Siemens Simcenter X: Einheitliche Cloud-basierte Multi-Physik-Simulation

Siemens Simcenter X: Einheitliche Cloud-Multiphysik-Simulation

ChampionXperience Team

13. Oktober 2026 6 Minuten Lesezeit

Haben Sie schon einmal versucht, ein multidisziplinäres Simulationsprojekt durchzuführen und sind dabei in einem Workflow-Chaos gefangen gewesen? Sie exportieren ein Netz aus einer Anwendung, bekämpfen Dateikonvertierungsfehler in einer anderen und stellen dann fest, dass Ihre lokale Workstation nicht über genügend CPU-Kerne verfügt, um transiente FEA durchzuführen, während im Hintergrund CFD läuft. Wenn Ihnen das nur allzu bekannt vorkommt, sind Sie nicht allein. Ingenieurteams in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie der Maschinenbauindustrie kämpfen täglich mit fragmentierten Simulations-Toolchains.

Siemens stellt sich genau dieser Herausforderung. Durch die Zusammenführung von 1D-Systemdynamik, numerischer Strömungsmechanik (CFD), Finite-Elemente-Analyse (FEA) und Designexploration in einer einzigen Cloud-nativen Software-as-a-Service (SaaS)-Plattform namens Simcenter Xkönnen Ingenieure nun umfassende Multi-Physik-Analysen durchführen, ohne zwischen verschiedenen Tools wechseln oder Lizenzen verschiedener Anbieter verwalten zu müssen. Um die Vielseitigkeit der Plattform zu demonstrieren, Siemens kürzlich eine umfassende Multi-Physik-Demonstration, die sich um ein überraschend komplexes dynamisches Ereignis drehte: die Entwicklung des perfekten Bowling-Strikes ( Siemens Simcenter Blog).

Der Flaschenhals der Multi-Physik: Warum die Fragmentierung der Werkzeugkette Innovationen erstickt

In traditionellen Entwicklungsumgebungen erfordert die Verifizierung komplexer Produkte die Integration unterschiedlicher Anwendungen. So läuft beispielsweise ein Systemdynamikmodell in einem Programm, die thermische oder fluidische Verhaltenskontrolle in einem anderen und die Struktur-Stoßanalyse in einem dritten. Jede Anwendung verfügt über eine eigene Benutzeroberfläche, proprietäre Dateiformate und eine feste Workstation-Lizenz. Diese Reibungsverluste hemmen Innovationen und beschränken die fortgeschrittene multiphysikalische Verifizierung auf späte Entwicklungsphasen, in denen Änderungen exponentiell kostspielig sind.

Da Cloud Computing die industrielle Softwareentwicklung grundlegend verändert, müssen moderne CAE-Plattformen Infrastrukturbarrieren beseitigen. Cloud-native Simulationen ermöglichen es Teams, Rechenressourcen dynamisch zu skalieren, simultane domänenübergreifende Lösungen auf Hochleistungsrechnerclustern (HPC) auszuführen und in Echtzeit an einheitlichen Datenmodellen zusammenzuarbeiten.

Hier kommt Siemens Simcenter X ins Spiel: Einheitliche Cloud-native CAE

Simcenter X vereint Siemensunter einem einzigen, cloudbasierten Dach innerhalb des Siemens Xcelerator-Portfolios. Die auf einer Cloud-Architektur basierende Lösung, die auf AWS gehostet wird, bietet sofortigen Zugriff auf Hochleistungsrechner, zentrales Datenmanagement und flexible tokenbasierte Lizenzierung.

Anstatt Einzellizenzen für einzelne Tools zu erwerben, können Ingenieure mit gemeinsam nutzbaren Cloud-Tokens bedarfsgerecht auf Solver zugreifen. Ob Sie morgens eine 1D-Systemdynamik-Simulation, mittags eine CFD-Berechnung mit 100 Kernen oder nachmittags eine transiente Struktur-FEA benötigen – Simcenter X stellt Ihnen umgehend die exakt benötigte Rechenhardware und Software zur Verfügung.

Fallstudie: Die Physik des Bowlings anhand von 4 Simcenter -Solvern analysieren

Um die praktische Leistungsfähigkeit dieses einheitlichen Cloud-Arbeitsbereichs zu demonstrieren, modellierten Siemens -Ingenieure ein komplettes Bowlingspiel. Bowling mag auf den ersten Blick einfach erscheinen, doch die dabei auftretenden physikalischen Dynamiken spiegeln die komplexen Wechselwirkungen in der Robotik, bei Sicherheitstests von Kraftfahrzeugen und in Turbomaschinen wider.

Simcenter Amesim: 1D-Trajektorie & Systemdynamik

Die Reise beginnt auf der Bowlingbahn. Mithilfe von Simcenter Amesim und dessen 3D-Mechanikbibliothek erstellten die Ingenieure ein vollständiges 1D/3D-Systemdynamikmodell, das die Bewegung der Bowlingkugel darstellt. Das Modell berechnet wichtige physikalische Phänomene, darunter:

Anfangsgeschwindigkeit beim Start, seitlicher Versatz und Vektorkräfte
Die Hakenbahn wird durch Rotationsspin und Fahrbahnreibungsprofile bestimmt
Dynamische Kontaktkräfte beim ersten Stiftaufprall

Um die Simulation interaktiv zu gestalten, entwickelte das Team ein maßgeschneidertes Python-Dashboard auf Basis des Backend Simcenter Amesim , das die Anpassung von Eingaben in Echtzeit und sofortiges visuelles 3D-Feedback ermöglicht.

Simcenter HEEDS: Automatisierte Angriffsoptimierung

Wie lässt sich ein Treffer bei jedem einzelnen Projekt garantieren? Die manuelle Parameteranpassung in CAD- oder CAE-Programmen ist zeitaufwändig und anfällig für Fehler durch Ausprobieren. Hier setzt Simcenter HEEDS an

Simcenter HEEDS automatisiert die Designexploration durch die Orchestrierung hunderter Trajektorienvarianten. Es durchsucht Abschussgeschwindigkeit, Hakendrehzahl, Auslösewinkel und Ölgradienten in der Fahrspur, um die exakte Kombination für maximale Bolzenzerstörung zu finden. Dank der Cloud-nativen Orchestrierung in Simcenter Xerfordert die Ausführung von Optimierungsschleifen mit mehreren Variablen keinerlei lokale Hardware-Blockierungen.

Simcenter STAR-CCM+: Pin-Aerodynamik & Nachlaufturbulenzen

Über die reine Trajektoriendynamik hinausgehend, untersucht die Studie die Wechselwirkungen zwischen Fluid und Struktur. Mithilfe von Simcenter STAR-CCM+ direkt in der Cloud-Umgebung führten Ingenieure hochpräzise CFD-Analysen (Computational Fluid Dynamics) an Bowlingkegeln aus Ahornholz durch.

Der Solver berechnet Luftwiderstand, Widerstandsbeiwerte und Wirbelmuster, während sich Stifte mit hoher Geschwindigkeit durch die Luft drehen. Die Möglichkeit, Simcenter STAR-CCM+ auf Cloud HP-C-Clustern zu starten, erlaubt es Ingenieuren, komplexe Turbulenzstrukturen zu berechnen, ohne auf die Hardwarezuweisung durch die IT warten zu müssen.

Simcenter 3D Nastran: Transiente FEA bei Hochgeschwindigkeitsaufprall

Und schließlich: Was geschieht im Inneren des Holzkerns eines Stifts beim Aufprall? Mithilfe von Simcenter 3D , das auf dem branchenüblichen FEA- Simcenter Nastran , führte das Team eine transiente dynamische Kontaktanalyse durch.

Die Struktursimulation zeigt interne Stoßwellen, dynamische Spannungsverteilungsgradienten und Materialverformungen, die bei Hochgeschwindigkeitseinschlägen auftreten. Diese dynamische Spannungsverteilung veranschaulicht genau, wie mechanische Bauteile zyklischen Stoßbelastungen standhalten – eine entscheidende Erkenntnis für die Langlebigkeit von Produkten in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungsbereich.

Traditionelle CAE-Workflows vs. Simcenter X-Ökosystem

Um zu verdeutlichen, warum Cloud-native Multi-Physik-Plattformen veraltete Software-Systeme ersetzen, wollen wir die wichtigsten betrieblichen Unterschiede aufschlüsseln:

Fähigkeit / Kennzahl	Traditionelle lokale CAE-Konfiguration	Siemens Simcenter X Plattform
Werkzeugintegration	Isolierte Desktop-Anwendungen mit manueller Dateiübertragung	Einheitliche Multi-Physik-Suite mit nativer Datenfreigabe
Lizenzmodell	Dauerhaft/jährlich feste Sitzplätze pro Solver-Modul	Flexible Cloud-Token und SaaS-Berechtigungen
Skalierung berechnen	Begrenzt durch lokale RAM-, GPU- und CPU-Kerngrenzen	Sofortige, elastische AWS-Cloud- HP-C-Skalierung
Designoptimierung	Manuelle Skripterstellung über verschiedene Anwendungen hinweg	Automatisierte domänenübergreifende Ausführung mitSimcenter HEEDS
IT-Wartung	Umfangreiche lokale Installationen, Updates und Treiberverwaltung	Webzugriff ohne Installationsaufwand und Cloud-Desktop-Unterstützung

Warum Cloud Multi-Physics für die reale Ingenieursarbeit wichtig ist

Die Modellierung der Bowlingdynamik bietet zwar eine unterhaltsame Demonstration, doch der zugrundeliegende ingenieurtechnische Arbeitsablauf hat weitreichende Konsequenzen für die moderne Fertigung. Ob es um die Konstruktion von Crashstrukturen für Automobile, die Optimierung des Luftwiderstands von Elektrofahrzeugen oder die Vorhersage von Materialermüdung in Windkraftanlagenflügeln geht – multiphysikalische Probleme erfordern vernetzte Analysen.

Mit Plattformen wie Simcenter Xkönnen Ingenieurbüros IT-Hürden abbauen, den Lizenzaufwand für Unternehmen senken und Analysten ermöglichen, sich ausschließlich auf Physik und Design-Abwägungen zu konzentrieren. Die Möglichkeit, auf einer einzigen Plattform von 1D-Systemdynamik zu hochpräzisen 3D-CFD- und transienten FEA-Simulationen zu wechseln, markiert einen wichtigen Meilenstein im Cloud-Engineering.

Haben Sie bereits Teile Ihres CAE-Workflows in die HPCloud migriert, oder bremsen lokale Hardwarebeschränkungen Ihre Simulationsprojekte weiterhin aus? Teilen Sie Ihre Erfahrungen in den Kommentaren unten!

Dieser Leitfaden basiert auf Erkenntnissen aus dem offiziellen Siemens Blog.