![\"Thomas](\"https:\/\/blog-assets.solidworks.com\/uploads\/sites\/7\/trends-in-der-simulation-thomas-alva-edison-solidpro-615x469.jpg\")
<\/p>\nDer wahrscheinlich gr\u00f6\u00dfte Erfinder aller Zeiten Thomas Alva Edison pr\u00e4gte durch seine Arbeitsweise die Produktentwicklung bis zum heutigen Tag.<\/p>\n
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F\u00fcr seine wohl bekannteste Erfindung der massen tauglichen Gl\u00fchlampe f\u00fchrte er und seine Mitarbeiter aufw\u00e4ndige und kostspielige Testreihen im Labor durch. Nach 1,5 Jahren konnte dann ein Ergebnis mit bahnbrechendem Erfolg pr\u00e4sentiert werden. Edisons Leitsatz war: Auch ein Fehlschlag ist ein Schritt in Richtung der L\u00f6sung.<\/p>\n
Durch den Einsatz von modernen Simulations-Werkzeugen l\u00e4sst sich dieser empirische Ansatz von der Werkstatt in die virtuelle Welt der Computer \u00fcbertragen und damit effizienter gestalten. Thomas Alva Edison w\u00e4re begeistert gewesen.<\/p>\n
\u00dcber die Jahre haben sich einige Trends in der Simulation herauskristallisiert. SOLIDWORKS ist mit seinen Simulationswerkzeugen SOLIDWORKS Simulation<\/a><\/strong>, SOLIDWORKS Flow Simulation<\/a><\/strong> und SOLIDWORKS Plastics<\/a><\/strong> immer am Puls der Zeit. Im Folgenden lesen Sie \u00fcber diese Entwicklungen.<\/p>\n In allen Berufsfeldern, in denen die Simulation Einzug h\u00e4lt, \u00e4ndert sich die Aufgabenstellung der dort t\u00e4tigen Experten. Herk\u00f6mmlich ist der Experte der Entscheider. Er gibt die Richtung vor und definiert die n\u00e4chsten Schritte. Nat\u00fcrlich wird diese Aufgabe oftmals auf mehreren Schultern aufgeteilt. Dieser Weg wird sodann unter Einsatz von nicht unerheblicher Ressourcen in die Tat umgesetzt. Der Erfolg der Ma\u00dfnahme kann erst am Schluss ermittelt werden. Wenn m\u00f6glich lassen sich \u00c4nderungen nachtr\u00e4glich einf\u00fcgen und in weiteren Iterationsschleifen dieser Weg zum Ziel gef\u00fchrt werden.<\/p>\n Durch den Einsatz eines Simulations-Tools<\/strong> wandelt sich nun die Aufgabe des Experten. Dieser gibt nicht mehr den Weg vor, sondern definiert die zum erfolgreichen Beschreiten notwendigen Randbedingungen. Anschlie\u00dfend werden alle daraus m\u00f6glichen Wege simuliert, d.h. vom Computer berechnet. Voraussetzung ist ein mathematisches Modell, welches den Sachverhalt ausreichend genau beschreibt. Der Experte kann nun den erfolgreichsten Weg aus den Ergebnissen ausw\u00e4hlen und in die Tat umsetzen. Die Ressourcen werden nun direkt zur Zielerreichung eingesetzt. Dies spart nicht nur Zeit, sondern auch Geld.<\/p>\n Dies wird an zwei Beispielen deutlich. Im Wahlkampf greifen die Parteien bzw. die Spitzenkandidaten auf Wahlkampfexperten zur\u00fcck. Bisher werteten diese Experten die verf\u00fcgbaren Umfrage- und Meinungsforschungsergebnisse aus und leitete daraus eine Strategie ab. Am Wahlabend zeigte sich der Erfolg dieser Strategie. In diesem Fall ist eine Kurskorrektur nicht mehr m\u00f6glich.<\/p>\n Im US-Wahlkampf 2012 setzte die Kampagne von Barack Obama auf die Simulation. Die Wahlkampfexperten erstellten ein mathematisches Modell, welches den Wechselw\u00e4hler beschrieb. Anschlie\u00dfend definierten sie f\u00fcr ca. 100 Parameter die Randbedingungen. Aus den Ergebnissen der Simulation lie\u00df sich nun die erfolgreichste Strategie f\u00fcr die einzelnen W\u00e4hlergruppen ableiten. Das Ergebnis sprach f\u00fcr die Obama Kampagne. Die entscheidenden Wechselw\u00e4hler konnten gewonnen werden.<\/p>\n Ein konkretes Beispiel aus dem Maschinenbau ist die Produktentwicklung. Herk\u00f6mmlich wird hier viel mit Prototypen gearbeitet. Der Konstrukteur als Experte definiert die Gestaltung. Hier schlie\u00dft sich auch wieder der Kreis zu Thomas Alva Edison. Unter Einsatz von Zeit und Kosten wird in mehreren Iterationsschleifen das ausgereifte Produkt entwickelt. Auch im Sondermaschinenbau wird dieses Verfahren angewandt. Nur wird hier der ausgereifte Prototyp letztendlich verkauft.<\/p>\n Durch den Einsatz eines Simulationswerkzeugs l\u00e4sst sich die Produktentwicklung effizienter durchf\u00fchren. Der Konstrukteur erstellt weiterhin in SOLIDWORKS sein parametrisches 3D-Modell. Nun setzt er allerdings die entscheidenden Parameter als Variablen und gibt einen logischen Wertebereich vor. Die Simulation berechnet nun alle m\u00f6glichen Szenarien durch und listet die Ergebnisse \u00fcbersichtlich auf. In der Festigkeitsberechnung von SOLIDWORKS Simulation<\/strong> hei\u00dft diese Funktion Konstruktionsstudie (siehe Abbildung 1). In der Str\u00f6mungssimulation von SOLIDWORKS Flow Simulation<\/strong> k\u00f6nnen mit parametrischen Studien solche statistischen Versuchsauswertungen durchgef\u00fchrt werden. Der Konstrukteur kann anschlie\u00dfend die richtigen Parameter den Ergebnissen entnehmen und somit den optimalen Entwurf der Fertigung freigeben.<\/p>\n Ein weiterer Trend in der Simulation ist, dass die Anwendung sich aus den dunklen Kellern der Berechnungsspezialisten hin in die heiligen Hallen der Konstruktion verlagert. Die Validierung erfolgt direkt durch den Konstrukteur. Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass der Konstrukteur \u00e4u\u00dferst genau \u00fcber den Einsatzort und die Randbedingungen der Konstruktion Bescheid wei\u00df. Es entf\u00e4llt die Schnittstelle zum Berechnungsingenieur. Das spart Zeit und beseitigt die Fehlerquelle falscher Ergebnisse durch Kommunikationsfehler.<\/p>\n Voraussetzung ist allerdings eine einfach und intuitiv zu bedienende Benutzeroberfl\u00e4che. SOLIDWORK hat diesen Trend schon sehr fr\u00fch erkannt. Bereits im Jahr 2001 wurde mit COSMOSWorks<\/strong> die konstruktionsbegleitende Simulation in das CAD integriert (siehe Abbildung 2). Diese Integration wurde \u00fcber die Jahre weiter verbessert und die Benutzeroberfl\u00e4che weiter vereinfacht. Mit SOLIDWORKS Simulation<\/strong> und SOLIDWORKS Flow Simulation<\/strong> ist es heute selbstverst\u00e4ndlich, dass Materialeigenschaften, Blechdicken und Schwei\u00dfabst\u00e4nde automatisch in der Simulation ber\u00fccksichtigt werden. Die Randbedingungen, wie Lasten, Kontakte, Verlustleistungen, Volumenstr\u00f6me, etc., lassen sich bereits im Einzelteil oder der Unterbaugruppe vordefinieren. Setzt nun der Konstrukteur aus diesen Komponenten die Gesamtbaugruppe zusammen, k\u00f6nnen diese Randbedingung direkt importiert werden. Die Simulation erfolgt nun auf Knopfdruck.<\/p>\n Technologien, die bisher den Simulationsspezialisten vorbehalten waren, finden mehr und mehr den Weg in die Konstruktionsabteilungen. Mit der SOLIDWORKS Topologiestudie<\/strong> bietet sich dem Konstrukteur zum Beispiel eine einfache M\u00f6glichkeit seine Entw\u00fcrfe zu optimieren. Eine Art k\u00fcnstliche Intelligenz findet f\u00fcr den verf\u00fcgbaren Bauraum und die gegebenen Lastf\u00e4lle die Geometrie mit bestem Verh\u00e4ltnis aus Gewicht und Steifigkeit. Da dies direkt in SOLIDWORKS erfolgt, kann die Geometrie ohne importieren in der Konstruktion weiterverwendet werden (siehe Abbildung 3).<\/p>\n Durch die konstruktionsbegleitende Berechnung ist es m\u00f6glich, zu einem sehr fr\u00fchen Zeitpunkt die Funktionalit\u00e4t der Baugruppe zu testen und zu optimieren. Schwachstellen k\u00f6nnen so ohne gro\u00dfen Aufwand behoben werden. Die Konstruktion beginnt bereits mit dem optimalen Entwurf und liefert somit auch das beste Endprodukt.<\/p>\n Abschlie\u00dfend muss noch auf eine weitere Entwicklung im Bereich der Simulation eingegangen werden. Mit stetiger Weiterentwicklung der Gleichungsl\u00f6ser und gleichzeitiger Vervielfachung der Rechnerleistung nahmen auch die Simulationsm\u00f6glichkeiten zu. Durch die Zunahme des verf\u00fcgbaren Arbeitsspeichers, unter anderem auf Grund der 64-bit Technologie, konnten immer gr\u00f6\u00dfere Netze berechnet werden. Durch die Verbesserung der Prozessoren und die Parallelisierung auf mehrere Kerne lie\u00dfen sich die Berechnungsgeschwindigkeiten erheblich verk\u00fcrzen.<\/p>\n Anf\u00e4nglich wurden mit COSMOSWorks<\/strong> im Jahr 2001 fast ausschlie\u00dflich Einzelteile bzw. einfache Kontaktprobleme gerechnet. Auf die Ergebnisse musste mehrere Stunden gewartet werden. Heute werden Einzelteilberechnungen in Sekunden fertiggestellt. Mit den gesteigerten M\u00f6glichkeiten nahmen aber auch die Anspr\u00fcche zu. Es ist selbstverst\u00e4ndlich geworden, dass ganze Baugruppen simuliert werden. In diesen Berechnungen werden auch eine Vielzahl unterschiedlichster Kontakte und Verbindungselemente ber\u00fccksichtigt. Somit betr\u00e4gt die Berechnungszeit zwar weiterhin mehrere Stunden, allerdings ist die Aussagekraft der Ergebnisse um Weiten gr\u00f6\u00dfer.<\/p>\n Neben der Hardware wurde auch an den Solvern selbst stetig weiterentwickelt. Zu Beginn des COSMOSWorks Solvers<\/strong> wurde ein mathematisches Modell f\u00fcr statisch-lineare Festigkeitsberechnungen implementiert. Mit der Zeit wurde die Funktionalit\u00e4t um thermische, nicht-lineare und dynamische Berechnungsm\u00f6glichkeiten erweitert. Zus\u00e4tzlich wurden f\u00fcr SOLIDWORKS weitere Zusatzanwendungen entwickelt. Mit SOLIDWORKS Flow Simulation<\/strong> wurde eine dreidimensionale Str\u00f6mungssimulation integriert. EMWorks<\/strong> erweitert die Simulationsm\u00f6glichkeiten um elektro-magnetische Berechnungen. So k\u00f6nnen zum Beispiel Magnetfeldst\u00e4rken oder Wirbelstr\u00f6me direkt im CAD-Modell berechnet werden. Die Bewegungssimulation industrialPhysics<\/strong> erlaubt die virtuelle Inbetriebnahme ganzer SOLIDWORKS Anlagenmodelle.<\/p>\n Es werden allerdings nicht nur neue Solver entwickelt und integriert, sondern die bestehenden Gleichungsl\u00f6ser immer besser miteinander verkn\u00fcpft. Schon heute ist es ohne gro\u00dfen Aufwand m\u00f6glich in SOLIDWORKS Flow Simulation<\/strong> berechnete Druck- oder Temperaturlasten in eine Festigkeitsberechnung zu \u00fcbernehmen (siehe Abbildung 4). Genauso k\u00f6nnen berechnete Magnetfeldkr\u00e4fte aus EMWorks<\/strong> in eine Bewegungsanalyse \u00fcbernommen werden. Dadurch multiplizieren sich die Einsatzbereiche der Simulation nochmals.<\/p>\n Die letzten Jahre haben gezeigt, dass sich die Simulationswerkzeuge rasant weiterentwickelt haben. Denn es gibt f\u00fcr die verschiedensten Aufgabenstellungen geeignete L\u00f6sungsans\u00e4tze. Diese L\u00f6sungsans\u00e4tze stehen durch die verbesserte Benutzerfreundlichkeit jedem zu Verf\u00fcgung. Diese Entwicklung wird sich sicherlich in den n\u00e4chsten Jahren weiter intensivieren. In vielen Bereichen ist die Simulation schon heute nicht mehr wegzudenken. Daher wird auch zuk\u00fcnftig die Bedeutung von Simulationswerkzeugen weiter zunehmen.<\/p>\n Durch die Entwicklung von intelligenten Computersystemen wird sich auch die Simulation weiter ver\u00e4ndern. Gerade in der Produktentwicklung wird sie zentraler Bestandteil werden. Das CAD-System wird selbstst\u00e4ndig Konstruktionsempfehlungen f\u00fcr gegebene Konstruktionsaufgaben unterbreiten. Bisherige Konstruktionserfahrungen, Messdaten aus aktuellen Produkten und variantenreiche Simulationen werden zu optimalen Produkten verkn\u00fcpft.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Der wahrscheinlich gr\u00f6\u00dfte Erfinder aller Zeiten Thomas Alva Edison pr\u00e4gte durch seine Arbeitsweise die Produktentwicklung bis zum heutigen Tag. F\u00fcr seine wohl bekannteste Erfindung der massen tauglichen Gl\u00fchlampe f\u00fchrte er und seine Mitarbeiter aufw\u00e4ndige und kostspielige Testreihen im Labor durch.<\/p>\n... 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<\/a>Trend 3: Vielseitige Berechnungsm\u00f6glichkeiten<\/h1>\n
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<\/a>Fazit<\/h1>\n