Fallbeispiel: Hidden Champion nutzt Generatives Design

Die TREND-REPORT-Redaktion sprach mit Karl Osti, Industry Manager – Manufacturing bei Autodesk. Gemeinsam mit dem Unternehmen Claudius Peters, einem Mittelständler aus dem Maschinen- und Anlagenbau, geht man die Herausforderungen der Digitalisierung an. Karl Osti zeigt darüber hinaus im Gespräch das enorme Potenzial generativen Designs für die Konstruktionsentwicklung auf.

Herr Osti, warum haben Sie sich im Kontext der Hannover Messe gerade das Fallbeispiel von Claudius Peters ausgesucht für Ihr Messethema und Ihre Besucher?
Claudius Peter ist das optimale Beispiel für einen Hidden Champion aus dem deutschen Mittelstand. Das Unternehmen ist auf Schüttgut- und Verfahrenstechnik spezialisiert und gilt als weltweit führender Hersteller von Ausrüstungen für Zementanlagen. Claudius Peters blickt auf eine mehr als hundertjährige Tradition zurück und muss, um am internationalen Markt weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben, kontinuierlich in Innovationen investieren und die neuen, digitalen Arbeitsweisen und Technologien erschließen.

Mit Claudius Peters können wir gleich zwei Digitalisierungsprojekte auf der Hannover Messe präsentieren. Zum einen wurde mit unserer Generativen Design-Technologie bereits ein großes Gussteil eines Klinkerkühlers um mehr als 25 Prozent im Gewicht reduziert, was wir auf der Messe ausgestellt haben. Zudem setzt Claudius Peters auf digitale Arbeitsprozesse mit unserer BIM 360 Lösung und vernetzt alle Projektpartner miteinander. Das Unternehmen zeigt, wie man die Herausforderung der Digitalisierung richtig anpacken kann, und wir freuen uns dabei Partner und Wegbegleiter zu sein.

Was sind ihrer Meinung nach die Trendthemen der Hannover Messe?
Dieses Jahr ging es stärker als in den vergangenen Jahren darum, wie der Computer bei Produktdesign und Fertigung kreativ und clever unterstützen kann. Wir zeigten Beispiele an unserem Stand, die ein menschlicher Konstrukteur alleine nicht hätte entwerfen können – allerdings ist es essenziell, dass er dem Computer genau vorgibt, welche Bauräume er nutzen darf und welche Anforderungen das fertige Teil dann erfüllen muss. Nur wenn man den Computer als Partner begreift, kann man das volle Potenzial nutzen. Mit der Leistungsfähigkeit und Geschwindigkeit der Cloud im Rücken spielt die generative Designsoftware jede geometrisch mögliche Option durch und zeigt – basierend auf Werkstoffen, Herstellungsverfahren und Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Objekts – schließlich Hunderte (wenn nicht gar Tausende) von Optionen an. Sobald Sie sich einen Überblick über die vielen verschiedenen Lösungsmöglichkeiten für ein bestimmtes Konstruktionsproblem verschafft haben, können Sie diejenigen auswählen, die am besten zu Ihrem Projekt passen.

Dabei ist es auch schon möglich die Fertigung mitzudenken. Nicht alles muss auf einem 3D-Drucker ausgegeben werden. Ein Computer kann heute schon Designs für bestimmte Fertigungsverfahren wie Fräsen optimieren.

Welches Potenzial bietet Generatives Design?
Generatives Design ist meiner Meinung nach die vielversprechendste Entwicklung in der Fertigungsindustrie der vergangenen 20 Jahre.
Häufig wird Generatives Design mit einer anderen Technologie gleichgesetzt, der Topologieoptimierung. Dabei handelt es sich zweifelsohne um ein wichtiges Verfahren, doch damit wird nur ein kleiner Teil der unzähligen Möglichkeiten abgedeckt, die Generatives Design mit sich bringt. Wer das eine mit dem anderen verwechselt, verkennt leicht das richtungsweisende Potenzial des Generativen Designs.

Grob gesagt nimmt man bei der Topologieoptimierung eine vorhandene, auf herkömmliche Weise erstellte Konstruktion als Grundlage und wendet darauf in der Folge einen Algorithmus an, um sie zu „optimieren“. Sie wird vor allem eingesetzt, um ein bestimmtes Material aus einer Konstruktion zu isolieren und wiederholt Simulationen zu unterziehen, um so die leichteste Variante zu bestimmen, die noch die Mindestanforderungen erfüllt. Damit ist sie ein nützliches Verfahren für die Gewichtsreduzierung bestehender Konstruktionen, eignet sich jedoch nicht für die Suche nach alternativen Lösungsmöglichkeiten und Herangehensweisen. Topologieoptimierung ist eben nicht gleich Generatives Design.

Im Gegensatz dazu kommt Generatives Design bei der Festlegung der geometrischen Eigenschaften einer Konstruktion ganz ohne Annahmen aus. Im Prinzip sagen Sie Ihrem Computer: „Ich kenne die Lösung nicht, aber ich kann das Problem umreißen.“ Bei diesem Prozess stecken Sie zunächst alle Randbedingungen ab (zum Beispiel Lasten oder Befestigungspunkte) und legen die gewünschten Kriterien fest (zum Beispiel Gewicht, Sicherheitsanforderungen, Fertigungsverfahren).

Ob bewusst oder nicht – Ingenieurinnen und Ingenieure neigen dazu, fertigungsbedingte Einschränkungen in ihre Entwürfe mit einzukalkulieren. Diese Voreingenommenheit ist dem Computer hingegen völlig fremd, sodass er mit Konstruktionslösungen aufwarten kann, die einem Menschen nie in den Sinn kämen.

Weitere Informationen unter:
https://autode.sk/GenerativeDesignBeispiele

Lesen Sie hier das Interview mit Thomas Nagel, CDO bei Claudius Peters

CC BY-SA 4.0 DE

Sie dürfen:

Teilen — das Material in jedwedem Format oder Medium vervielfältigen und weiterverbreiten
Bearbeiten — das Material remixen, verändern und darauf aufbauen und zwar für beliebige Zwecke, sogar kommerziell.
Der Lizenzgeber kann diese Freiheiten nicht widerrufen solange Sie sich an die Lizenzbedingungen halten.
Bitte berücksichtigen Sie, dass die im Beitrag enthaltenen Bild- und Mediendateien zusätzliche Urheberrechte enthalten.

Unter den folgenden Bedingungen:

Namensnennung — Sie müssen angemessene Urheber- und Rechteangaben machen, einen Link zur Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Diese Angaben dürfen in jeder angemessenen Art und Weise gemacht werden, allerdings nicht so, dass der Eindruck entsteht, der Lizenzgeber unterstütze gerade Sie oder Ihre Nutzung besonders.
Weitergabe unter gleichen Bedingungen — Wenn Sie das Material remixen, verändern oder anderweitig direkt darauf aufbauen, dürfen Sie Ihre Beiträge nur unter derselben Lizenz wie das Original verbreiten.