Automatisierung und KI im Engineering von GEMÜ

Die GEMÜ Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG ist ein führender Hersteller von Ventilen sowie Mess- und Regelsystemen für Flüssigkeiten, Dämpfe und Gase. Das Familienunternehmen aus Ingelfingen in Hohenlohe ist weltweit aktiv und steht für Innovation und Digitalisierung und den Anspruch, seinen Kunden außergewöhnliche Mehrwerte zu liefern.

Simulationen haben seit vielen Jahren ihren festen Platz in den Entwicklungsprozessen von GEMÜ. Simuliert wird mit Ansys; Partner für alles, was zur Simulation dazu gehört, ist CADFEM. Seit der Einführung wächst das Anwendungsspektrum kontinuierlich – sowohl bei den physikalischen Domänen als auch der Art und Weise, wie Simulation eingesetzt wird.

Die Vorteile von Automatisierung 

Vor wenigen Jahren hat GEMÜ begonnen, gemeinsam mit CADFEM das Thema Simulationsautomatisierung mit PyAnsys zu erschließen. Das Ziel: Prozesse effizienter, schneller und besser machen. Dafür eignen sich vor allem wiederkehrende und standardisierbare Aufgaben, die von Simulationsingenieuren als notwendiges Übel gesehen werden, weil ihnen weniger Zeit für ihre anspruchsvollen kreativen Entwicklungsaufgaben bleibt. Deshalb werden Automatisierungen bei GEMÜ auch als Beitrag für mehr Mitarbeiterzufriedenheit verstanden.

Automatisierter Festigkeitsnachweis von Ventilkörpern 

Metallische Ventilkörper sind drucktragende Bauteile, für die ein Tragfestigkeitsnachweis erbracht werden muss. GEMÜ bietet kundenspezifische Lösungen und hat weit über 2.000 Varianten davon im Programm, welches stetig anwächst. Der vorgeschriebene Nachweis erfolgt simulationsgestützt mit Ansys auf Basis jeder einzelnen CAD-Geometrie, was manuell ein mühsamer und eintöniger Vorgang ist. Andererseits sind dies ideale Voraussetzungen für eine Automatisierung.

Gesagt, getan: Die Entwicklung eines automatisierten Workflow wurde mit CADFEM angegangen. Außer der Realisierung dieses konkreten Projektes war der Wissenstransfer für künftige Anwendungen das Ziel von GEMÜ bei der Zusammenarbeit. Eine der Herausforderungen bei den Ventilkörpern bestand darin, dass Flächenkomponenten und andere Metadaten, die für die Automatisierung wichtig sind, nicht nativ in den CAD-Daten hinterlegt waren. Stattdessen mussten sie über Ventilkörperart, Nenndurchmesser und Anschlussart hergeleitet werden. Deren Varianz sowie fehlende Normungen sind eine besonders komplexe Konstellation, die dazu führte, dass der rein skriptbasierte Automatisierungsansatz mit PyAnsys am Ende „nur“ gute Ergebnisse lieferte, die zwar mit erheblich weniger Aufwand als bisher, aber dennoch noch manuell nachbearbeitet werden mussten. 

Workflow-Optimierung mit KI

Wie KI die Simulationsautomatisierung gerade bei komplexen Aufgabenteilen ergänzen und optimieren kann, zeigt dieses Beispiel: Mit der KI-Lösung STOCHOS des CADFEM-Partners PI Probaligence ist es in der Folge gelungen, den gesamten Workflow – Geometrieaufbereitung, Modellierung, normgerechte Bewertung nach Druckgeräte-Richtlinie, Bericht – vollständig zu automatisieren und das, was zählt: die Ergebnisqualität, signifikant zu steigern. Den Ausschlag gab ein durch STOCHOS mit geometriebasierten Metadaten trainiertes Machine-Learning Modell, das die unterschiedlichsten Eigenschaften der CAD-Geometrien zuverlässig verarbeitet und druckbeaufschlagte Flächen sowie Ein- und Auslassflächen zu nahezu 100% automatisiert erkennt. Diese Flächen dienen anschließend direkt als Grundlage für den weiteren mit PyAnsys automatisierten Modellaufbau der nicht-parametrisierten („toten“) Geometrien.

Skalierung

Die Automatisierungslösung wird bei GEMÜ bereits produktiv eingesetzt und entlastet die Simulationsingenieure. Die Entwicklung ist aber noch längst nicht abgeschlossen. Vielmehr ist dies ein Anfang: Neben dem neu gewonnenen Know-how können auch einzelne Workflow- Bausteine in anderen Automatisierungsanwendungen genutzt werden.