Autodesk Inventor Nastran / FEM / Grundlagen – Kurs

Die Weiterbildung „Autodesk Inventor Nastran / FEM / Grundlagen" führt in die Finite-Elemente-Methode (FEM) innerhalb von Autodesk Inventor ein und vermittelt den vollständigen Ablauf einer Simulation – von der Modellvorbereitung über lineare statische Analysen bis zu Modal-, Thermo- und Kontaktberechnungen. Teilnehmende lernen, CAD-Geometrien für die Berechnung aufzubereiten, geeignete Netze zu erstellen und Simulationsergebnisse fachlich korrekt zu interpretieren. Den Abschluss bildet ein eigenes FEM-Praxisprojekt, in dem die erlernten Analysearten kombiniert angewendet werden.

Die Weiterbildung ist in sieben aufeinander aufbauende Blöcke gegliedert, die vom grundlegenden FEM-Verständnis bis zu komplexen nichtlinearen Analysen und einem abschließenden Praxisprojekt reichen. Modul 1 — Einführung in Inventor Nastran und FEM: Dieser Block schafft das methodische Fundament für alle folgenden Simulationsarten.

• Grundlagen der Finite-Elemente-Methode und ihre praktische Bedeutung im Konstruktionsprozess
• Integration von Nastran in Autodesk Inventor sowie Aufbau des Simulationsmoduls
• Unterschied zwischen Inventor Simulation und Nastran In-CAD im Detail
• Ablauf einer vollständigen FEM-Analyse von der Vorbereitung über die Berechnung bis zur Auswertung
• Typische Einsatzbereiche der FEM-Simulation im Maschinen- und Anlagenbau
• Vorteile der Simulation gegenüber rein experimentellen Auslegungsmethoden

Modul 2 — Modellvorbereitung und Vernetzung: Im zweiten Block geht es um die technische Aufbereitung eines CAD-Modells für die Berechnung.

• Import und sinnvolle Vereinfachung von CAD-Geometrien für die Simulation
• Definition von Materialien, Dichte und Elastizitätsmodul
• Erstellung und Optimierung des Netzes mit Tetraeder- und Hexaeder-Elementen
• Beurteilung von Netzqualität, Konvergenzverhalten und Fehlerkontrolle
• Definition von Auflagerbedingungen, Belastungsfällen sowie Kontakt- und Verbindungselementen
• Arbeiten mit Baugruppen- und Einzelteilanalysen im Simulationskontext

Modul 3 — Lineare statische Analysen: Der dritte Block widmet sich der am häufigsten eingesetzten Analyseart im Konstruktionsalltag.

• Grundlagen der linearen Statik innerhalb von Nastran In-CAD
• Definition von Kräften, Momenten und Drucklasten für reale Bauteilbelastungen
• Berechnung von Spannungen, Deformationen und Sicherheitsfaktoren
• Beurteilung kritischer Bereiche und relevanter Nachweispunkte am Bauteil
• Ergebnisdarstellung in Diagrammen und Farbverläufen zur Visualisierung
• Kontrolle von Netzauflösung und Rechenstabilität bei statischen Berechnungen

Modul 4 — Modal- und Frequenzanalysen: Im vierten Block stehen Schwingungsverhalten und Eigenfrequenzen von Bauteilen im Fokus.

• Durchführung von Eigenfrequenz- und Modalanalysen an Bauteilen und Baugruppen
• Identifikation von Resonanzen und typischen Schwingungsformen
• Vergleich verschiedener Bauteilvarianten hinsichtlich ihres Schwingungsverhaltens
• Einfluss von Lagerungen und Massenverteilung auf die Modalergebnisse
• Interpretation der Modenformen direkt im 3D-Modell
• Ableitung konstruktiver Handlungsschritte zur gezielten Schwingungsreduzierung

Modul 5 — Thermische Analysen: Der fünfte Block erweitert die Simulation um temperaturbedingte Effekte.

• Einführung in die thermische FEM-Simulation und ihre Einsatzbereiche
• Definition von Wärmequellen, Temperaturen und Konvektionsbedingungen
• Stationäre und instationäre Temperaturanalysen im Vergleich
• Berechnung von Wärmeströmen und resultierenden Temperaturfeldern
• Kombination thermischer und mechanischer Analysen in einem Modell
• Bewertung temperaturbedingter Verformungen an Bauteilen

Modul 6 — Kontakt- und Nichtlinear-Analysen: Der sechste Block behandelt komplexere Berechnungen jenseits linearer Grundannahmen.

• Einführung in unterschiedliche Kontaktmodelle auf Flächen-, Kanten- und Punktbasis
• Definition von Reibung sowie Gleit- und Haftbedingungen zwischen Bauteilen
• Analyse nichtlinearen Materialverhaltens einschließlich plastischer Effekte
• Berechnung großer Deformationen und Durchbiegungen
• Durchführung von Stabilitäts- und Knickanalysen an schlanken Bauteilen
• Kontrolle von Berechnungsparametern und Solver-Einstellungen bei nichtlinearen Modellen

Praxis-Block — Abschlussprojekt FEM-Praxis in Inventor Nastran

• Aufbau eines vollständigen FEM-Modells ausgehend von einer realen CAD-Geometrie
• Durchführung einer linearen statischen Analyse an einem Beispielbauteil
• Erstellung und Optimierung eines Netzes mit anschließender Konvergenzprüfung
• Durchführung einer Modalanalyse zur Identifikation kritischer Eigenfrequenzen
• Simulation einer thermischen Belastung mit anschließender Verformungsanalyse
• Definition und Berechnung eines Kontaktmodells zwischen zwei Bauteilen
• Analyse nichtlinearen Materialverhaltens an einem Beispiel mit großer Deformation
• Durchführung einer Knickanalyse an einem schlanken Bauteil
• Vergleich und Bewertung der Ergebnisse aus statischer, modaler und thermischer Analyse
• Interpretation von Spannungsverläufen und Identifikation kritischer Bereiche
• Erstellung eines vollständigen Simulations- und Ergebnisberichts zum Abschlussprojekt
• Präsentation und Diskussion der Projektergebnisse inklusive Optimierungsvorschlägen

Das Abschlussprojekt führt alle zuvor vermittelten Analysearten zusammen: Die Teilnehmenden bauen ein vollständiges FEM-Modell auf, führen verschiedene Analysen durch, vergleichen und bewerten die Ergebnisse und erstellen einen zusammenfassenden Simulationsbericht mit Optimierungsvorschlägen. Am Ende der Weiterbildung sind die Teilnehmenden in der Lage, eigenständig FEM-Simulationen in Autodesk Inventor Nastran durchzuführen, Ergebnisse fachlich korrekt zu interpretieren und daraus konstruktive Verbesserungsvorschläge für reale Bauteile abzuleiten. Der Bogen von der ersten Netzvernetzung bis zum fertigen Simulationsbericht macht dabei sichtbar, wie eng Modellaufbau, Berechnung und konstruktive Konsequenz miteinander verknüpft sind.

Die Weiterbildung richtet sich an Diplomingenieure, Konstrukteure, Techniker, Technische Zeichner, Produktdesigner, Werkzeugmacher, Industriemechaniker und Fachkräfte aus verwandten Branchen, die FEM-Simulationen in ihren Arbeitsalltag integrieren möchten.

• Konstrukteure im Maschinenbau, die Bauteile simulationsgestützt auslegen möchten
• Simulationsingenieure, die ihre FEM-Kenntnisse in Autodesk Inventor vertiefen wollen
• Techniker und Technische Zeichner mit dem Ziel, Berechnungsaufgaben zu übernehmen
• Produktentwickler/innen, die Simulation frühzeitig in den Entwicklungsprozess einbinden möchten
• Werkzeugmacher und Industriemechaniker mit Interesse an digitaler Bauteilauslegung

Der Kurs findet im Combined-Learning-Format statt und verbindet die Vermittlung von FEM-Theorie mit der direkten praktischen Umsetzung im Simulationsmodul von Autodesk Inventor. Jeder Themenblock führt von den theoretischen Grundlagen einer Analyseart zur konkreten Durchführung am Bauteil, sodass die Teilnehmenden das Vorgehen unmittelbar nachvollziehen und selbst anwenden können. Den Abschluss bildet ein eigenständig bearbeitetes Praxisprojekt. Die Weiterbildung ist als Vollzeitkurs organisiert.

Die Weiterbildung gliedert sich in sieben Themenblöcke von den FEM-Grundlagen bis zu nichtlinearen Kontaktanalysen, ergänzt um ein Abschlussprojekt. Sie findet im Combined-Learning-Format in Vollzeit statt. Der genaue zeitliche Umfang richtet sich nach den jeweiligen Anbieterterminen und wird bei der Anmeldung mitgeteilt.

Zum Abschluss der Weiterbildung liegt keine Angabe zu einer spezifischen Zertifikatsbezeichnung vor. Die erfolgreiche Teilnahme sowie die bearbeiteten Analysearten und das Abschlussprojekt werden im Rahmen der jeweiligen Anbieterunterlagen dokumentiert.

FEM-Simulationen sind aus dem modernen Konstruktionsprozess kaum noch wegzudenken, da sie es erlauben, Bauteilverhalten bereits vor der Fertigung eines Prototyps rechnerisch abzusichern. Wer die Grundlagen der Finite-Elemente-Methode in Autodesk Inventor Nastran beherrscht, kann Belastungen, Schwingungen und thermische Effekte an Bauteilen frühzeitig erkennen und in die Konstruktion einfließen lassen. Die Weiterbildung deckt dabei bewusst ein breites Spektrum an Analysearten ab – von linearer Statik über Modalanalysen bis zu thermischen und nichtlinearen Kontaktberechnungen. Diese Bandbreite versetzt die Teilnehmenden in die Lage, je nach Aufgabenstellung die passende Analyseart auszuwählen, statt sich auf eine einzelne Berechnungsmethode zu beschränken. Für Konstrukteure, Techniker und Simulationsingenieure bedeutet dies eine spürbare Erweiterung des eigenen Aufgabenspektrums: Statt Berechnungen ausschließlich an spezialisierte Simulationsabteilungen abzugeben, können sie erste FEM-Analysen selbst durchführen und fundiert einschätzen, welche Bauteilbereiche kritisch sind. Das abschließende Praxisprojekt sorgt dafür, dass diese Fähigkeit nicht nur theoretisch vermittelt, sondern anhand eines eigenständig bearbeiteten Beispiels tatsächlich nachgewiesen wird.