Grundlagen SolidWorks und FEM

Konstrukteure und Ingenieure, die sowohl CAD-gestützte Modellierung als auch numerische Berechnungsmethoden beherrschen, sind in der Produktentwicklung und im Maschinenbau besonders gefragt — weil sie Entwürfe nicht nur erstellen, sondern auch rechnerisch bewerten können. Diese Weiterbildung verbindet beides: SolidWorks als marktführendes CAD-System für Baugruppenmodellierung, Blechteile und normgerechte Zeichnungserstellung sowie die Finite-Elemente-Methode (FEM) für analytische Strukturberechnungen, Festigkeitsnachweise und Lebensdauerprognosen. Beide Werkzeuge werden nicht isoliert, sondern in ihrer Wechselwirkung vermittelt: Das CAD-Modell ist die Grundlage der FEM-Analyse, und die Berechnungsergebnisse fließen zurück in die Konstruktionsentscheidungen.

Der SolidWorks-Block bildet den ersten umfangreichen Themenschwerpunkt der Weiterbildung. Teilnehmende erarbeiten sich schrittweise alle relevanten SolidWorks-Werkzeuge — von den Grundfunktionen des Zusammenbaus über parametrische Modellierung bis hin zu Spezialthemen wie Blech- und Flächendesign. Das Ziel ist nicht die vollständige Abdeckung aller denkbaren SolidWorks-Funktionen, sondern die sichere Beherrschung der Werkzeuge, die in der Praxis des Maschinenbaus und der Produktentwicklung am häufigsten gefragt sind.

• Baugruppen-Grundfunktionen: Zusammenbau von Einzelteilen, Verknüpfungen, Kollisionsprüfung
• Parametrische Volumenmodelle: Skizzenbasiertes Modellieren, Parameter, Abhängigkeiten
• Nicht-parametrische Modellierung: Direktes Geometriebearbeiten, Import fremder Geometrien
• Geometrie und Konstruktionslehre: Fertigungsgerechtes und funktionsgerechtes Konstruieren
• Skizzierte Geometrie erzeugen: Profile, Konturen, Hilfskonstruktionen
• Baugruppenmodellierung: Mehrkomponentige Baugruppen, Unterbaugruppen, Konfigurationen

Der Schwerpunkt Blech- und Flächendesign behandelt zwei Bereiche, die in der Praxis besondere Fachkenntnisse erfordern: Blechteile folgen eigenen konstruktiven Regeln (Biegeradien, Materialzugaben, Abwicklung), und Flächenmodellierung ist immer dann gefragt, wenn Freiformgeometrien entstehen, die mit volumetrischer Modellierung allein nicht lösbar sind.

• Modellieren von Blechteilen: Flansche, Bögen, Laschen, Abwicklung
• Fertigungsgerechtes Blechdesign: Biegeradien, Toleranzen, Reihenfolge
• Flächenmodellierung: Konstruktive Flächen, Freiformflächen, Oberflächenqualität
• Kombination von Blech- und Volumenmodellierung in einer Baugruppe
• Typische Fehler bei Blechkonstruktionen und wie man sie vermeidet

Die normgerechte Zeichnungserstellung ist ein unverzichtbares Handwerk für jeden Konstrukteur — weil eine Zeichnung, die die Fertigung nicht eindeutig anleitet, teure Fehler erzeugt. Dieser Block vermittelt, wie SolidWorks-Modelle in normkonforme Fertigungszeichnungen überführt werden.

• Zeichnungsableitung aus 3D-Modellen: Ansichten, Schnitte, Detailansichten
• Bemaßung und Toleranzangaben nach DIN/ISO
• Bauteil- und Baugruppenzeichnungen: Stücklisten, Positionsnummern
• Normzeichen, Oberflächenangaben, geometrische Tolerierung
• Druckaufbereitung und Ausgabeformate für die Fertigung

Der FEM-Block führt in die Methodik der Finiten-Elemente-Methode ein und befähigt Teilnehmende, strukturmechanische Berechnungen eigenständig durchzuführen. Dabei wird der Bogen von der analytischen Strukturberechnung bis zur numerischen Simulation gespannt — wer die Grundlagen der Mechanik beherrscht, nutzt FEM als Erweiterung, nicht als Blackbox.

• Analytische Strukturberechnungen: Balkenmodelle, Spannungsberechnungen per Hand
• Grundlagen der FEM: Diskretisierung, Elementtypen, Netzqualität
• Lineare FEM: Statische Verformungen, Spannungsverteilungen, Steifigkeiten
• Nichtlineare FEM: Große Verformungen, geometrische und materielle Nichtlinearitäten
• Stabilitätsanalyse: Knickung, Beulanalyse, Stabilitätsversagen
• Modalanalyse: Eigenfrequenzen und Eigenformen berechnen
• Strukturantwort im Zeitbereich: Transiente Dynamik
• Strukturantwort im Frequenzbereich: Harmonische Anregung, Frequenzganganalyse

Der Optimierungs- und Nachweisblock behandelt, wie Berechnungsergebnisse systematisch genutzt werden, um Bauteile leichter, stabiler oder langlebiger zu machen — und wie normgerechte Nachweise geführt werden.

• Methodenentwicklung zur Bauteiloptimierung: Parameterstudien, Formoptimierung
• Konzeptfindung und Validierung: Welche Konstruktionsvariante ist besser?
• Festigkeitsnachweise: Dauerfestigkeit, Sicherheitsnachweise
• Stabilitätsnachweise: Beul- und Knicknachweise nach Norm
• Lebensdauernachweise: Wöhler-Kurven, Schadensakkumulation, Betriebslastanalyse
• Testbegleitung: Testdefinition, Versuchsdurchführung, Auswertung und Vergleich mit Simulation

Praktische Übungen und Projekte umfassen unter anderem folgende Aufgaben

• Vollständige Baugruppenmodellierung eines Maschinenbauteils von Skizze bis Zeichnung
• Erstellung eines Blechteils inkl. Abwicklung und Fertigungszeichnung
• Ableitung einer normgerechten Baugruppenzeichnung mit Stückliste
• Lineare FEM-Berechnung eines Trägerbauteils: Spannungsanalyse und Verformung
• Stabilitätsberechnung: Knick- oder Beulversagen eines Bauteils analysieren
• Modalanalyse eines Maschinenbauteils: Eigenfrequenzen und kritische Betriebsdrehzahlen
• Nichtlineare FEM-Berechnung mit großen Verformungen
• Lebensdauernachweis eines zyklisch belasteten Bauteils
• Vergleich von Berechnungsergebnis und analytischer Lösung
• Bauteiloptimierung: Gewichtsreduktion bei gleichem Festigkeitsnachweis
• Kombination SolidWorks + FEM: CAD-Modell direkt für Berechnungsanalyse aufbereiten
• Abschlussprojekt: vollständige Konstruktion und Berechnung eines Bauteils vom Entwurf bis zum Nachweis

Theorie und Praxis sind in dieser Weiterbildung eng verwoben: Jede neue Berechnungsmethode wird unmittelbar an einem konkreten Modell angewandt, sodass Teilnehmende den Unterschied zwischen gut und schlecht vernetzter FEM-Geometrie aus eigener Erfahrung kennen — nicht nur aus der Theorie.

Das Kursangebot richtet sich an technische Fachkräfte mit bestehender Berufserfahrung im konstruktiven Umfeld.

• Produktdesignerinnen und Produktdesigner aus den Bereichen CAD, Konstruktion und Design
• Ingenieurinnen und Ingenieure, die FEM-Berechnungen in ihre Konstruktionsarbeit integrieren wollen
• Konstrukteurinnen und Konstrukteure, die ihre SolidWorks-Kenntnisse systematisch vertiefen möchten
• Technikerinnen und Techniker sowie technische Zeichnerinnen und Zeichner, die ein vollständiges CAD-Berechnungs-Profil aufbauen wollen
• Fachkräfte aus vergleichbaren Branchen mit entsprechender technischer Berufserfahrung

Die Weiterbildung verbindet theoretische Grundlagen mit direkter Softwareanwendung. SolidWorks-Übungen und FEM-Berechnungen werden in einer betreuten Lernumgebung durchgeführt, sodass Rückfragen unmittelbar beantwortet werden können. Der Kurs arbeitet mit konkreten Bauteilen und Baugruppen, die praxisnah aus dem Maschinenbau- oder Produktentwicklungsumfeld stammen. Betreuung durch erfahrene Fachpersonen stellt sicher, dass typische Anfängerfehler — falsche Vernetzung, nicht plausible Randbedingungen — direkt korrigiert werden.

Die Weiterbildung ist auf ca. zwölf Wochen ausgelegt. Die Kombination aus SolidWorks-Modellierung, Zeichnungserstellung und FEM-Berechnung erfordert diese Tiefe, weil keine der drei Kompetenzen in einem Kurzformat nachhaltig erworben werden kann. Einzelne Themenblöcke bauen aufeinander auf und setzen die jeweils vorangegangenen Inhalte voraus.

Nach erfolgreichem Abschluss ist laut Kursangebot ein CAD-Anwender-Zertifikat (IHK) sowie ein Industriezertifikat möglich. Die genaue Zertifizierungsform hängt vom Anbieter ab. Das IHK-Zertifikat ist ein anerkannter Kompetenznachweis im deutschsprachigen Raum, der die SolidWorks-Qualifizierung dokumentiert.

Die Kombination aus CAD und FEM in einer einzigen Weiterbildung ist der zentrale Vorteil dieses Formats: Wer beides beherrscht, kann nicht nur konstruieren, sondern auch rechnerisch belegen, dass eine Konstruktion den Anforderungen standhält. Das verkürzt Iterationszyklen in der Produktentwicklung — teure Prototypen werden nur noch gebaut, wenn die Simulation grünes Licht gibt. Der Nachweis-Aspekt ist für viele Branchen unverzichtbar: In der Luft- und Raumfahrt, im Schienenfahrzeugbau, im Kranbau und im allgemeinen Maschinenbau sind Festigkeits-, Stabilitäts- und Lebensdauernachweise normativ gefordert. Wer diese Nachweise eigenständig erstellen kann, übernimmt Aufgaben, die früher ausschließlich Berechnungsspezialisten vorbehalten waren. Langfristig eröffnet die Kombination beider Kompetenzen die Möglichkeit, als Konstrukteur mit Berechnungskompetenz zu arbeiten — eine Rolle, die in der Industrie gesucht ist, weil sie eine Schnittstelle besetzt, die traditionell zwischen Abteilungen liegt und oft zu Informationsverlusten führt.