CAD-Software Was künstliche Intelligenz in der Produktentwicklung leistet

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Die Möglichkeiten und Techniken in der Produktentwicklung haben sich in den vergangenen Jahren stark verändert. Integrierte Systeme sowie der Einsatz von künstlicher Intelligenz eröffnen neue Möglichkeiten. Dassault Systèmes stellte auf seiner Anwenderkonferenz Lösungen und Konzepte vor.

Nashville in Tennessee ist die Hauptstadt der Country-Musik. Hier geht es gewissermaßen noch analog zu: Schlagzeuge, Gitarren und Bässe werden auch heute noch für den analogen Betrieb gebaut – auch wenn es hier auch digitale Varianten gibt. Geht es um Produktentwicklung, dann dominieren seit Jahrzehnten digitale Produkte und Strategien. Dassault Systèmes hat auf seiner Konferenz 3D-Experience World im Frühjahr in Nashville einen Überblick gegeben, welche Optionen sich für Konstrukteure mit den neuen Werkzeugen eröffnen.

Alles auf einer Plattform

Dassault Systèmes hat in den vergangenen Jahren große Anstrengungen unternommen, um seine Plattform-Strategie umzusetzen. Produkte wie Catia, Enovia oder Simulia sind längst auf der 3D-Experience-Plattform vereint.

Und inzwischen wurde auch das Solidworks-Portfolio in „3D-Experience Works“ eingeordnet. Dies ist ein Portfolio von industrienahen Anwendungen auf der firmeneigenen 3D-Experience-Plattform. Es ist auf die Bedürfnisse von Solidworks-Kunden beziehungsweise kleinen und mittelständischen Unternehmen zugeschnitten. Das Portfolio kombiniert teamübergreifende Zusammenarbeit (PDM/PLM) mit ERP-Funktionen für Konstruktion, Simulation und Fertigung in einer gemeinsamen digitalen Umgebung. Dies soll es wachstumsorientierten Unternehmen ermöglichen, innovativer, effizienter und reaktionsschneller zu agieren.

Ab in die Cloud mit Solidworks

Bislang hatten Solidworks-Anwender allerdings nicht die Möglichkeit, die Cloud-Services von Dassault Systèmes zu nutzen – dies ändert sich zum Juli 2023. Alle neuen Desktop-CAD-Lizenzen beinhalten nun Cloud-Lösungen als Teil des Abonnements. Für alle bereits bestehenden Lizenzen gibt es die Möglichkeit, gegen eine geringe Gebühr auf ein Abonnement mit Cloud-Lösungen aufzurüsten. Anwender können nun ihre Daten in die Cloud statt auf der Festplatte ablegen. CAD-Anwendungen können lokal und PDM/PLM-Software in der Cloud betrieben werden. Das kommt den Anwendern entgegen, die sich vor allem auf die Konstruktion konzentrieren möchten.

In der Praxis bedeutet das, dass die Software über den Collaborative Designer for Solidworks erweitert wird und der Anwender nun seine Arbeit in der Cloud statt auf der Festplatte speichert. Das heißt: lokal arbeiten, speichern und kollaborieren in der Cloud. Dies hat außerdem den Vorteil, dass die Daten in einer professionellen IT-Umgebung liegen; Rechenzentren mit modernen Servern, Backups et cetera sind hier Standard. In kleinen und mittleren Unternehmen ist das oft nicht der Fall.

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Solidworks wird eine Familie

Eine in sich geschlossene und damit kompatible Lösung erhalten die Kunden, die sich für die Cloud-Variante entscheiden. Die 3D-CAD-Software Solidworks ist grundsätzlich in drei Versionen verfügbar:

• Als Cloudlösung, die vollkommen ohne lokale Installation auskommt,

• als Hybridversion, bei der die Anwendung lokal installiert ist, die Daten aber in der Cloud gespeichert werden sowie

• als Desktopversion.

Bereits seit 2020 sind unter dem Namen 3D-Experience Works drei neue Bundles verfügbar (Standard, Professional und Premium). Sie enthalten neben einer Solidworks-Lizenz der jeweiligen „Packungsgröße“ auch verschiedene Ausschnitte des Plattformangebots.

Wer sich für die Cloud-Variante der CAD-Lösung entscheidet, bekommt ein Konstruktionswerkzeug auf aktueller technischer Basis und CGM-Kernel von Dassault Systèmes. Die Desktop-Version läuft nach wie vor mit dem Parasolid-Kernel, also auf einer anderen technischen Basis als die Dassault-Lösungen. Eine echte Kompatibilität zwischen den Produktfamilien war so nie möglich. Diese Grenzen verschwinden nun mit der Entscheidung für eine Cloud-Lösung.

Konstruieren mit künstlicher Intelligenz

Ein vieldiskutiertes Thema ist derzeit der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) in der Produktentwicklung. Hier gibt es inzwischen verschiedene Ansätze, die von der Unterstützung bei Routineaufgaben bis hin zu echten Eigenentwicklungen auf KI-Basis reichen.

Auf der Konferenz wurde immer wieder von Erleichterungen für den Konstrukteur bei Routineaufgaben gesprochen. Ein Beispiel hierfür sind etwa Bohrungen auf Teilen oder Komponenten, die vom Konstrukteur immer wieder neu berücksichtigt werden müssen, obwohl sie sich nur wenig unterscheiden. Hier kann die KI sehr effektiv unterstützen, indem sie bisherige Konstruktionen analysiert, ihre Schlüsse daraus zieht und die Bohrungen bei neuen – ähnlichen Konstruktionen – selbständig platziert.

Deutlich anspruchsvoller ist „Generatives Design“. Es basiert auf KI und nutzt Konstruktionsparameter wie Gewicht, Festigkeit des Materials und festgelegte Herstellungsmethoden, um für den Ingenieur mehrere Lösungsansätze zu generieren. Der Konstrukteur wird so nicht nur von Routinearbeiten entlastet, der Rechner schlägt ihm auch Design- und Fertigungsvarianten vor, die er bei Bedarf verändern kann.

Das Generative Design ermöglicht dem Anwender von Anfang an die bevorzugten Fertigungsprozesse – sowohl subtraktive als auch additive Verfahren – auszuwählen. Dabei werden alle im Konstruktionsprozess definierten Vorgaben wie Material oder Gewicht berücksichtigt. Aufwändige Designentwürfe sowie zeitintensive Simulationsstudien sollen so reduziert werden beziehungsweise ganz entfallen. Konstrukteure und Ingenieure sollen damit solide und detaillierte Lösungen erhalten. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die gewählte Version mit den zur Verfügung stehenden Maschinen herstellbar ist.

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KI und ML: viele Möglichkeiten

Solidworks-CEO Manish Kumar gab im Interview einen umfassenden Überblick, wie man mit dem Thema KI und ML und dem Hype um Chat GPT umgeht. Im Bereich Machine Learning setzt man bei Dassault Systèmes auf die Software Netvibes. Sie steht für „Information Intelligence“ und ermöglicht es Unternehmen, große Datenmengen zu sammeln, abzugleichen und anzureichern – egal ob intern oder extern, strukturiert oder unstrukturiert, einfach oder komplex, in Echtzeit oder archiviert – und diese Informationen den Nutzern in hochwertigen Anwendungen bereitzustellen. Damit wird es beispielsweise möglich, bereits in der Konzeptionsphase der Produktentwicklung virtuelle Konstruktionsmodelle und Simulationen für das iterative Design einzusetzen.

Mit diesen Technologien „können Millionen von Designoptionen im Handumdrehen durchgespielt werden, wobei automatisch Empfehlungen für optimale Lösungen auf der Grundlage mehrerer Kriterien wie Kosten, Nachhaltigkeit, Zeit oder gesetzliche Anforderungen generiert werden“, heißt es. KI und ML sind auch in den frühesten Phasen der Ideenfindung von Nutzen. Sie werden in kognitiven Suchsystemen eingesetzt, um Designern bei der Erkundung bestehender Designkonzepte über Text- und Bildsuchen zu helfen. Und sie können Designern helfen, die Kundennachfrage durch die Analyse von Quellen wie sozialen Medien oder internen Kundenfeedback-Systemen zu verstehen.

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