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3D-CAD-Software

Der digitale Zwilling lebt

| Autor / Redakteur: Ralf Steck / Stefanie Michel

Ein Beispiel wäre ein Auto, das reduziert wird auf Komponenten wie Rad, Aufhängung oder Karosserie. Die Aufhängung verbindet die Karosserie mit dem Rad und erfüllt zusätzliche Anforderungen und Funktionen wie Lenken und Federn. Sobald für die abstrakte Komponente Karosserie eine Eigenschaft „Gewicht“ und deren Betrag definiert wird, stehen unter anderem die erforderliche Federkraft und die von der Aufhängung zu übertragenden Kräfte fest. Letztere wiederum haben direkten Einfluss auf Gestalt und Dimensionierung der Aufhängungsteile. Je mehr solcher Beziehungen definiert werden, desto flexibler werden Konstruktion und Model, desto einfacher lassen sich „Wenn-Dann“-Analysen fahren – beispielsweise welche Auswirkungen eine Erhöhung des Karosseriegewichts auf die Federung, deren Dimensionen und Auslegung hat.

Mit Simulation physikalische und chemische Abläufe vorausberechnen

Doch der digitale Zwilling geht weit über Form und Funktion hinaus. Mit dem Fortschritt der Simulationstechnologien lassen sich immer mehr physikalische und chemische Abläufe vorausberechnen. So können moderne Simulationssysteme beispielsweise Verbrennungsvorgänge in einem Motor vorausberechnen und daraus der Benzinverbrauch und die Leistung ableiten. Die Genauigkeit solcher Simulationen geht so weit, dass beispielsweise mit den Lösungen von CD-adapco der Einfluss längerkettiger Moleküle wie Propan oder Butan in minderwertigem Erdgas realitätsgetreu berücksichtigt werden kann. Dassault Systèmes arbeitet daran, aus der chemischen Zusammensetzung von Werkstoffen deren Eigenschaften berechenbar zu machen – dies eröffnet in der Zukunft die Möglichkeit, Werkstoffe für einen bestimmten Einsatzzweck zu „designen“.

Verschiedene Firmen bieten Lösungen an, mit denen sich Funkwellen berechnen lassen, was beispielsweise bei immer stärker mit Bluetooth, WLAN und anderen Funktechniken ausgerüsteten Autos, Bussen oder Zügen genutzt wird, um die Funkabdeckung auf allen Sitzplätzen zu gewährleisten. Thermische Berechnungen beispielsweise der Wirkung von Klimaanlagen oder der Wärmeabfuhr in Schaltschränken optimieren nicht nur die klimatischen Verhältnisse, sondern ermöglichen es, den Energiebedarf zu senken.

Realistisches 3D-Modell spart Kosten

Ein im wahrsten Sinn anschauliches Beispiel für die Nutzung digitaler Daten ist die Visualisierung. Nicht nur Animationen und Bilder von Dinosauriern wie im Eingangsbeispiel, sondern auch von Produkte aller Art entstehen heute am Computer und alleine auf Basis von digitalen Daten. So fährt in praktisch allen Werbevideos der Automobilindustrie ein digitales Modell, das in eine reale Szenerie hineingerechnet ist. Es wäre nicht nur teuer, einen wertvollen Prototypen und ein großes Filmteam zu der romanischen Küstenstraße zu transportieren, die per Wagen im Video entlangfahren soll. Es bietet auch der Konkurrenz und Pararazzi eine gute Gelegenheit, das neue Auto vor dem Marktstart abzulichten. Stattdessen fährt heute ein Kameramann die Straße entlang und nimmt die Fahrszene auf, das Auto wird dann „zu Hause“ am Computer hineingerechnet. Auch hier kommt es wiederum auf ein realistisches Verhalten des 3D-Modells an, um die Animation real wirken zu lassen.

Doch auch abseits der High-End-Anwendungen der Automobilindustrie kann Visualisierung Zeit und Kosten sparen: Man denke nur an den Fotografen, der wochenlang in mühseliger Kleinarbeit Fotos von Komponenten für Kataloge macht – diese Visualisierungen lassen sich heute im Batchbetrieb über das Wochenende berechnen. Änderungen erfordern keine neue Fotosession, sondern lediglich ein Geometrieupdate im Rendermodell und eine Neuberechnung. Animationen sind ein hervorragendes Medium, um dem Kunden eine technische Lösung zu präsentieren, und ein echtes Verkaufsargument. Umso besser, wenn dafür möglichst wenig Arbeit notwendig ist. Je mehr Informationen die Rendersoftware aus dem digitalen Modell übernehmen kann – neben der Geometrie beispielsweise Materialien und Kinematik – desto schneller und einfacher ist das Bild oder die Animation erstellt.

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