Parametrische Design Studien

Variantenvielfalt beim Produktdesign sicher beherrschen mit 3DEXPERIENCE SIMULIA

Das Konzept der parametrischen Design Studien in der 3DEXPERIENCE Plattform revolutioniert die Art und Weise, wie Designvarianten berechnet, analysiert und optimiert werden. Diese innovative Lösung ermöglicht es Ingenieuren, mühelos und präzise eine Vielzahl von Varianten zu erforschen und dabei sowohl Zeit als auch Ressourcen zu sparen.

1. Was sind parametrische Design Studien?

Parametric Design Study ist ein leistungsstarkes Tool, das die Möglichkeit bietet, verschiedene Varianten eines Designs zu analysieren, indem Parameter automatisch variiert werden. Dies erfolgt in einer einzigen Umgebung ohne Programmieraufwand.

Die Basis dieser Lösung bildet eine Finite-Elemente Struktursimulation. Der Anwender wählt die zu untersuchenden Parameter aus und definiert ihre minimalen und maximalen Werte. Diese Parameter können sowohl aus Geometriefeatures als auch aus Simulationsmodellen stammen. Sie können auch als Variable wie Dimensionen oder Kräfte genutzt werden.

Um die Designvarianten zu optimieren, werden Ziele definiert, die auf eine oder mehrere Vorgaben abzielen. Dabei werden die Parameter ausgewählt, die das Tool automatisch anpasst. Die Zielvorgabe kann auf Grundlage verschiedener Simulationsergebnisse erfolgen, wie z. B. Verschiebungen eines bestimmten Punktes oder höchste Spannung im Modell.

Die Parametric Design Study erweitert die Simulationsmöglichkeiten in der 3DEXPERIENCE Plattform, die eine gemeinsame Umgebung für Konstruktion und Simulation bietet. Dies wird auch als MODSIM bezeichnet (=modelling and simulation).
2. Beherrschung der Variantenvielfalt

Das Angebot von Varianten oder unterschiedlichen Konfigurationen gewinnt in der Industrie zunehmend an Bedeutung und wird mehr zu einem Wettbewerbsvorteil. Dadurch ergeben sich Herausforderung, wie z.B. die Festigkeit und Performance der verschiedenen Varianten zuverlässig zu bewerten. Parametrisches Design wird dabei in vielen Unternehmen zur Grundlage für die Entwicklung unterschiedlicher Varianten.

Allerdings wird aus ökonomischen und ökologischen Gründern immer mehr auf diese Varianten verzichtet. Hier kommt die Parametric Design Study ins Spiel, indem sie Validierung und Bewertung parametrischer Konstruktionen ermöglicht.

Die Anwender der Parametric Design Study arbeiten innerhalb einer vertrauten Umgebung und wählen die Design-Variablen (Eingaben) und Antwort-Variablen (Ausgaben) aus beliebigen (Knowledgeware-) Parametern oder Simulations-Sensoren aus. Dies führt zu einer effizienten Identifizierung der besten Designs.
3. Werkzeuge zur Überprüfung des Designraumes

Die Überprüfung der Robustheit eines parametrischen Modells ist ein kritischer Schritt. Hier bietet die 3DEXPERIENCE Plattform Werkzeuge zur Überprüfung des Designraumes. Diese ermöglichen es dem Anwender, die Robustheit des Modells vor umfangreichen Untersuchungen zu bewerten.

Der Design Space Checker hilft dabei, mögliche Probleme wie regenerierbare Geometrie, gültige Finite-Elemente-Netze und sinnvolle Lasten zu identifizieren. Sobald das Modell validiert ist, können Designverbesserungsstudien gestartet werden. Die Anwendung unterstützt die Überwachung und Nachbearbeitung der Simulationsergebnisse in Echtzeit.
4. Bessere Entscheidungen durch Optimierung von Varianten

Die Identifikation vielversprechender Entwürfe ist der erste Schritt. Die Parametric Design Study ermöglicht es, Alternativen für weitere Analysen oder Dokumentation von Designentscheidungen zu generieren.

Fortschrittliche Algorithmen wie Latin Hypercube Design of Experiments, genetischer Algorithmus oder Downhill Simplex werden verwendet, um den Designraum effektiv zu erkunden und optimierte Lösungen zu finden.

Die Anwendung dieser Technologien bleibt sehr einfach, da u.a. keine Kenntnisse des Algorithmus erforderlich sind. Lediglich die Anzahl der Simulationen wird angegeben und die App bestimmt automatisch, wie die Algorithmen am besten eingesetzt werden, um das Designproblem zu lösen.

Fazit

Insgesamt ermöglicht die Parametric Design Study Designern, schneller eine breite Palette von Designvarianten zu analysieren und optimieren. Dies führt zu fundierteren Entscheidungen, verbesserten Produkten und einer besseren Beherrschung der Variantenvielfalt.

Durch die integrierten Werkzeuge zur Überprüfung des Designraumes und die Optimierung von Varianten bietet die 3DEXPERIENCE Plattform eine leistungsstarke Lösung, um innovative Designs effizient zu entwickeln und zu validieren.