Was ist virtuelle Fertigung?
Bei der virtuellen Fertigung werden simulierte Fertigungsprozesse und Computermodelle verwendet. Diese Komponenten können in der Regel bei der Herstellung und dem Design der hergestellten Produkte hilfreich sein. Ein virtueller Hersteller fügt normalerweise während der Produktion eine analytische Simulation hinzu, um ein höheres Maß an Vertrauen in den Gesamtprozess zu gewährleisten.
Bevor es die virtuelle Fertigung gab, konzentrierte sich die Designtechnologie mehr auf das Konzept als auf das Funktionale. Mithilfe der Virtual-Reality-Fertigung können Designer jetzt ein dreidimensionales (3-D) Modell eines Produkts erstellen und anschließend die Effizienz seiner Leistung virtuell testen. Aufgrund ihrer virtuellen Natur können Unternehmen mit dieser Form der Herstellung in der Regel weniger Geld für Materialien, Garantien und Produktionskosten ausgeben.
Beispielsweise kann ein Autohersteller mithilfe der virtuellen Fertigung eine Komponente für einen Automotor entwerfen. Geld kann gespart werden, da zu Testzwecken keine tatsächlichen Bauteile konstruiert werden müssen. Mit der Software kann der Hersteller die Komponente auf maximale Energieeffizienz testen. Dies kann wiederum die Kosten senken, die erforderlich wären, um das Fahrzeug als fertiges Produkt zu betreiben, sowie die Auswirkungen, die das Fahrzeug auf die Umwelt haben könnte.
In der Regel müssen Unternehmen ihre Produkte optimieren, bevor sie zum Kauf freigegeben werden. Um eine möglichst effiziente Optimierung zu erreichen, müssen Unternehmen in der Regel die Faktoren perfektionieren, die eine wichtige Rolle für die Produktrentabilität spielen. Diese Faktoren können die endgültige Form, Haltbarkeit, Herstellbarkeit, dauerhafte Beanspruchung und die Gesamtlebensdauer der Produkte umfassen.
Ein weiterer wichtiger Faktor für den Produktionserfolg eines Unternehmens ist in der Regel die Zeiteffizienz. Ursprünglich vertrauten Unternehmen auf die Verbesserung der physischen Prototypen von Produkten, deren Herstellung und Umbau einige Zeit in Anspruch nahm. Virtuelle Fertigungssoftware wurde unter Berücksichtigung der Zeiteffizienz entwickelt. Mit dieser Technologie können Designer wichtige Details schneller ändern und das Produkt schneller auf den Markt bringen.
Die Software für die Finite-Elemente-Analyse (FEA) implementiert die Technologie, die die Optimierung und Zeiteffizienz ermöglicht, auf der die virtuelle Fertigung basiert. Konstrukteure und Ingenieure verwenden 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, für die FEA entwickelt wurde, zählen der Flüssigkeitsstrom, die Wärmeübertragung und der Elektromagnetismus.
Theoretisch gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Produkttypen, für die die FEA-Technologie für die virtuelle Fertigung verwendet werden kann. Solange es entworfen werden kann, kann ein entsprechendes Modell hergestellt werden. Dies wird durch die Tatsache belegt, dass es ursprünglich nur in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Autoindustrie verwendet wurde, seitdem jedoch auf fast alle Branchen ausgeweitet wurde.