Autodesk Inventor Simulation — FEM und Bewegung

Dieser Kurs vermittelt die fortgeschrittene Nutzung von Autodesk Inventor im Bereich Simulation und Analyse. Aufbauend auf soliden Grundkenntnissen in Inventor werden Methoden der Finite-Elemente-Methode (FEM) für Bauteilanalysen und Schweißbaugruppen ebenso behandelt wie dynamische Bewegungssimulationen an komplexen Baugruppen. Autodesk Inventor ist eine parametrische 3D-CAD-Software, die durch ihre Simulationswerkzeuge eine virtuelle Überprüfung von Konstruktionen ermöglicht, bevor kostspielige physische Prototypen gebaut werden. Wer frühzeitig Schwachstellen im Design erkennt, kann gezielt nachbessern und Entwicklungskosten erheblich reduzieren. Dieser Kurs richtet sich an Fachleute aus dem gewerblich-technischen Bereich, die ihre Konstruktionsarbeit durch rechnergestützte Analyse und Simulation auf ein höheres Niveau heben möchten.

Modul 1: Grundlagen der FEM in Autodesk Inventor Die Finite-Elemente-Methode ist ein numerisches Verfahren zur Berechnung von Spannungen, Verformungen und anderen mechanischen Größen in Bauteilen unter Belastung. In diesem Modul werden die theoretischen Grundlagen vermittelt und die Simulationsumgebung von Autodesk Inventor eingeführt. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Einfluss der Vernetzung auf die Ergebnisqualität.

• Grundprinzip der FEM: Diskretisierung, Elementtypen und Netzqualität
• Materialien in Inventor: Zuweisung und Überprüfung von Werkstoffkennwerten
• Randbedingungen: Einspannungen, Lagerungen und deren Auswirkungen
• Lasttypen: Kräfte, Drücke, Momente und Schwerkraftlasten korrekt definieren
• Konvergenzanalyse und Netzverfeinerung
• Auswertung von Spannungs- und Verformungsplots sowie Sicherheitsfaktoren

Modul 2: FEM an dünnen Bauteilen und Spezialfällen Dünnwandige Strukturen erfordern besondere Behandlung in der FEM, da Standard-Volumenelemente hier ungenau werden können. Dieses Modul vermittelt, wie Inventor Midplane-Analysen und Schalenelemente nutzt und wie die Ergebnisse korrekt interpretiert werden. Praxisbeispiele aus dem Maschinenbau veranschaulichen typische Anwendungsfälle.

• Unterschied zwischen Volumen- und Schalenelementen in der FEM
• Midplane-Extraktion für dünnwandige Strukturen in Inventor
• Typische Probleme und Fehlerquellen bei dünnen Bauteilen
• Parametrische Studien: Wandstärkenvariation und deren Einfluss auf die Festigkeit
• Vergleich von Simulationsergebnis und analytischer Lösung als Plausibilitätsprüfung
• Praktische Übungen mit realen Bauteilgeometrien

Modul 3: FEM an Schweißbaugruppen Schweißverbindungen stellen besondere Herausforderungen für die FEM dar, da die Verbindungsstellen oft Spannungskonzentrationen aufweisen. Dieses Modul behandelt, wie Autodesk Inventor Schweißbaugruppen in der Spannungsanalyse handhaben kann, und zeigt, welche Vereinfachungen zulässig sind und wo Grenzen der Methode liegen.

• Schweißbaugruppen in Inventor modellieren und vorbereiten
• Kontaktdefinitionen zwischen verschweißten Komponenten
• Spannungskonzentrationen an Schweißnähten erkennen und bewerten
• Materialeigenschaften für Schweißgut und Wärmeeinflusszone
• Vergleich verschiedener Schweißnahtkonstruktionen mittels Parameterstudie
• Bewertung und Dokumentation von Analyseergebnissen für die Konstruktionsfreigabe

Modul 4: Bewegungssimulationen in Autodesk Inventor Neben der statischen Analyse ermöglicht Autodesk Inventor dynamische Bewegungssimulationen, mit denen Kinematik und Kinetik von Maschinenbaugruppen untersucht werden können. In diesem Modul werden einfache kinematische Simulationen ebenso behandelt wie komplexere dynamische Analysen mit externen Kräften und Momenten.

• Gelenke und Verbindungen in der Simulationsumgebung definieren
• Antriebe und externe Kräfte konfigurieren
• Kinematische Analyse: Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen auswerten
• Dynamische Simulation: Kräfte und Momente über den Bewegungsablauf bestimmen
• Ergebnisse als Diagramme und Animationen aufbereiten
• Übergabe von Lasten aus der Bewegungssimulation in die FEM-Analyse

Praxisblock: Anwendungsprojekte und Übungsaufgaben Dieser Block vertieft alle Lerninhalte durch praxisnahe Projekte, die realen Konstruktionsaufgaben aus dem Maschinenbau und der Produktentwicklung nachempfunden sind.

• Statische FEM-Analyse eines Trägerquerschnitts mit Auswertung der Ergebnisse
• Netzverfeinerung an einer Kerbgeometrie und Konvergenzanalyse
• Midplane-Analyse einer dünnwandigen Schale unter Innendruck
• FEM-Analyse einer Schweißbaugruppe mit zwei Verbindungsstellen
• Parametrische Studie zur Wandstärkenoptimierung eines Gehäusebauteils
• Kinematische Simulation eines Viergelenk-Mechanismus
• Dynamische Simulation einer Kurbeltrieb-Anordnung
• Kraft- und Momentenverlauf aus der Bewegungssimulation exportieren
• Lasten aus der Dynamiksimulation als Eingabe für FEM-Analyse nutzen
• Konstruktionsoptimierung auf Basis von FEM-Ergebnissen dokumentieren
• Simulationsbericht in Inventor erstellen und für die Projektdokumentation aufbereiten
• Vergleich unterschiedlicher Lagerungsvarianten anhand ihrer Spannungsverteilung

Im abschließenden Abschnitt des Kurses reflektieren die Teilnehmenden, wie Simulationsergebnisse in reale Konstruktionsentscheidungen einfließen können. Es wird besprochen, welche Grenzen rechnerische Methoden haben, und wie Simulationsergebnisse mit praktischen Erfahrungen und Normen abgeglichen werden sollten.

Der Kurs richtet sich an Fachleute aus dem gewerblich-technischen Bereich, die bereits mit Autodesk Inventor vertraut sind und ihre Kenntnisse in der computergestützten Analyse und Simulation vertiefen möchten.

• Konstrukteurinnen und Konstrukteure im Maschinenbau, die Bauteile und Baugruppen analytisch überprüfen wollen
• Technische Produktdesignerinnen und -designer, die virtuelle Prototypen validieren
• Ingenieurinnen und Ingenieure, die FEM-Analysen als Teil des Entwicklungsprozesses einsetzen
• Technische Zeichnerinnen und Zeichner, die ihr Profil in Richtung Berechnung erweitern möchten
• Meisterinnen und Meister sowie Techniker im gewerblich-technischen Bereich mit CAD-Erfahrung

Der Kurs wird im kombinierten Lernformat durchgeführt und vereint Präsenzphasen mit begleitetem Online-Lernen. Theoretische Grundlagen der FEM und Mechanik werden kompakt vermittelt, der Schwerpunkt liegt auf praktischen Übungen direkt in Autodesk Inventor. Durch reale Bauteilgeometrien und praxisnahe Aufgabenstellungen wird der Transfer in den Berufsalltag der Teilnehmenden sichergestellt. Die Lernumgebung ermöglicht individuelle Betreuung bei komplexen Analyseaufgaben.

Die Weiterbildung dauert mehr als einen Monat bis maximal drei Monate und wird in Vollzeit durchgeführt. Die Kombination aus FEM-Theorie, Software-Übungen und Simulationsprojekten erfordert ausreichend Zeit für vertiefendes Lernen. Die genaue Taktung wird vom jeweiligen Bildungsträger vor Kursbeginn mitgeteilt.

Nach erfolgreichem Abschluss der Weiterbildung erhalten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer ein trägerinternes Zertifikat beziehungsweise eine qualifizierte Teilnahmebescheinigung des jeweiligen Bildungsträgers. Dieses Dokument weist die erworbenen Kenntnisse in FEM und Bewegungssimulation mit Autodesk Inventor aus. Es handelt sich nicht um ein staatlich anerkanntes Zertifikat, aber die Bescheinigung wird von Arbeitgebern in technischen Branchen als anerkannter Qualifikationsnachweis akzeptiert.

Die Fähigkeit, Konstruktionen am Rechner zu simulieren und analysieren, ist in modernen Entwicklungsabteilungen zu einer Kernkompetenz geworden. Wer Schwachstellen frühzeitig per FEM erkennt, bevor ein physischer Prototyp gefertigt wird, spart Entwicklungskosten und verkürzt den Entwicklungszyklus erheblich. Besonders für mittelständische Unternehmen ohne eigene Berechnungsabteilung ist es wertvoll, wenn Konstrukteurinnen und Konstrukteure selbst grundlegende Analysen durchführen können und die Grenzen des Machbaren kennen. Neben der reinen Kostenersparnis durch virtuelles Testen bietet das Wissen über FEM und Bewegungssimulation auch einen direkten Mehrwert für die eigene Karriereentwicklung. Technische Fachkräfte, die Analysen eigenständig durchführen und interpretieren können, übernehmen mehr Verantwortung im Entwicklungsprozess und positionieren sich als wertvolle Spezialisten. Die Fähigkeit, Simulationsergebnisse verständlich zu kommunizieren und in Konstruktionsentscheidungen zu übersetzen, ist eine Kompetenz, die in Stellenausschreibungen zunehmend nachgefragt wird. Bei AZAV-zertifizierten Bildungsträgern ist diese Weiterbildung in der Regel über einen Bildungsgutschein der Agentur für Arbeit oder des Jobcenters förderbar. Je nach persönlicher Situation kommen außerdem das Qualifizierungschancengesetz, die Berufsförderung der Bundeswehr, Leistungen zur Rehabilitation sowie Förderungen der Deutschen Rentenversicherung als Finanzierungsquellen in Betracht.