3D-Simulation

3D-Simulation

Physikalische Prozesse
und Produkte virtuell abbilden

3D-Simulation in der digitalen Produktentwicklung

Grundlagen, Anwendungen und individuelle Lösungen

Die 3D-Simulation spielt eine zentrale Rolle in der digitalen Produktentwicklung, indem mit spezialisierter Software detaillierte, computergestützte Modelle erstellt werden, die Produkte in verschiedenen Entwicklungsstadien darstellen. Diese Technologie ermöglicht es, Konzepte schnell zu visualisieren, interaktiv zu testen und zu optimieren, bevor physische Prototypen erstellt werden. Das spart Zeit sowie Kosten und verbessert die Produktqualität.

Grundlagen der 3D-Simulation

3D-Simulation bezieht sich auf die virtuelle Nachbildung von physikalischen Prozessen und Produkten. Sie unterscheidet sich von der 3D-Modellierung, die lediglich statische 3D-Objekte erstellt, indem sie dynamische Interaktionen und Verhaltensweisen simuliert.

Anwendung der 3D-Simulation in der digitalen Produktentwicklung

Die 3D-Simulation bietet zahlreiche Vorteile:

  • Fehlerreduktion: frühzeitige Erkennung von Problemen im Entwicklungsprozess
  • Kostenersparnis: geringere Notwendigkeit für Hardware-Prototypen
  • Zeitersparnis: schnellere Iterationszyklen und Markteinführung

3D-Simulation in verschiedenen Branchen

Automobilindustrie

Der Einsatz von 3D-Simulationen dient der Optimierung von Fahrzeugdesigns und der Verbesserung der Fahrzeugsicherheit. Automobilhersteller nutzen 3D-Simulationen, um die Aerodynamik, die Strukturfestigkeit und das Crash-Verhalten ihrer Fahrzeuge unter verschiedenen Bedingungen zu testen und zu verbessern. So können sie die Effizienz der Entwicklungsprozesse steigern und die Sicherheit für Fahrer:innen erhöhen.

Luft- und Raumfahrt

In der Luft- und Raumfahrt werden 3D-Simulationen eingesetzt, um die Konstruktionen von Flugzeugen und Raumfahrzeugen zu optimieren und komplexe Flugbedingungen zu analysieren. Außerdem 3D-Simulationen in dieser Branche verwendet, um die Aerodynamik, das thermische Verhalten und die Materialbelastung der Konstruktionen unter realistischen Szenarien zu testen. Dies ermöglicht eine effiziente Entwicklung sicherer und leistungsfähiger Fluggeräte.

Konsumgüterindustrie

Durch die Simulation verschiedener Produktionsprozesse und Materialverwendungen werden Designs und Herstellungsmethoden optimiert. Konsumgüterunternehmen nutzen 3D-Simulationen auch, um die Ergonomie von Produkten zu testen und sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der Kund:innen entsprechen.

Medizintechnik

Die 3D-Simulation von medizinischen Geräten dient der Verbesserung der Patientensicherheit. Diese Simulationen unterstützen unter anderem dabei, die Funktionsweise von Implantaten und medizinischen Geräten in verschiedenen Situationen zu analysieren und anzupassen.

3D-Simulation bei der invenio Virtual Technologies

Wir bieten umfassende Lösungen für die 3D-Simulation für digitale Prototypen, digitale Zwillinge und im Industrial Metaverse.

Mit VT-DMU können wir zudem individuelle und spezielle Lösungen für die 3D-Simulation entwickeln. Mit unseren etablierten Anwendungen erhalten Sie fertige Software-Produkte, die sofort eingesetzt werden können.

Zu den speziellen Use-Cases gehören unter anderem:

  • Montagesimulation: Simulation von Montageschritten oder Freigängigkeit von Schweißzangen
  • Virtuelle Service-Simulation: Verbesserung der Wartungs- und Serviceplanung
  • Geometrische Absicherung: Absicherung von komplexen Produkten oder Anlagen mit Quality-Monitor
  • Bewegungsfreiräume: Sicherstellung der Zugänglichkeit von Werkzeugen, z.B. für Montage und Demontage
  • Schallausbreitung: Untersuchung der Ausbreitung bzw. Verteilung von Schall
  • Füllstandsanalyse: Simulation des Gesamtvolumens, Restvolumens, der Füllstandshöhen oder des Zustands der Flüssigkeit bei Bewegung

Große OEMs nutzen unseren Quality-Monitor bereits in frühen Entwicklungsphasen für die geometrische Absicherung, um Bauteile zu optimieren und Fehlerquellen zu reduzieren. Dabei werden hochdetaillierte Simulationen erstellt, um mögliche Probleme zu identifizieren und frühzeitig Anpassungen vorzunehmen. Dies bildet den Ausgangspunkt für Crash-Simulationen, Fahrwerksanalysen, Aerodynamikberechnungen, Homologation und viele weitere Themen. Fundamental sind dabei die geometrische Stimmigkeit und das Monitoring des virtuellen Fahrzeugs.

In der Luft- und Raumfahrt wird Quality-Monitor eingesetzt, um komplexe Triebwerke geometrisch abzusichern. Unsere Lösung ermöglicht eine genaue Überprüfung und Kollisionserkennung von bis zu 60.000 Bauteilen und reduziert die Berechnungszeiten durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz erheblich. Mit Quality-Monitor konnte die Anzahl potenzieller Kollisionen von 875.000 auf 340.000 Paarungen reduziert werden, was eine Zeitersparnis von rund 40% bewirkt.

Neben Quality-Monitor bieten wir noch weitere Lösungen für die 3D-Simulation an: So kann mit der automatischen Aus- und Einbausimulation in Connect der optimale Bewegungspfad eines Bauteils oder Bauteilumfangs bestimmt werden. Unsere NX-Addons bieten allen Zulieferern der Mercedes-Benz Group AG zahlreiche weitere Features, wie Band- oder Differenzanalyse sowie verschiedene Formen der Hüllengenerierung.

Herausforderungen und Zukunftsaussichten

Technische Herausforderungen der 3D-Simulation beinhalten die Notwendigkeit leistungsstarker Hardware und komplexer Software-Lösungen. Zukunftstrends zeigen ein wachsendes Potenzial für den Einsatz in neuen Branchen und Anwendungen, wie beispielsweise in der personalisierten Medizin und dem Smart Manufacturing.

Michael Pretschuh

Michael Pretschuh zeigt Ihnen unsere Lösungen im Gespräch und geht auf Ihre Bedürfnisse ein.

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