Videobeispiel für eine geometrisch nicht lineare Studie

11. März 2014 <-- Claudia Quack -->

Nicht jedes Beispiel, das im Lieferumfang von SolidWorks Simulation bzw. Simulation Premium enthalten ist, ist so selbsterklärend oder didaktisch aufbereitet, dass sich dem interessierten Anwender Sinn und Nutzen der vorgestellten Vorgehensweise so ohne weiteres erschließen. Zumindest in meinen Augen ist das so! Wir haben dieses Manko deshalb mal zum Anlass genommen, um ein solches Beispiel im Rahmen eines Videos darzustellen und einige zusätzliche Informationen zu den Eingaben zu machen.

Die Aufgabenstellung mit dem Kunststoffverschluss scheint mir auch nicht schlecht dafür geeignet, um, ergänzend zu den Erläuterungen in einer unserer letzten Beiträge zum Thema linear oder nicht linear,was es mit der sog. Pseudozeit bei nicht linearen Studien auf sich hat.

In vorliegenden Beispiel ist nicht so sehr die Höhe der Materialbeanspruchung das Problem, sondern vielmehr die Relativbewegung der Bauteile untereinander und das zusätzlich auftretende Kontaktproblem. Der eine Hälfte des Verschlusses muss zunächst verschoben werden bis es zum Eingriff kommt und gleitet dann anschließend an der Führungsschiene entlang bis sie schließlich einrastet. Tendenziell eher ein kinematisches Problem, also etwas für Motion. Lieder falsch gedacht, da der Verschlussarm elastisch nach unten gebogen wird. Motion betrachtet aber von Haus aus nur die Kinematik starrer Körper. Zwar können auch Federn und Dämpfer eingebaut werden, aber eigenelastische Bauteile sind nicht zulässig. Standard Simulation mit linearem Ansatz kann aber mit so großen Verfahrwegen nicht umgehen. Hier muss nämlich kontinuierlich die Steifigkeitsmatrix aktualisiert werden, ähnlich wie es bei einem Problem mit einem nicht linearen Materialverhalten ist.
Ein rechentechnisches Dilemma, das geradezu nach einer nicht linearen Umsetzung ruft.

Eine wichtige Anmerkung noch zum Schluss:Das Beispiel ist bei SolidWorks schon sehr lange verfügbar und kann sogar Modell mit allen erforderlichen Eingaben für die FEM Studie geladen werden und ausgeführt werden. Dumm nur, dass zwischenzeitlich die Materialbibliothek geändert wurde. Wenn Sie also die Studie selbst erstellen und alles neu eingeben, kommen Sie zu anderen Ergebnissen, weil die Werte für E-Modul und Fließgrenze mittlerweile geändert wurden. Sie können diese jedoch aus der vorhandenen Studie nicht so einfach übernehmen. Deshalb haben wir das für Sie übernommen und im Video nochmal dargestellt. Also legen Sie zunächst ein benutzerdefiniertes “Acryl” an mit diesen Werten und dann klappt es auch mit den Ergebnissen.

Was leistet ein Konfigurator im Zusammenspiel mit CAD

11. März 2014 <-- Volker Krämer -->

Meiner Meinung nach stellt ein Konfigurator  – in Verbindung mit einem CAD System – die konsequente Fortschreibung des parametrischen Ansatzes in einem Modellentwurf dar. Mit der Einführung des parametrischen Modellierens bzw. Konstruierens wurde im Gegensatz zu dem früher üblichen reinen “Zeichnungserstellen” die Chance eröffnet nicht nur ein einziges kunden- oder auftragsbezogenes Dokument zu generieren, sondern gleich eine komplette Produktfamilie zu entwerfen.  Werden die Parameter nur geschickt genug gewählt, kann man aus einem einzigen Basisentwurf gleich eine ganze Bandbreite unterschiedlicher Varianten generieren.

Moderne CAD Systeme wie SolidWorks (und andere) kommen daher mit einer Reihe von Zusatzfunktionen daher, die eine weitergehende Nutzbarmachung der vorhandenen Parametrik (bzw. der vorhandenen Featurestruktur) zum Ziel haben. Zu nennen wären hier etwa die Möglichkeit, Parameter über benutzerdefinierte Gleichungen zu beeinflussen oder mittels Tabellen zu steuern oder ganze Varianten in Form von so genannten Konfigurationen zu bündeln. Wer davon aber öfter und  intensiver Gebrauch gemacht hat, wird sicher auch festgestellt haben, dass das Ganze durchaus seine Grenze hat und/oder Konfigurationen nicht in jedem Fall der Weisheit letzter Schluss sind. Übertreibt man es mit Gleichungen und Tabellen zu sehr, schafft man sich ein unter Umständen nicht mehr vernünftig  handelbares Modell, das im ungünstigen Fall sogar mal komplett über den Jordan gehen kann. Das Ganze zu dokumentieren oder transparent zu  gestalten, wird im Laufe der Zeit zunehmend schwieriger und aufwendiger. Auch mögen Datenbanksysteme Bauteile oder Baugruppen  mit vielen darin enthaltenen Konfigurationen gar nicht so gern, da sich hier Eineindeutigkeit – sprich ein Datensatz gehört zu einem Dokument – nicht abbilden lässt. Das führt häufig zu Problemen beim Änderungsdienst – (Indexierung, Revision, Freigabe etc.) , bei der Rückverfolgbarkeit, usw.

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Viel vernünftiger wäre es doch, wenn man Parametrisches Regelwerk, Eingabekontrolle und Plausibilitätsabfragen vom Modell (respektive Zeichnung) abkoppeln könnte. Genau an dieser Stelle steigen die so genannten Produktkonfiguratoren ein. Sie verwalten das Regelwerk, in ihnen erfolgt die Benutzerführung mit allen erforderlichen Eingabebeschränkungen und -kontrolle, sie kümmern sich um notwendige Plausibilitätschecks und vielem mehr und generieren so eine in sich stimmige  Modellparametrik. Diese wird dann in einem abschließenden Schritt auf ein unveränderliches Basis- oder Mutterdokument angewandt und generieren daraus bei Bedarf einen vollkommen eigenständigen und unabhängigen  Satz an Dokumenten (Modelle, Fertigungszeichnungen, Stücklisten, ..). Letzterer kann dann problemlos auftrags- oder kundenbezogen weiterbearbeitet und/oder verwaltet werden.

Nichts anderes tun etwa auch die uns allen bekannten Produktkonfiguratoren mancher Automobilhersteller. Dort werden wir über verschiedene, aufeinander aufbauenden Stufen mit diversen Auswahlregeln zu unserem Wunschfahrzeug geführt. Am Ende stehen zwar nicht das 3D CAD Modell und die zugehörigen Konstruktionszeichnungen, dafür aber die Ausstattungsliste mit den jeweiligen Preisen in Form eines Angebotes. Oft lassen sich diese nicht nur ausdrucken, sondern auch abspeichern, um sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufrufen und gegebenenfalls ändern zu können.

Ein CAD gekoppelter Konfigurator kann das genauso gut. Gerade für Unternehmen mit kunden- oder auftragsbezogener Konstruktion lassen sich hier enorme Synergien heben. Wie oft müssen von der ersten Anfrage über das Angebot bis hin zum Auftrag verschiedene Dokumente immer und immer wieder an die sich ändernden Kundenwünsche angepasst werden. Wer einen Konfigurator einsetzen kann und einsetzt, ist da fein raus. Einfach den Konfigurationsfile öffnen, die erforderlichen Änderungen eingeben, abspeichern und den Konfigurator die Dokumente erzeugen lassen fertig!

Werfen Sie einfach einen Blick auf das Video oder rufen Sie mich an und lassen sich im Rahmen einer Websession vorführen, was ein solches Tool alles für Sie leisten kann