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GPU-beschleunigte Abtragssimulation Präzision trifft auf Leistung 

Verantwortliche:r Redakteur:in: Andreas Müller 3 min Lesedauer

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ModuleWorks, Anbieter von CAD/CAM-Softwarelösungen, kündigt die baldige Verfügbarkeit seiner GPU-beschleunigten Abtragssimulation an.

(Bild: ModuleWorks)
(Bild: ModuleWorks)

Diese neue Funktion nutzt die Verarbeitungsgeschwindigkeit der GPU (Graphics Processing Unit) der Workstation, um eine extrem schnelle und präzise Abtragssimulation zu erstellen. Sie wird voraussichtlich mit der Softwareversion ModuleWorks 2024.12 zum Testen zur Verfügung gestellt.

Da Werkzeugmaschinen, Teile, Werkzeugwege und Fertigungstechniken immer komplexer werden, ist es zunehmend wichtig, Bearbeitungsprozesse so genau wie möglich zu simulieren. Zwar bieten viele CAM-Systeme verschiedene Methoden zur Visualisierung und Verifizierung des Bearbeitungsprozesses an, doch sind diese oft mit einem Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Qualität der Verifizierung verbunden.

Keine Kompromisse zwischen Tempo und Qualität

Die GPU-beschleunigte Simulation von ModuleWorks wurde entwickelt, um diesen Kompromiss zu vermeiden. Dabei wird die GPU-Architektur der Workstation genutzt, um schnell hochwertige Simulationen komplexer Bearbeitungsszenarien zu erstellen. Die neue Funktion wird als Teil der ModuleWorks Cutting Simulation-Software angeboten und kann direkt in bestehende CAM-Systeme integriert werden, so dass Lösungsanbieter auf die GPU-beschleunigte Abtragssimulation aufrüsten können und dabei den vollen Funktionsumfang der ModuleWorks-Simulationsprodukte beibehalten.

Die neue GPU-beschleunigte Simulation ist ein integraler Bestandteil der ModuleWorks-Simulations-Engine, die auch ein diskretes Dexel-Modell verwendet, um Leistung und Genauigkeit weiter zu optimieren.

Benchmark-Tests: Bis zu 10 mal schneller als CPU-basierte Simulationen

In Benchmark-Tests, die in den Einrichtungen von ModuleWorks in Aachen durchgeführt wurden, war die ModuleWorks Cutting Simulation mit GPU-Verarbeitung bis zu 10 mal schneller als CPU-basierte Simulationen. Die signifikantesten Beschleunigungen und größten Zeiteinsparungen wurden bei großen Simulationen mit über einer Million Werkzeugwegpunkten erzielt [1].

GPU-basierte Abtragssimulation: Antworten auf die Herausforderungen der Fertigungsindustrie

Die GPU-Simulation kann dazu beitragen, eine Reihe von leistungsbezogenen Herausforderungen in der Fertigungsindustrie zu bewältigen:

  • Simulationsleistung: Die Simulation von Materialabtragsoperationen mit Millionen von Werkzeugwegpunkten erfordert eine enorme Rechenleistung und kostet Zeit. Die Notwendigkeit, Operationen zu iterieren, Simulationen zu überprüfen und den Prozess zu optimieren, erhöht die Programmierzeit zusätzlich. Da die Ingenieure unter dem Druck stehen, strenge Fristen einzuhalten, sind sie oft gezwungen, Kompromisse bei der Auflösung und damit bei der Qualität der Simulation einzugehen.

  • Simulationsgenauigkeit: Die Simulation muss eine ausreichende Auflösung oder Genauigkeit bieten, damit die CAM-Ingenieure den Werkzeugweg überprüfen und optimieren können. Die Ingenieure müssen jedoch oft Kompromisse bei der Genauigkeit eingehen, um die Simulationsergebnisse rechtzeitig zu erhalten.

  • Lagerverwaltung: Zerspanungsprozesse umfassen zahlreiche Operationen, vom Schruppen über das Restschruppen bis zum Schlichten. Die Simulation des Materialabtrags liefert das Zwischenaufmaß, das bei der Planung von Restmaterialbearbeitungen hilft. Die Berechnung des Rohmaterials ist jedoch zeitintensiv.

  • Komplexität der Verifizierung: CAM-Ingenieure benötigen oft tiefgreifende Analysen, um Bearbeitungsprozesse zu überprüfen und zu optimieren. Sie verlassen sich auf CAM-Softwarelösungen zur Überprüfung von Werkzeugkollisionen, überschüssigem Material und zur Verfolgung von Metriken wie Werkzeugeingriffsdaten. Diese Erkenntnisse ermöglichen es ihnen, fundierte Entscheidungen zu treffen, um bessere Ergebnisse zu erzielen, werden aber oft durch die zeitraubende Komplexität der Berechnungen behindert.

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Die GPU-beschleunigte Simulation wurde entwickelt, um diese Produktivitätsprobleme zu lösen und es den Ingenieuren zu ermöglichen, die hohen Qualitätsstandards der bearbeiteten Produkte aufrechtzuerhalten.
 Die kommende Version ModuleWorks 2024.12 wird die Tests auf verschiedenen CAD-CAM-Hardware- und Softwareplattformen von Drittanbietern erweitern und intensivieren.

[1] Die Leistung hängt sowohl von der Hardwarekonfiguration als auch von der Größe der Simulation ab. Je größer die Simulation, desto größer die Beschleunigung. Die Benchmark-Tests wurden mit einer AMD Ryzen 7 3700X CPU und einer Nvidia GeForce RTX 4070 GPU durchgeführt, die eine vergleichbare Leistung im mittleren Leistungsbereich bieten. 

Weitere Informationen: https://www.moduleworks.com/de/ 

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