optimale Nutzung der benötigten Rechenleistung zu gewährleisten – und genau dies ist der Weg, den SOLIDWORKS mit 3DEXPERIENCE WORKS Simulation geht. Die Simulation wird auf dem lokalen Rechner vorbereitet und dann zur Berechnung in die cloudbasierte 3DEXPERIENCE-Plattform transferiert. Die Ergebnisse lassen sich dann anschließend wieder lokal auswerten oder über die Cloud weiterverarbeiten. Der Bonus: Simulationen lassen sich sowohl lokal als auch kostenfrei in der Cloud berechnen.

Cloud-Simulation
Im virtuellen Raum lässt sich der digitale Prototyp auf Herz und Nieren testen. Bild: Dassault Systèmes

Auf lokaler Ebene arbeitet der Anwender wie bislang in seiner installierten SOLIDWORKS-Umgebung und erstellt dort Bauteile und Baugruppen wie gewohnt. Geht es nun darum, diese 3D-Modelle auf Festigkeit und Funktion zu überprüfen, transferiert der Anwender die Geometrie mit einem Klick in die Cloud. In der 3DEXPERIENCE-Plattform lassen sich dabei beispielsweise die Spannungen und Verformungen berechnen, die eine aufgebrachte Kraft im 3D-Modell verursacht. Die nichtlineare dynamische Analyse bringt zudem die zeitliche Komponente in die Berechnung ein. Damit kann man Abläufe und stärker verformbare Werkstoffe berechnen, etwa einen Schnapphaken oder ein Filmscharnier aus Kunststoff.

Auch mehrmalige Simulationen sind möglich. Nach einer ersten Simulation wird die 3D-Geometrie lokal auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse überarbeitet. Die Übertragung in die Cloud ermöglicht dann eine weitere Simulation, ohne dass sämtliche Vorarbeiten wie Vereinfachung, Vernetzung und Definition der Randbedingungen und Lasten neu zu erstellen sind. Ein nahtloser Iterationsprozess zur Optimierung von Bauteilen, Baugruppen und kompletten Produkten wird möglich. Die Ergebnisse der Cloud-Simulation lassen sich in Dashboards oder Reports mit anderen Projektbeteiligten kommunizieren.

Skalierbare Cloud-Simulation

Die richtige Dimensionierung der Rechnerhardware für CAD-Anwender ist nicht einfach – reichen für einzelne Bauteile und kleine Baugruppen herkömmliche Bürocomputer meist aus, so wachsen die Anforderungen mit steigender Komplexität und Größe der 3D-Modelle schnell an. Dadurch entstehende Rechenläufe mit mehreren Stunden oder gar über Nacht sind oftmals gerade noch tolerierbar, längere Zeiten hemmen den Arbeitsablauf jedoch zu sehr.

Die Verlagerung aufwändiger Berechnungen in die Cloud bietet hierfür eine praktikable Lösung. CAD-Daten können per Mausklick in die cloudbasierte 3DEXPERIENCE-Plattform transferiert und dort analysiert werden. Dabei profitieren Anwender von der nahezu unbegrenzten Rechenleistung der Cloud – auch Simulationen komplexer Szenarien sind so in kurzer Zeit möglich.

Die 3DEXPERIENCE-Plattform bietet zudem ein Rollenmodell, mit dessen Hilfe sich sehr gezielt Berechtigungen und der Zugang zu Softwarewerkzeugen an die Mitarbeiter vergeben lassen. So kann der Anwender mit genau den Werkzeugen ausgestattet werden, die er benötigt. Ändern sich die Anforderungen der Mitarbeiter oder Projekte, können Rollen per Mausklick von einem zum anderen Mitarbeiter verschoben werden. Damit ist sichergestellt, dass alle Projektbeteiligten immer bestens ausgestattet sind und Verantwortliche den Überblick behalten.

Vom Desktop in die Cloud

Der Übergang zur Arbeit in der Cloud ist nahtlos möglich: Der Konstrukteur kann in seinem gewohnten CAD System auf dem Desktop Produkte modellieren und die Daten anschließend auf die 3DEXPERIENCE Plattform übertragen, auf der ein Simulationsexperte diese Daten für seine Analyse nutzt.

Da die Verbindung zwischen SOLIDWORKS-Daten und dem Geometriemodell in der Cloud vollassoziativ ist, sind Änderungen im SOLIDWORKS-Modell sofort in der 3DEXPERIENCE-Plattform sichtbar. Damit sind effiziente Was-wäre-wenn-Analysen möglich, indem verschiedene Geometrieversionen nacheinander simulierbar und die Ergebnisse vergleichbar sind. Interaktive Assistenten stellen zudem eine effiziente Bearbeitung solcher Berechnungsreihen sicher.

Cloud-Simulation
Anpassungen sind während der Produktentwicklung sind mit wenigen Klicks umsetzbar. Bild: Dassault Systèmes

Die Kollaboration im Team wird durch zahlreiche Funktionen möglich: Beispielsweise kann ein Dashboard den Status aller Simulationen eines Projekts darstellen und Nutzer können direkt über einen Webbrowser darauf zugreifen. Auch die Simulationsergebnisse stehen sofort nach Ende der Berechnung zur Verfügung. Langwierige Abstimmungen entfallen und alle Beteiligten können Fortschritte und Erkenntnisse direkt für ihre eigene Arbeit nutzen. Die Simulationsergebnisse werden dreidimensional im Webbrowser dargestellt. So treffen Teams gemeinsame Konstruktionsentscheidungen effizient und informiert. Hier greift das rollenbasierte Berechtigungsmodell, durch das genau definiert werden kann, wer die Cloud-Simulation startet, Daten liefert oder auf sie zugreift. Jeder Beteiligte bekommt die Informationen und Werkzeuge, die er für seine Arbeit benötigt, und kann von überall darauf zugreifen.

Von Chris Greis.

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