Marc Vidal von Cadfem zur Simulation mit Ansys Discovery
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Marc Vidal von Cadfem zur Simulation mit Ansys Discovery

Echtzeit-Simulation in der Produktentwicklung
Marc Vidal von Cadfem zur Simulation mit Ansys Discovery

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Simulations-Tools wie Ansys Discovery fördern Innovation, in dem sie es ermöglichen, mehr Varianten bereits in frühen Stadien der Produktentwicklung in kürzerer Zeit zu untersuchen. Parallel dazu steigt aber auch das Produktverständnis bei allen Beteiligten. Zum Einsatz kommt dabei die leistungsfähige Simulationstechnologie von Ansys. Marc Vidal, Leiter Produktbereich Discovery bei der Cadfem GmbH in Grafing bei München, erläutert im Interview, warum sich die Software dennoch insbesondere für mittelständische Unternehmen eignet.

» Fragen: Michael Corban, Chefredakteur KEM Konstruktion

KEM Konstruktion: Mit Ansys Discovery bietet Cadfem Produktentwicklern ein Entwurfswerkzeug, das simulationsgestützt die Untersuchung verschiedener Designvarianten erleichtert – und damit beschleunigt. Wird damit bewusst der Kreis potenzieller Anwender erweitert – über die Simulationsspezialisten hinaus?

Marc Vidal (Cadfem): Hier lohnt zunächst ein Blick auf die traditionelle Arbeitsweise bezüglich der Simulation. Jeder in der Produktentwicklung kennt heute in irgendeiner Form Simulation und sowohl Unternehmen als auch Anwender sind sich der Vorteile bewusst. Klar ist auch, dass ein systematisches Herangehen und eine umfassende Integration der Simulation in den Entwicklungsprozess den Nutzen erhöht – über die einzelnen Anwendungsfälle hinaus, in denen es um das physikalische Verhalten von Bauteilen und -gruppen geht. Das Problem besteht nun darin, dass gerade erfolgreiche Simulationsprojekte zu einer größeren Nachfrage führen – und damit die verfügbaren Kapazitäten an ihre Grenzen stoßen.

Nun sind sicherlich mehr Simulationsexperten immer gut für eine innovative Produktentwicklung, aber dieses Szenario lässt sich wirtschaftlich nicht beliebig skalieren. Sinnvoller ist es daher, dass eine größere Zahl an Ingenieuren in Entwicklung und Konstruktion jeweils für sie spezifisch passende Simulationslösungen nutzen kann.

KEM Konstruktion: Sie sprechen das Thema Demokratisierung der Simulation an?

Vidal: Exakt – Ziel ist, auch Konstrukteure sowie Prüfingenieure zur Simulation zu befähigen. Diese Demokratisierung der Simulation – also die Einbindung von mehr Beteiligten, um gemeinsam zu einem besseren Ergebnis zu kommen – lässt sich aber nur effizient realisieren, wenn für jeden Beteiligten auch die passenden Werkzeuge zur Verfügung stehen. Ziel sind einfach zu bedienende Lösungen, die schnell zur Überprüfung von neuen Ideen oder zum Vergleich von Varianten einsetzbar sind. Das erleichtert die tägliche Arbeit eines jeden Konstrukteurs. Dabei bleibt der Konstrukteur ein Konstrukteur und profitiert zusätzlich von den Vorteilen der Simulation.

Die Simulationsexperten definieren die dafür notwendigen Simulationsprozesse und stehen bei auftretenden Problemen mit ihrem Fachwissen bereit. Sie sind es auch, die dann die mächtigeren Experten-Tools mit vielfältigen Funktionen und Einstellmöglichkeiten für Spezialfragen verwenden.

KEM Konstruktion: Ist letzteres nicht genau das Problem speziell von mittelständischen Unternehmen, denen Simulationsexperten fehlen? Können sie sich dennoch das Potential der Simulation erschließen?

Vidal: Wie so oft sind die Entwicklungen, die sich in großen Unternehmen zeigen, auch gut für den Mittelstand. Hochspezialisierte Simulationsfragen stehen oft gar nicht im Fokus der Anwender, sondern eher der Wunsch, sich schnell und effizient – insbesondere auch mit einer kleinen Mannschaft! – erfolgreich zu behaupten und innovativ zu sein.

Anders formuliert: Simulationswerkzeuge, die Leistungsfähigkeit mit Einfachheit verbinden – und damit die Demokratisierung der Simulation in Großunternehmen fördern –, sind auch die idealen Werkzeuge, um im Mittelstand Simulation effizient einzuführen und zu nutzen. Lösungen wie Discovery sind preiswert, einfach zu bedienen und heutige Hochschulabsolventen bringen bereits das notwendige Grundwissen über die Simulation mit, teilweise sogar schon praktische Erfahrungen. Damit wird auch für mittelständische Unternehmen die Simulation ein unerlässliches Werkzeug, um ihre Stellung auf dem Weltmarkt verteidigen zu können. Produkte lassen sich mit virtuellen Prototypen schnell testen und optimieren – bei hoher Zuverlässigkeit. Und das nicht nur zu Pandemiezeiten auch aus dem Homeoffice. Wichtig ist darüber hinaus, dass sich die Investition in solche Werkzeuge rechnet – das lässt sich, wie von der Leitungsebene erwartet, auch zeigen.

Spezielle Tools erweitern und öffnen die Simulationswelt

KEM Konstruktion: Ansys als Entwickler von Discovery spricht davon, dass sich bei geringeren Engineering-Kosten deutlich mehr Entwurfsvarianten untersuchen lassen und auch der Testaufwand für die Absicherung des Entwurfs geringer ausfällt. Können Sie ein konkretes Beispiel nennen?

Vidal: Die beiden Unternehmen Krones sowie Endress+Hauser haben die Simulation bereits erfolgreich in die Produktentwicklungsprozesse integriert und ihre Erfahrungen mit der Demokratisierung veröffentlicht. Dabei sind drei Vorteile klar zu erkennen:

  • Innovation wird gefördert – es lassen sich deutlich mehr Ideen untersuchen.
  • Parallel dazu steigt das Produktverständnis bei allen Beteiligten – bessere und ausgereiftere Produkte entstehen.
  • Zusammen mit den beiden vorgenannten Punkten lässt sich der Entwicklungsprozess gleichzeitig verkürzen.

Beide Unternehmen setzen die Software Ansys Discovery ein, um Simulationsergebnisse in Echtzeit zu erhalten. Bei Krones ist man zudem überzeugt, dass man nun viel zielgerichteter entwickeln, direkt verstehen und testen kann – bei weniger Iterationen. Und bei Endress+Hauser ist man nach bereits über 20 Monaten Erfahrung sicher, dass sich so ein ‚gewaltiger Zeit- und Wissensvorsprung‘ nutzen lässt. Anhand eines Beispiels spricht Endress+Hauser davon, dass aus Iterationen über drei Wochen hinweg nach nur einem halben Tag Schulung nun in drei Tagen eine Ideenfindung stattfindet. Ein weiterer bemerkenswerter Aspekt ist, dass beide Firmen einen Plan verfolgen, wie durch Coachings und Austauschplattformen nicht nur hausinterne Kommunikation, sondern auch Inspiration und Qualitätssicherung gezielt gefördert werden.

KEM Konstruktion: Gibt es vergleichbare Erfahrungen auch bei ‚kleineren’ Unternehmen?

Vidal: Da fällt mir zum Beispiel ein Armaturenhersteller ein, der mit neuen Simulationslösungen nun in der Lage ist, viel genauer und schneller Druckverluste zu berechnen als zuvor mit den CAD-integrierten Funktionen. Gerade die Live-Simulation, also die Simulation ohne Netz und mit Ergebnissen in Sekunden, ist für viele ein Augenöffner.

Fasst man diese Erfahrungen zusammen, fällt auf, dass viele Iterationsschleifen zwischen Konstrukteuren und Simulationsexperten entfallen. Nun können Konstrukteure – und sie trauen es sich auch zu! – diese richtungsweisenden Simulationen selbst durchführen und müssen nicht mehr lange auf die Ergebnisse der Experten warten. Damit steigt die Zufriedenheit auf beiden Seiten. Zusätzlich haben die Verantwortlichen festgestellt, dass sich durch die Eigenverantwortung der Konstrukteure für die Simulationsaufgaben ein äußerst positiver Innovationseffekt in der Produktenwicklung ergibt. Man kann auch sagen: Simulation ist keine Insel mehr!

KEM Konstruktion: Angenommen, ein mittelständisches Unternehmen möchte die Simulation in diesem Sinne einem größeren Anwenderkreis zugänglich machen. Wie sieht das prinzipielle Vorgehen konkret aus?

Vidal: Einige Unternehmen gehen diesbezüglich beispielsweise zweigleisig vor. Einerseits werden von den Experten immer wieder vorkommende Standard-Simulationsaufgaben automatisiert, so dass sie sich mit wenigen Eingaben von sehr vielen Mitarbeitern nutzen lassen. Andererseits werden zusätzlich die verschiedenen Anwendergruppen befähigt, mit passenden Werkzeugen die für sie wichtigen Simulationen durchzuführen. Auch hier gilt die Prämisse: Die Software muss einfach zu bedienen sein und schnell und zuverlässig die gewünschten Ergebnisse liefern. Um den Kollegen Sicherheit in der Anwendung zu geben, werden Coaching- und Unterstützungsstrukturen durch die Simulationsexperten etabliert. Da keine Abstriche an der Ergebnisgüte gemacht werden, sind die Experten bereit, einen Teil ihrer Aufgaben an Konstrukteure abzugeben. Diese können dann die für sie sinnvollen Konstruktionsvarianten erstellen, vergleichen und bewerten.

Grundsätzlich geht es darum, die Simulationskultur im Unternehmen, das heißt in den Prozessen der Produktentstehung zu verankern. Das gelingt nur, wenn die Anwender in ihrer Wohlfühlzone bleiben und dort die für sie passende Simulationslösung in ihrem Arbeitsalltag nutzen können. Unter dem Cadfem-Motto ‚Simulation ist mehr als Software‘ bieten wir deswegen ein umfangreiches Trainingsprogramm an, das in den letzten Monaten durch vielfältige eLearning-on-demand-Kurse erweitert wurde.

Cadfem bietet Studiengang „Simulation Based Engineering“ an

KEM Konstruktion: Lassen Sie uns etwas detaillierter speziell auf Ansys Discovery schauen. Was zeichnet dieses Tool aus?

Vidal: Ein wichtiger Baustein, um Innovationen zu ermöglichen und zu fördern, ist die revolutionäre Echtzeit-Simulation sowohl für die Strukturmechanik als auch für die Strömungsanalyse in einem Paket. Der Anwender erhält viel mehr Einblicke in das physikalische Verhalten seiner Produkte, ohne Simulationsexperte sein zu müssen. Diese Echtzeit-Simulation steht als Stand-alone-Variante mit Ansys Discovery für jeden Entwickler bereit. Und für Anwender des CAD-Systems Creo ist jetzt ebenfalls eine direkt in die tägliche Arbeitsumgebung implementierbare Echtzeit-Simulationslösung verfügbar.

Die neueste Version von Ansys Discovery folgt dabei dem Slogan ‚Model-Explore-Analyze‘. Damit werden die Phasen vom Konzept über den Entwurf bis zur Validierung unterstützt. Der Anwender kann Ideen skizzieren, Varianten erzeugen und vergleichen sowie hochgenaue Überprüfungen durchführen. Dieser Funktionsumfang macht Discovery zur Standardlösung für Simulationen in der Produktentwicklung.

Die neue Discovery-Version dient damit ganz besonders sowohl den Demokratisierungsbestrebungen als auch dem leichten Einstieg in die Simulationstechnologie, beispielsweise für kleinere Unternehmen. Die Interessenten für den Simulationseinsatz werden auf dem Wissensstand abgeholt, auf dem sie sich gerade befinden. Einige Interessierte sehen schwierige Vernetzungen der Geometrie, komplizierte Eingaben und lange Rechenzeiten als Hürden beim Simulationseinstieg. Von diesem Stress können wir sie befreien. Hier bieten Discovery und Creo Simulation Live einzigartige Möglichkeiten, ohne diese Hürden einfach und schnell zum Ziel zu kommen.

KEM Konstruktion: Und der entscheidende Punkt ist dabei sicherlich, dass die Qualität der Ergebnisse weit über die einfacherer CAD-integrierter Tools hinausgeht?

Vidal: Die Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit der ausgereiften und etablierten Simulationstechnologie von Ansys wird mit den genannten Softwarelösungen jetzt für jeden nutzbar. Wenn Simulationen ernsthaft in Entscheidungsprozesse in der Entwicklung einbezogen werden sollen, dann ist Verlässlichkeit und Effizienz gefragt. Das ist mit ein Grund dafür, warum PTC die Zusammenarbeit mit Ansys und Cadfem gesucht hat. Mit Discovery und Creo Simulation Live wird der Nutzen der Simulation direkt greifbar.

KEM Konstruktion: Gilt das insbesondere auch für die Multiphysik-Simulation, die ja angesichts der jeweiligen Wechselwirkungen von Interesse ist?

Vidal: Während seiner 50jährigen Firmengeschichte hat Ansys sich ausschließlich auf die physikalische Simulation konzentriert und den Begriff ‚Multiphysics‘ für Simulationen mit Physik-Kopplungen geprägt. Die Verbindungen zwischen den einzelnen Disziplinen waren Ansys und Cadfem von Anfang an wichtig. Heute reichen diese bis zu kompletten Systemsimulationen, etwa beim Digitalen Zwilling. Da Discovery wie beschrieben der Philosophie folgt, dem Entwickler die notwendigen Funktionen zu liefern, ohne dass hoher Bedienaufwand entsteht, sind die Physik-Koppelungen direkt integriert. So werden etwa bei Temperaturanalysen und mechanischer Festhaltung automatisch die mechanischen Zwängungen berechnet.

KEM Konstruktion: Welche Weiterentwicklungen sind mit Blick auf Discovery seitens Ansys und Cadfem zu erwarten?

Vidal: Seit Jahrzehnten haben Cadfem und Ansys ein offenes Ohr für die Wünsche ihrer Kunden. Die Analysemöglichkeiten zur Validierung innerhalb der neuen Version von Discovery sind ein Ergebnis dieser kundenorientierten Entwicklung. Außerdem treibt der enge Kontakt zu den Anwendern dieser neuen Software-Generation die Entwicklung zusätzlicher Funktionalitäten schnell voran, die dann beispielsweise ab Januar 2021 in Discovery zu finden sein werden.

KEM Konstruktion: Vielleicht zum Abschluss eine praktische Frage: Spielt die verfügbare Rechenleistung in Cloud-Zeiten noch eine Rolle?

Vidal: Mit eCadfem haben wir seit über zehn Jahren ein Simulationsangebot on demand in unserem Portfolio. Diese Angebot umfasst sowohl Software als auch Hardware und Wissenskomponenten wie eLearning. Durch vorkonfigurierte Cloud-Hardware muss der Kunde nicht einmal mehr eine Simulationsinstallation auf seiner Hardware durchführen. Und das Schöne daran ist: er bezahlt für die Simulationslösung nur, wen er sie nutzt.

Weiterführende Informationen von Cadfem zu Ansys Discovery:
hier.pro/VFtt3

Kontakt:
Cadfem GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing b. München
Tel. +49 8092/7005-0
info@cadfem.de
www.cadfem.de

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