Determinismus statt Black Box.
Der KI-Agent rechnet nicht selbst, er erzeugt ein Eingabeskript für den Solver. Jeder Lauf ist deterministisch, reproduzierbar und als Workspace herunterladbar, auch Jahre später.
Vier Schritte, ein nachvollziehbarer Weg.
Zwischen der Frage „Hält das Bauteil?“ und dem Bericht liegen vier klar getrennte Schritte. Jeder hat genau eine Aufgabe, und jeder hinterlässt eine Spur, die sich prüfen lässt.
KI-Agent
Übersetzt Bauteil, Material, Lagerung und Lasten aus Alltagssprache in ein vollständiges Setup. Fragt nach, wo Angaben fehlen, und markiert die betroffenen Flächen am Modell.
BeispielSetup„Fest eingespannt am Flansch, 2 kN auf die Stirnfläche“ wird zu Randbedingungen an konkreten Flächen.
Eingabeskript
Eine Simulation wird durch ein Python-Skript beschrieben, das den Solver bedient. Der Agent rechnet nicht, er schreibt. Das Skript ist die vollständige, reproduzierbare Beschreibung dessen, was gerechnet wird.
BeispielSkriptMaterial, Netzvorgaben, Lastfälle und Zielgenauigkeit stehen im Klartext, nicht in einer Datenbank.
Solver
Der eigenentwickelte FEM-Solver rechnet und verfeinert serverseitig im Container; das Netz liefert der markterprobte Simmetrix-Mesher, fest in den Rechenweg integriert. Gleiche Eingabe, gleiches Ergebnis, auf jeder Maschine.
BeispielRechenlaufEine Konvergenzstudie läuft ohne Zutun, bis die vorgegebene Zielgenauigkeit erreicht ist.
Bericht
Annahmen, Netzstatistiken, Solver-Einstellungen und Ergebnisse landen in einem Bericht, der für Prüfung und Freigabe im Team gebaut ist. Der komplette Workspace bleibt herunterladbar.
BeispielBerichtEin Simulationsexperte sieht auf einen Blick, welche Lagerung angenommen wurde.
Drei Grundentscheidungen.
Agent-nativ von Grund auf.
Andere setzen Assistenten auf gewachsene Oberflächen. Bei Dr.Q wurde der Solver von Anfang an für die Steuerung durch Agenten gebaut; der KI-Agent kennt jede Funktion.
Eingebaute Guardrails.
Der Solver erkennt typische Nutzerfehler, prüft Plausibilität und fährt automatische Konvergenzstudien. Annahmen, Netz und Einstellungen stehen im Bericht.
Was der Solver versteht.
Der Umfang heute, konkret. Die ersten sechs Zeilen sind im Produkt verfügbar; die siebte zeigt, was in Arbeit ist.
Geometrie und Netz
Bauteile kommen als STEP-Datei in den Browser. Die automatisierte Vernetzung erzeugt Volumennetze aus Tetraedern, linear oder quadratisch. Die Netzfeinheit hat drei Modi: physikalisch-adaptiv über die Konvergenzstudie, geometriegetrieben aus den CAD-Merkmalen oder als eigene Größenkarte. Die Netzqualität wird je Element geprüft und automatisch optimiert.
- Import: STEP
- Elemente: Tetraeder, linear und quadratisch
- Netzfeinheit: physikalisch-adaptiv (Konvergenzstudie), geometriegetrieben (CAD-Merkmale) oder als manuelle Karte
- Netzqualität: je Element geprüft und automatisch optimiert
Material
Linear-elastisches, isotropes Materialverhalten, dazu plastisches Verhalten mit isotroper Verfestigung und viskoelastisches Verhalten. Kennwerte sind E-Modul, Querkontraktionszahl, Dichte und die modellspezifischen Parameter, dazu der Wärmeausdehnungskoeffizient. Das integrierte Einheitensystem rechnet Eingaben intern um, so dass N und kN oder mm und m nicht durcheinandergeraten.
- Modelle: linear-elastisch, plastisch (isotrope Verfestigung), viskoelastisch
- Kennwerte: E-Modul, Querkontraktionszahl, Dichte, modellspezifische Parameter
- Wärmeausdehnungskoeffizient für Temperaturlasten (Umrechnung erfolgt intern)
- Einheiten: geprüft und umgerechnet, nicht angenommen
Lagerung und Kontakt
Feste Einspannungen und vorgegebene Verschiebungen je Richtung, Normalenlagerung für Symmetrie und Gleitlager, Stabilisierungsfedern für schwach gelagerte Bauteile, jeweils an Flächen des CAD-Modells. Baugruppen rechnen mit Kontakt zwischen den Bauteilen: verklebt, reibungsfrei oder reibungsbehaftet.
- Feste Einspannung und vorgegebene Verschiebung je Achse
- Normalenlagerung (Symmetrie, Gleitlager)
- Stabilisierungsfedern
- Kontakt: verklebt, reibungsfrei, rau, reibungsbehaftet
Lasten und Lastfälle
Kräfte, Drücke einschließlich Innendruck, Momente, Fernkräfte, Trägheitskräfte (Eigengewicht, Beschleunigung, Fliehkraft), Temperaturlasten sowie Schraubenvorspannung und Niete. Mehrere Lastfälle rechnen auf demselben Netz.
- Kraft, Flächenlast, Moment, Fernkraft
- Druck und Innendruck
- Trägheitskräfte: Eigengewicht, Beschleunigung, Fliehkraft
- Temperaturlast, Schraubenvorspannung, Niete
- Mehrere Lastfälle auf einem Netz
Lösungsmodi
Neben der statischen Strukturanalyse rechnet der Solver drei weitere Lösungsmodi und koppelt sie, wo es fachlich Sinn ergibt.
- Statische Strukturanalyse: linear-statisch, plastisch, Kontakt
- Geometrische Nichtlinearität wird automatisch erkannt und berücksichtigt
- Thermik: Wärmeleitung
- Modalanalyse: Eigenfrequenzen und Resonanzverhalten
- Beulen und Knicken: geometrische Eigenwertanalyse
- Kopplungen: Wärmeleitung → Strukturanalyse, Strukturanalyse → Modal / Beulen
Ergebnisse
Verschiebungen als Komponenten und Betrag, Vergleichsspannungen und Dehnungen nach von Mises, Tresca und Rankine, plastische Dehnung, Reaktionskräfte, die Sicherheit gegen die Streckgrenze sowie gegen Beulen und Knicken. Dazu zwei Größen, die sonst selten jemand zeigt: die Elementqualität und der geschätzte Diskretisierungsfehler des Netzes.
- Verschiebung: x, y, z und Betrag
- Spannung und Dehnung: von Mises, Tresca, Rankine; plastische Dehnung
- Reaktionskräfte je Lagerung
- Sicherheit gegen die Streckgrenze
- Sicherheit gegen Beulen und Knicken durch geometrische Eigenwertanalyse
- Rutschsicherheit
- Elementqualität und geschätzter Netzfehler
Was als Nächstes kommt
Beschrieben wird eine Fähigkeit hier erst, wenn sie produktiv verfügbar und fachlich freigegeben ist. In Arbeit oder in der Freigabe:
In Arbeit
- Balken- und Schalenelemente aus der CAD-Vernetzung
- Dynamischer Festigkeitsnachweis
- Nichtlineare Randbedingungen
Der Rechenweg im Detail.
Sechs Mechanismen, die im Hintergrund laufen. Keiner davon ist Magie, jeder ist dokumentiert.
- Automatisierte Vernetzung
- Aus der CAD-Geometrie entsteht ohne Handarbeit ein Volumennetz. Vernetzt wird mit dem markterprobten Simmetrix-Mesher, fest in den Rechenweg integriert; Elementqualität und Geometrietreue werden je Element geprüft und automatisch optimiert, bevor gerechnet wird. Die Netzfeinheit ist kein Bauchgefühl, sondern eine Vorgabe der Konvergenzstudie. Wenn ein Element trotzdem nicht vernetzbar ist, macht Dr.Q die Stelle sichtbar, statt den Lauf ohne Erklärung abzubrechen.
- Netz, zur Bohrung hin verfeinert
- Adaptive Konvergenzstudie
- Ein einzelnes Netz beweist nichts. Der Solver rechnet eine Folge zunehmend feinerer Netze, vergleicht die Zielgrößen und schätzt den verbleibenden Diskretisierungsfehler: bei Spannungen aus den Residuen des Netzes, bei Verformungen aus der Verfeinerungsfolge. Verfeinert wird dort, wo der Fehler sitzt. Die Studie endet, wenn die vorgegebene Zielgenauigkeit erreicht ist, und der Bericht zeigt den Verlauf.
- Fehlerschätzung je Netzstufe
- Zielgenauigkeit als Eingabe
- Statt Elementgrößen vorzugeben, wird eine Zielgenauigkeit für die relevanten Ergebnisgrößen festgelegt, etwa für die Vergleichsspannung. Das ist eine Anweisung an den Solver, wie genau gerechnet werden soll, kein Versprechen über das Bauteil. Die Bewertung des Ergebnisses bleibt beim Ingenieur.
- Eine Eingabe, das Netz folgt
- Ein Skript, kein Klickpfad
- Eine Simulation wird durch ein Python-Skript beschrieben, das den Solver bedient. Kein Zustand versteckt sich in einer Oberfläche; das Skript enthält alles, was der Solver wissen muss. Wer es liest, weiß, was gerechnet wurde. Wer es erneut ausführt, bekommt dasselbe reproduzierbare Ergebnis.
study = ConvergenceStudy( geometry_file_path, {0: steel})fixed_bc = DeflectionBc()force_bc = ForceBc()force_bc.force_vector = Vector3( Force.zero(), Force(2000.0, ForceUnit.N), Force.zero())study.boundary_conditions = [ fixed_bc, force_bc]study.questions = [Question( SolutionQuantity.VonMisesStress, Aggregation.Max, relative_error)]
Eingabeskript, Beispiel- Lastfälle auf einem Netz
- Mehrere Lastfälle rechnen auf demselben Netz. Die LU-Zerlegung der Gleichungssystemmatrix wird wiederverwendet, nur die rechte Seite ändert sich. Ein zusätzlicher Lastfall kostet rund 2 Prozent der Rechenzeit, weil die Zerlegung wiederverwendet wird. Alle Fälle bleiben vergleichbar, weil sie auf identischer Diskretisierung beruhen.
- Einzelfälle, ein Netz
- Reproduzierbar, auch in Jahren
- Eingabeskript, Netzstatistiken, Einstellungen und Ergebnisse gehören zusammen und bleiben zusammen. Der Workspace ist als Ganzes herunterladbar. Eine Nachfrage im Reklamationsfall oder ein Audit trifft damit nicht auf Screenshots, sondern auf den vollständigen Rechenweg.
- Workspace-Archiv, Beispiel
Gerechnet in der Cloud, angezeigt im Browser.
Der Browser zeigt Modell, Gespräch und Ergebnis. Gerechnet wird serverseitig: jeder Lauf in einem Worker-Container mit der Rechenleistung, die das Modell braucht. Die Hardware richtet sich nach der Simulation, nicht umgekehrt. Keine Installation, kein Lizenzserver, keine Workstation, die nachts durchläuft.
- Browser: Modell, Setup und Bericht, ohne Installation
- Worker-Container serverseitig: isoliert, skalierbar, reproduzierbar
- Private Cloud auf der Kunden-IT auf Anfrage
Wie wir bauen.
Vier Grundsätze, an denen Entscheidungen im Solver und im Produkt gemessen werden.
Nachvollziehbarkeitstatt Geschwindigkeit
Ein schnelles Ergebnis ohne prüfbaren Weg ist kein Ergebnis. Jeder Lauf muss von einem Simulationsexperten nachgerechnet werden können.
Determinismusstatt Magie
Die KI schreibt das Setup, die Physik rechnet der Solver. Gleiche Eingabe, gleiches Ergebnis, ohne Ausnahme.
Ergänzenstatt Ersetzen
Dr.Q nimmt dem Simulationsteam die Routine ab, nicht die Verantwortung. Die harten Fälle bleiben bei den Experten, die Freigabe beim Ingenieur.
Beweisestatt Behauptungen
Kein Ergebnis wird als richtig erklärt. Annahmen, Netz und Konvergenzverlauf stehen im Bericht, damit jede Zahl überprüfbar ist.
Validiert an Referenzfällen mit bekannter Lösung.
Ein Beispiel aus dem Referenzsatz, an dem der Solver gemessen wird, und der Wert, den er treffen muss.
Wellenabsatz unter Zug.
Der Wellenabsatz ist ein klassischer Referenzfall: Die Spannungsüberhöhung am Übergang ist als Formzahl tabelliert, die Kerbspannung am Übergang hat also schon vor der Rechnung einen Sollwert. Dr.Q rechnet den Absatz wie jedes andere Bauteil, mit automatisiertem Meshing und automatischer Konvergenzstudie. Mit jeder Netzstufe nähert sich die Kerbspannung dem Tabellenwert und bleibt dort, und der Bericht zeigt diesen Verlauf. Solche Fälle bilden den Referenzsatz, an dem der Solver geprüft wird.
- Fall: Wellenabsatz unter Zug
- Referenz: Formzahl aus dem Tabellenwerk
- Prüfgröße: Kerbspannung am Absatz
- Kriterium: Konvergenz auf den Referenzwert
Heute: Strukturmechanik und Wärmeleitung auf Volumenmodellen.
Dr.Q rechnet Strukturmechanik und Wärmeleitung auf Volumenmodellen für Maschinenbau-Komponenten und Baugruppen: statische Festigkeit linear und mit Plastizität, Festigkeitsprüfung gegen die Streckgrenze mit Sicherheitsfaktor, große Verformungen, Kontakt verklebt, abhebend und gleitend, mit und ohne Reibung, Verbindungen mit vorgespannten Schrauben, Nieten und Klebungen, Eigenfrequenzen und Knicken für Einzelteile, Wärmeleitung stationär und instationär mit Wärmedehnung und thermischen Spannungen sowie viskoelastisches Kriechen und Relaxation für Elastomere und Kunststoffe. Formale Normnachweise liefert der Bericht-Service als statischen FKM-Nachweis.
Mehr als 40 Kundenprojekte wurden mit dem eigenen Rechenkern gerechnet.