Virtuelle Fertigung erklärt:Design und Produktion durch Simulation verbessern

Bei der virtuellen Fertigung kommen simulierte Fertigungsprozesse und Computermodelle zum Einsatz. Diese Komponenten können typischerweise bei der Produktion und dem Design der hergestellten Produkte hilfreich sein. Ein virtueller Hersteller fügt normalerweise während der Produktion eine analytische Simulation hinzu, um ein größeres Maß an Vertrauen in den Gesamtprozess zu gewährleisten.

Bevor es die virtuelle Fertigung gab, konzentrierte sich die Designtechnologie mehr auf das Konzeptuelle als auf das Funktionale. Mithilfe der Virtual-Reality-Fertigung können Designer nun ein dreidimensionales (3D-)Modell eines Produkts erstellen und anschließend die Effizienz seiner Leistung virtuell testen. Aufgrund ihres virtuellen Charakters ermöglicht diese Form der Fertigung den Unternehmen in der Regel, den Geldbetrag zu senken, den sie für Materialien, Garantien und Produktionskosten ausgeben.

Beispielsweise könnte ein Automobilhersteller die virtuelle Fertigung nutzen, um eine Komponente für einen Automotor zu entwerfen. Es kann Geld gespart werden, da für Testzwecke keine eigentlichen Bauteile konstruiert werden müssen. Die Software ermöglicht es dem Hersteller, die Komponente auf maximale Energieeffizienz zu testen. Dadurch können wiederum die Kosten gesenkt werden, die für den Betrieb des Fahrzeugs als fertiges Produkt anfallen würden, und die Auswirkungen, die das Fahrzeug auf die Umwelt haben könnte, verringert werden.

Unternehmen müssen ihre Produkte in der Regel optimieren, bevor sie sie zum Kauf freigeben. Um eine möglichst effiziente Optimierung umzusetzen, müssen Unternehmen in der Regel die Faktoren perfektionieren, die für die Produktrentabilität eine wesentliche Rolle spielen. Zu diesen Faktoren können die endgültige Form, die Haltbarkeit, die Herstellbarkeit, das Dauerbelastungsniveau und die Gesamtlebensdauer der Produkte gehören.

Ein weiterer wichtiger Teil des Produktionserfolgs eines Unternehmens ist normalerweise die Zeiteffizienz. Ursprünglich verließen sich Unternehmen auf die Verbesserung physischer Prototypen von Produkten, deren Bau und Umbau Zeit in Anspruch nahm. Virtuelle Fertigungssoftware ist auf Zeiteffizienz ausgelegt. Diese Technologie ermöglicht es Designern, wichtige Details schneller zu ändern und trägt so dazu bei, das Produkt schneller auf den Markt zu bringen.

Software zur Finite-Elemente-Analyse (FEA) implementiert die Technologie, die die Optimierung und Zeiteffizienz ermöglicht, auf der die virtuelle Fertigung basiert. Designer und Ingenieure nutzen FEA, um das Verhalten verschiedener Strukturen zu simulieren, Änderungen an Konstruktionen vorzunehmen und zu sehen, wie sich diese Änderungen auf Produkte auswirken. Zu den technischen Problemen, die FEA lösen soll, gehören Flüssigkeitsströmung, Wärmeübertragung und Elektromagnetismus.

Theoretisch gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Produkttypen, für die die FEA-Technologie für die virtuelle Fertigung eingesetzt werden kann. Solange es entworfen werden kann, kann ein entsprechendes Modell erstellt werden. Dies wird durch die Tatsache belegt, dass es ursprünglich nur in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Automobilindustrie genutzt wurde, es sich jedoch inzwischen auf fast alle Industriezweige ausgeweitet hat.

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