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Integration von CAD und CAE

Der direkte Weg vom CAD-Modell in die Simulation und Berechnung

Die Konstruktion, die Berechnung und der Versuch sind die klassischen Disziplinen der Produktentwicklung. CAE (Computer Aided Engineering) umfasst neben CAD zur rechnergestützten Konstruktion auch noch die Anwendung von Berechnungsmethoden und Simulationen. Ziel ist dabei, die Produktgestalt und das Produktverhalten mit IT-Unterstützung bereits in der Entwicklungsphase zur bestimmen. Dadurch lassen sich einerseits Kosten für die Herstellung von physikalischen Prototypen und andererseits - auf Grund kürzerer Iterationszyklen - auch Zeit einsparen.

Herausforderung

Umfangreiche Berechnungs- und Simulationsprogramme (CAE-System) zum realitätsnahen Produktverhalten, sowie in CAD-Systemen integrierte konstruktionsbegleitende Analysefunktionen für unterschiedliche Anwendungsgebiete stehen für Auslegungs-, Kontroll- und Nachweisrechnungen sowie Optimierungen zur Verfügung.

Während vor Jahren die CAD- und CAE-Systeme eher selbstständig nebeneinander standen, zwingt der Markt bei immer kürzeren Produktlebenszyklen, einer höheren Variantenvielfalt und wachsenden Qualitätsansprüchen zu einem Zusammenrücken der Systeme Kinematik-, Starrkörper- und Mehrkörpersimulationen (MKS) sowie die Analyse von mechanischer Beanspruchung von Bauteilen und Baugruppen mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) lassen sich beispielsweise direkt in CATIA und NX durchführen. Allerdings ist für den erfolgreichen Einsatz dieser CAE-Technologien der Aufbau und die Logik der CAD-Modelle entscheidend und erfordert einer bedarfsgerechten Modellierungsmethodik.

Darüber hinaus müssen die CAD-Systeme als zentrales Autorensystem in die Prozesskette Konstruktion-Berechnung-Simulation eingebunden sein und nehmen eine herausragende Stellung ein. CAE-Systeme und konstruktionsbegleitende Berechnungswerkzeuge in CAD-Systemen sind hervorragend geeignet, um innovative Ideen sehr schnell und kostengünstig in der frühen Entwicklungsphase zu validieren. Das große Potential dieser Technologien wird jedoch durch die isolierte Anwendung einzelner Werkzeuge und Funktionen und das eingeschränkte Zusammenwirken von CAD und CAE nur sehr unzureichend erschlossen.

Leistungen

Die :em AG unterstützt im Bereich CAE die Analyse, Beratung und Implementierung von CAE-Prozessen mit den Schwerpunkten Integration von Work- und Dataflows, Verknüpfung unterschiedlicher Fachabteilungen bzw. CAE-Bereiche, Einbindung in multidisziplinäre Optimierung und Kopplung von CAD und CAE.

Außerdem steht die :em AG als Dienstleister bei der Einführung und Optimierung des Einsatzes konstruktionsbegleitender Berechnungsverfahren (u.a.  Finite Elemente Analyse (FEA) und Kinematik-/Mehrkörpersimulation (MKS) mit CATIA, NX und HyperMesh) zur Verfügung. Dazu ist eine umfassende Expertise notwendig, um eine durchgängige, den individuellen Anforderungen genügende, Prozesskette CAD/CAE einzurichten und den Einsatz von Berechnung und Simulation optimal nutzen zu können. Um den Herausforderungen beim Datenaustausch und der Datenaufbereitung (Pre-Processing) für CAE gerecht zu werden, wird beispielsweise oftmals die CAD-Modellqualität optimiert. Die ausgewiesene CAD/CAE-Expertise im Bereich Methodik und Systemkenntnisse wird dabei nutzenbringend eingebracht, um die individuellen Anforderungen an die integrierte Berechnung und Simulation zu realisieren.

Die :em AG bietet darüber hinaus spezielle CAE-Lösungspakete wie etwa eine Methodik für die parametrisch-assoziative Kinematikentwicklung in CATIA V5 an. Diese Kinematikmethodik basiert auf der KBE-Technologie und integriert die konstruktive Gestaltung mit der Analyse und Simulation auf Basis von Templates. Die Lösung wurde auf einer standardisierten Vorgehensweise des VDI aufgebaut und unterstützt die Kinematikentwicklung von der modularen Lagesynthese und Kinematikdefinition, über die Analyse von Kräften und Momenten bis hin zur automatischen Überführung in eine Baugruppenstruktur und der anschließenden Simulation des Systems.

Wir entwickeln zudem individuelle Konzepte und Lösungen gemeinsam mit unseren Kunden, die auf einfachen Makros, umfangreichen Routinen auf Grundlage der CAx-APIs (z.B. CAA V5, NX Open) oder auftragsspezifischer Software basieren.

Ihr Nutzen

Der enge Schulterschluss zwischen Konstruktion, Berechnung und Simulation ermöglicht es den Produktentwicklern, den erhöhten Aufgabenumfang zeit- und kostensparender zu bewältigen. Über die im CAD-System integrierten CAE-Funktionalitäten wird die Berechnung einem großen Anwenderkreis zugänglich. So ist der Konstrukteur selbst in der Lage Berechnungen und Simulationen eigenständig durchzuführen. Darüber hinaus vereinfacht die Integration von CAD und CAE die Kommunikation zwischen Konstrukteuren und Berechnungsingenieuren.

Das ausschlaggebende Kriterium für den erfolgreichen CAE-Einsatz ist die Bearbeitungszeit für die Berechnung und Simulation. Auf den Gebieten der Strukturanalyse und Bewegungssimulation mittels FEM beziehungsweise MKS hat sich die konstruktionsbegleitende Berechnung mit CATIA, NX und HyperMesh in einer Vielzahl von Anwendungsfällen bewährt und erzielt die geforderten Zeit- und Kostenvorteile bei gleichzeitig höherer Anzahl an realisierten und validierten Produktideen und schnellerer Marktreife.

Ihr Ansprechpartner

Dr. Sven Kleiner
+49 (0)6151. 950 54 20

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