PTC Forum Europe 2018 In Echtzeit simulieren und optimieren

Autor / Redakteur: Ralf Steck / Stefanie Michel

Die Produkte werden immer komplexer, die Prozesse in der Produktentwicklung müssen sich anpassen. Das können sie mit neuen Tools in der CAD-Software. So ist beispielsweise „Echtzeit-Simulation“ während der Konstruktion möglich.

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Auf dem PTC Forum Europe 2018 wurde deutlich, wie neue Techniken die CAD-Umgebung erweitern und die Produktentwicklung beeinflussen.
Auf dem PTC Forum Europe 2018 wurde deutlich, wie neue Techniken die CAD-Umgebung erweitern und die Produktentwicklung beeinflussen.
(Bild: PTC)

Die Kunden verlangen immer smartere und vernetzte Maschinen und Komponenten; dementsprechend müssen solche komplexen Produkte entwickelt werden. Diese sind zudem nicht mehr statisch, sondern können ihren Funktionsumfang und ihr Verhalten durch Updates massiv erweitern und aktualisieren. Deshalb ist das eigentliche Geschäftsmodell, dem Kunden alle paar Jahre eine neue Produktgeneration zu verkaufen, obsolet – Services und Dienstleistungen sind die Zukunft.

Simulation als Antwort auf immer komplexere Produkte

Eine wichtige Antwort von PTC auf diese Herausforderung ist Simulation, wie das Unternehmen auf dem PTC Forum Europe 2018 im November in Stuttgart erklärte. Diese war bisher im Prozess eher nach der Modellierung angeordnet und diente zur Verifizierung des fertig konstruierten Produkts. PTC hat nun in einer Partnerschaft mit Ansys dessen neues Produkt Discovery Live als Creo Simulation Live in das CAD-System integriert. Das Interessante an Simulation Live: Die Simulation läuft – dank Unterstützung der Nvidia-Grafikkarte – extrem schnell, quasi in Echtzeit während der Modellierung. Der Anwender sieht also jederzeit die Auswirkungen einer Geometrieänderung auf die Festigkeit seines Teils oder seiner Baugruppe. Das Tool ist so integriert, dass sämtliche Definitionen von Randbedingungen in der Creo-Datei landen und später von Creo Simulation weiter genutzt werden können. Auch andersherum funktioniert die Integration: Lädt der Anwender ein Modell, das schon einmal mit Creo Simulation analysiert wurde, nutzt Simulation Live die enthaltenen Randbedingungen direkt.

Ergänzt wird die konstruktionsbegleitende Simulation durch einen aktuellen Zukauf: PTC hat Frustum Inc., einen führenden Anbieter generativer Designsoftware, für etwa 70 Mio. US-Dollar übernommen. Das Unternehmen wurde Ende 2013 gegründet und beschäftigt 15 Mitarbeiter. Seither hat Frustum etwa 5000 Anwender weltweit gewinnen können.

Generatives Design in Echtzeit

Frustum aus Boulder, Colorado, hat eine cloudbasierte Engineering-Software entwickelt, mit deren Hilfe sich auf Basis von Lasten und Randbedingungen optimale Geometrien für bestimmte Anforderungen erzeugen lassen. Dabei errechnet die Software nicht nur ein einzelnes, optimales Design, sondern es entstehen Tausende Geometrien, die die vordefinierten Anforderungen erfüllen – wobei die einen dieser Ergebnisse die eine Anforderung besser erfüllen und andere Geometrien eher in einem anderen Bereich hervorstechen. Um aus diesen vielen, grundsätzlich die Anforderungen erfüllenden Varianten nun die optimalen Ergebnisse zu finden, nutzt Frustum künstliche Intelligenz.

Die Software kann eine ganze Reihe von Anforderungen zur Optimierung nutzen. Neben den „üblichen Verdächtigen“ wie Gewicht oder Materialverbrauch lassen sich Optimierungen auf bestimmte Fertigungstechnologien, Kosten und andere durchrechnen. Der Slogan des Unternehmens ist „interactive generative design“. Der Anwender kann also in Echtzeit am Volumen „zupfen“ oder Parameter ändern und die Software rechnet sehr schnell die neue Form durch. Die Frustum-Software arbeitet mit einem parametrischen Volumenmodell, wobei das Ausgabeformat STL ist.

Auf die Integration der Generative-Design-Funktionen, die Frustum entwickelt hat, müssen die Anwender allerdings noch bis Creo 7 warten. Die Integration von Simulation Live wird dagegen im zweiten Quartal 2019 die Anwender erreichen: Im April wird es für Creo 5 verfügbar sein, im Mai für die Version 4 und im Juni für diie Version 6. Brian Thompson, Senior Vice President des CAD-Business bei PTC, gab zudem bekannt, dass alle Anwender von Creo 5 mit einem der nächsten Zwischen-Updates eine 20-Tage-Lizenz von Simulation Live erhalten. In einer späteren Session auf dem PTC Forum Europe wurde zudem bekannt gegeben, dass in Creo 7 Ansys AIM als neue Simulationsplattform integriert wird.

Mit Augmented Reality den aktuellen Herausforderungen begegnen

AR ist bei PTC inzwischen die vierte große Business Unit neben CAD (Creo), PLM (Windchill) und IoT (Thingworx), die zugehörige Marke ist Vuforia. Die Leitung hat Mike Campbell als Executive Vice Director für Augmented Reality (AR) übernommen. Im AR-Bereich hat PTC eine Partnerschaft mit Microsoft geschlossen, um dessen Hololens-Hardware nutzen zu können. PTC sieht AR als Medium, um drei Herausforderungen zu begegnen:

  • dem immer drängenderen Facharbeitermangel,
  • den komplexer werdenden Produkten und Arbeitsumgebungen, die immer mehr Know-how erfordern, und
  • den steigenden Anforderungen der Kunden.

AR ermögliche es, neue Mitarbeiter schneller produktiv zu machen und Außendienstmonteure zu unterstützen, indem man ihnen einen erfahrenen Experten zur Seite stellt, der über die AR-Brille aus der Ferne helfen kann. So lässt sich das im Unternehmen vorhandene Wissen effizienter nutzen.

Das entsprechende Produkt nennt sich Vuforia Chalk: Der Experte bekommt das Bild der Kamera der AR-Brille oder auch eines Tablets oder Smartphones übertragen und kann darauf Anmerkungen anbringen, beispielsweise wichtige Bauteile oder Schrauben markieren, und schrittweise Anweisungen geben. Das System ist bidirektional, der Werker vor Ort kann ebenfalls Anmerkungen anbringen, um beispielsweise eine Frage zu illustrieren.

AR-Anwendungen aus der CAD-Software erzeugen

Während Vuforia Chalk die interaktive Zusammenarbeit ermöglicht, bietet Vuforia Studio die Möglichkeit, Wartungs-, Fertigungs-, Montage- und andere Anleitungen mit AR-Unterstützung zu erstellen. Die Experiences – so nennt PTC die an einen Anwendungszweck angepassten AR-Anwendungen – lassen sich direkt aus Creo und Windchill heraus erzeugen, beispielsweise indem das CAD-Modell des Produkts in Vuforia Studio importiert wird und dort als Grundlage für die Erstellung der AR-Anwendung dient. Übrigens bietet PTC mit Vuforia-Engine-Entwicklern auch direkten Zugriff auf die AR-Engine in Vuforia. So lassen sich eigenständige AR-Applikationen programmieren.

AR ist keine Zukunftstechnologie, sondern tatsächlich schon in der Praxis angelangt, vor allem in den letzten zwölf Monaten sah Campbell einen massiven Wandel von Pilotprojekten zur Integration von AR in reale Prozesse. Als Beispiel wurde BAE Systems genannt, ein Unternehmen, das unter anderem hybride Busantriebe entwickelt und fertigt. Das Unternehmen stellt seinen Mitarbeitern und Kunden AR-basierte Serviceanleitungen zur Verfügung und konnte mit dieser Technologie seine Servicekosten drastisch reduzieren, die Montagezeiten halbieren und die Kosten in diesem Bereich auf ein Zehntel reduzieren.

* Ralf Steck ist freier Fachjournalist. Weitere Informationen: Libby Fink, Parametric Technology GmbH in 71065 Sindelfingen

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