Nx 12 avancado

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NX 12 für 
Fortgeschrittene – 
kurz und bündig
Sándor Vajna Hrsg.
Andreas Wünsch · Fabian Pilz
3. Auflage
NX 12 für Fortgeschrittene ‒ 
kurz und bündig
Sándor Vajna (Hrsg.) 
Andreas Wünsch · Fabian Pilz 
NX 12 für 
Fortgeschrittene ‒ 
kurz und bündig
3., aktualisierte und erweiterte Auflage
Hrsg.
Sándor Vajna
Weinheim, Deutschland
ISBN 978-3-658-24772-0 ISBN 978-3-658-24773-7 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen National-
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Die Anschrift der Gesellschaft ist: Abraham-Lincoln-Str. 46, 65189 Wiesbaden, Germany
Autor
Andreas Wünsch
Stuttgart, Deutschland
Ergänzendes Material zu diesem Buch finden Sie auf http://extras.springer.com. 
Fabian Pilz
Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Magdeburg, Deutschland
Vorwort zur 3. Auflage 
Am Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik (LMI) an der Otto-von-Guericke-Univer-
sität Magdeburg werden Studierende seit mehr als 20 Jahren an den führenden 3D-
CAx-Systemen mit dem Ziel ausgebildet, die Grundfertigkeiten in der Anwendung 
der CAx-Technologie zu erwerben, ohne sich dabei nur auf ein einziges System zu 
spezialisieren. Dazu bearbeiten die Studierenden auf ihrem Weg zum Bachelor- oder 
Masterabschluss eine große Anzahl von Übungen allein oder gemeinsam im Team mit 
mindestens vier verschiedenen CAx-Systemen. In diesem Buch wird dem Leser der 
Umgang mit den grundlegenden Funktionen des CAx-Systems Siemens NX vermit-
telt. Dabei werden die vielfältigen Erfahrungen genutzt, welche während dieser Aus-
bildung gesammelt werden. 
Der Fokus des vorliegenden Buches liegt auf einer kurzen und verständlichen Dar-
stellung der erweiterten Funktionen von NX 12, eingewoben in praktische Übungs-
beispiele. Somit kann der Leser, parallel zur Erläuterung der Funktionen, das Erlernte 
sofort praktisch anwenden und festigen. Dabei können natürlich nicht alle Details be-
handelt werden. Es werden aber stets Anregungen zum weiteren selbstständigen Aus-
probieren gegeben, denn nichts ist beim Lernen wichtiger als das Sammeln eigener 
Erfahrungen. 
Das Buch wendet sich an Studierende und Ingenieure, die bereits Erfahrungen in der 
Arbeit mit dem CAD-Modul von NX haben. Es soll sie beim Selbststudium unterstüt-
zen und zu weiterer Beschäftigung mit der Software anregen. Existieren keine Vor-
kenntnisse in NX, wird auf den Einsteigerband dieser Reihe verwiesen. 
Durch den Aufbau des Textes in Tabellenform kann das Buch nicht nur als Schritt-
für-Schritt-Anleitung, sondern auch als Referenz für die tägliche Arbeit mit dem Sys-
tem NX genutzt werden. Das Sachwortverzeichnis am Ende des Buches wirkt dabei 
zusätzlich unterstützend. 
In der vorliegenden dritten Auflage wurden die Übungsbeispiele an die Funktionen 
von NX 12 angepasst sowie an einigen Stellen zusätzliche Erläuterungen der Funkti-
onen hinzugefügt. Das Buch wurde weiterhin um den Themenkomplex der deformier-
baren Teile erweitert. Zudem werden kritische Modellierungsschritte zusätzlich durch 
Videos dargestellt, welche über QR-Codes abrufbar sind. 
Wir als Autoren sind dankbar für jede Rückmeldung und Anregung aus dem Kreis der 
Leser zum Inhalt des Buches sowie zur Vorgehensweise der Modellierung, welche 
uns per E-Mail erreicht (feedback-nx@mailbox.org). Besonderer Dank geht an Herrn 
Thomas Zipsner und Frau Imke Zander sowie an alle beteiligten Mitarbeiter des Ver-
lags Springer Vieweg für die engagierte und sachkundige Zusammenarbeit bei der 
Erstellung des Buches. 
 
Magdeburg, im Oktober 2018 Dr.-Ing. Andreas Wünsch 
 Fabian Pilz, M.Sc. 
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Sándor Vajna 
mailto:feedback-nx@mailbox.org
mailto:feedback-nx@mailbox.org
 
Inhaltsverzeichnis 
1 Einleitung ............................................................................................................ 1 
1.1 Erweiterte Parametrik ................................................................................... 2 
1.2 Master-Modell-Konzept ............................................................................... 5 
1.3 Kontrollfragen .............................................................................................. 7 
2 Top-Down-Modellierung .................................................................................... 8 
2.1 WAVE-Geometrie-Linker ............................................................................ 8 
2.2 Bauteilübergreifende Parameter ................................................................. 20 
2.3 Kontrollfragen ............................................................................................ 29 
3 Teilefamilien ...................................................................................................... 30 
3.1 Teilefamilie einer Lochplatte ..................................................................... 30 
3.2 Teilefamilie einer Passfeder ....................................................................... 36 
3.3 Ablegen in der Wiederverwendungsbibliothek .......................................... 51 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks ..................................................... 53 
3.5 Kontrollfragen ............................................................................................ 71 
4 Deformierbare Teile ......................................................................................... 72 
4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder ............................................... 72 
4.2 Referenzbasierte Deformation eines O-Rings ............................................ 82 
4.3 Kontrollfragen ............................................................................................ 88 
5 User Defined Features (UDF) .......................................................................... 89 
5.1 UDF-Bibliotheken ...................................................................................... 89 
5.2 UDF für eine Passfedernut ......................................................................... 93 
5.3 Kontrollfragen .......................................................................................... 107 
6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM ............................................... 108 
6.1 Grundlagen ............................................................................................... 108 
6.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils ................................................ 115 
6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters.......................................................... 125 
6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms ............................................................. 136 
6.5 Ausgewählte Funktionen und Hinweise ................................................... 149 
6.6 Kontrollfragen .......................................................................................... 151 
7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS ............................................... 152 
7.1 Grundlagen ............................................................................................... 152 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs .................................................................. 155 
7.3 Kontrollfragen .......................................................................................... 188 
VIII Inhaltsverzeichnis 
8 Optimierung .................................................................................................... 189 
8.1 Optimierung einer Getränkedose in der Konstruktion ............................. 189 
8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation .................................... 199 
8.3 Kontrollfragen .......................................................................................... 209 
Literaturverzeichnis ............................................................................................. 210 
Sachwortverzeichnis ............................................................................................. 211 
 
 
 
 
1 Einleitung 
 NX ist ein leistungsfähiges CAx-System, welches zur Unterstützung des ge-
samten Produktentwicklungs- und Fertigungsprozesses dient. Das System ist 
aus der Zusammenführung von I-DEAS und Unigraphics hervorgegangen und 
wurde von Siemens PLM Software übernommen und stetig weiterentwickelt. 
NX ist nach Funktionen modular aufgebaut und beinhaltet neben der Konstruk-
tion Module zur Fertigungsunterstützung, Simulation, Entwicklung mechatro-
nischer Konzepte und elektrischer Systeme, Schiffs- und Fahrzeugbau sowie 
zur wissensbasierten Konstruktion und Visualisierung. NX basiert auf dem Pa-
rasolid-Kern (Basis der Geometriedarstellung). 
In den Beispielen in diesem Buch werden dem Leser Methoden und Werkzeuge 
aufgezeigt, mit denen der Konstruktionsprozess erleichtert und effizienter ge-
staltet werden kann. Dabei spielt der Aufbau parametrischer Modelle eine be-
sondere Rolle, ob bei der Anwendung der Top-Down-Modellierung, dem Er-
stellen von Teilefamilien oder der Erzeugung von User Defined Features. Bei 
der Parametrisierung wird zusätzlich auf die Verwendung mathematischer und 
logischer Beziehungen und die parameterbasierte Unterdrückung von Formele-
menten eingegangen. 
Weiterhin werden Grundkenntnisse im Aufbau von Simulationsmodellen ver-
mittelt und die schnelle und einfache Integration dieser Modelle in den Kon-
struktionsprozess aufgezeigt. Zudem wird in zwei Optimierungsstudien darge-
legt, wie das Erlernte genutzt werden kann, um durch den Einsatz von Optimie-
rungsalgorithmen den Konstruktionsprozess auch bei komplexeren Produkten 
und Anforderungen zu unterstützen. 
Die Bearbeitung der in diesem Buch verwendeten Übungsbeispiele setzt 
Grundkenntnisse des CAD-Moduls von NX voraus. Daher werden einige Funk-
tionen nur genannt, aber nicht näher erläutert. Zur detaillierten Erklärung dieser 
Funktionen wird auf den Einsteigerband dieser Reihe verwiesen. 
Bei der Erstellung der Übungsbeispiele wurde NX in der Version 12.0.0.27 ver-
wendet. Die Beispiele können jedoch auch mit anderen NX-Versionen nach-
vollzogen werden. Lediglich für den Lasttransfer und die FE-Simulation in Ab-
schnitt 7.2 wird NX mindestens in der Version 12.0.2.9 benötigt, da sonst feh-
lerhafte Ergebnisse produziert werden. Bei der Erstellung der Teilefamilie 
wurde Microsoft Excel 2013 genutzt. Hierbei funktionieren auch andere Versi-
onen. Als Betriebssystem wurde Microsoft Windows 7 verwendet. 
Die Arbeit mit dem Buch wird durch einen Download-Bereich unterstützt. Alle 
verwendeten Modelle können unter www.springer.com auf der Seite dieses Bu-
ches heruntergeladen werden. Besteht kein Zugang zum Download-Bereich, 
können die benötigten Modelle auch selbstständig anhand der Zeichnungen mo-
delliert werden. 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7_1
S. Vajna (Hrsg.), 
http://www.springer.com/
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1007/978-3-658-24773-7_1&domain=pdf
http://www.springer.com/
2 1 Einleitung 
 Um dem Leser die Handhabung des Buches zu erleichtern, sind links vor dem 
Text die Icons der jeweils verwendeten Funktionen sowie evtl. vorhandene Tas-
tenkombinationen angegeben. Die Funktionen und Befehle sind kursiv darge-
stellt und durchnummeriert. Die Befehle können in NX somit auch jederzeit 
über die Befehlssuche gefunden werden. Wichtige Begriffe und Eingabewerte 
sind fett hervorgehoben. 
⇨ Pfeile weisen auf Handlungsfolgen hin. 
 
Ergänzende Informationen werden kursiv ohne Nummerierung dargestellt und 
sind mit einem „i“ markiert. 
 
Die Beschreibung wichtiger Modellierungsschritte wird durch Videos ergänzt, 
welche über QR-Codes abrufbar sind. 
 
Kontrollfragen am Ende eines jeden Kapitels helfen dabei, das Erlernte zu über-
prüfen. Die Lösungen stehen im Download-Bereich zur Verfügung. 
 In den Beispielen in diesem Buch kommen wiederholt Methoden zum Einsatz, 
welche ein gewisses Grundwissen in der erweiterten Parametrik sowie in der in 
NX zugrundeliegenden Modell- und Datei-Hierarchie, dem sog. Master-Mo-
dell-Konzept, erfordern. Diese Themen werden im Folgenden erläutert. 
1.1 Erweiterte Parametrik 
 Unter erweiterter Parametrik wird die Verwendung von Parametern verstanden, 
welche über das reine Zuweisen von Parametern zu Maßen und das Ändern von 
Parameterwerten hinausgeht. Dabei kommen u. a. verschiedene Parameterty-
pen wie Zahlen, Zeichenfolgen oder Boolesche Ausdrücke in Kombination mit 
mathematischen Berechnungen, logischen Bedingungen, Messungen und Attri-
buten zum Einsatz. 
Für die Erläuterung der grundlegenden Verwendung von Parametern wird auf 
den Einsteigerband dieses Buches verwiesen. 
Strg+E 
Das Erstellen und Editieren von Parametern erfolgt in NX im Ausdruckseditor. 
⇨ Register Werkzeuge ⇨ Ausdrücke 
 Bearbeiten 
Über RMT auf die Zelle in der Spalte 
Formel ⇨ Bearbeiten wird der Dialog 
zum Bearbeiten eines Ausdrucks auf-
gerufen. 
 
1.1 Erweiterte Parametrik 3 
 Neben der reinen Eingabe finden sich in diesem Dialog die wesentlichen Funk-
tionen zur Definition einer Formel, welche folgend erläutert werden. 
 
 
 
Ändern der Methode zum Bearbeiten der Formel 
Mit diesem Befehl wird die Zeile zur Eingabe der Formel durch ein Eingabefeld 
ersetzt. Somit lassen sich auch mehrzeilige Formeln definieren. 
 
Mathematische Funktionen 
 Mit Hilfe von mathematischen Funktionen können Ausdrücke aus Konstanten 
oder anderen Ausdrücken berechnet werden. Dabei können die folgenden 
grundlegenden mathematischen Operatoren verwendet werden: 
+ Addition 
- Subtraktion 
* Multiplikation 
/ Division 
^ Exponent 
 
 
Mathematische oder Engineering-
Funktion 
Weitere Funktionen stehen im Dialog 
zum Einfügen einer mathematischen 
oder Engineering-Funktion bereit. 
Dabei wird zunächst eine Kategorie 
gewählt und anschließend die Funk-
tion aus der Liste ausgewählt. Weiter-
hin stehen eine Suchfunktion und eine 
kurze Erklärung zur Verfügung. 
Insbesondere wenn die Syntax einer 
Funktion im Vorfeld nicht bekannt 
ist, stellt die Auswahl über diesen Di-
alog eine sinnvolle Unterstützung dar. 
 
 Ist die Syntax einer Funktion bereits bekannt, kann die Formel auch jederzeit 
direkt in die Eingabezeile eingegeben werden. 
4 1 Einleitung 
 Logische Bedingungen 
 Neben den mathematischen Funktionen stehen in NX auch logische Operatoren 
zur Verfügung. Mit diesen logischen Operatoren können logische Bedingungen 
zwischen Ausdrückenerstellt und somit z. B. das Regelwissen für eine Teile-
familie aufgebaut werden (s. Kapitel 3). 
 
Logische Bedingungsklausel 
Über den Bedingungs-Assistenten 
können logische Bedingungen durch 
die Eingabe in einem Dialog definiert 
werden. 
Wird in dem Dropdown-Menü Else If 
anstatt Else gewählt, können weitere 
Bedingungen hinzugefügt werden. 
Somit sind keine verschachtelten If-
Funktionen notwendig. 
 Alternativ zur Verwendung des Dialogs kann eine logische Bedingung eben-
falls direkt in die Eingabezeile eingegeben werden. 
 Zur Definition von logischen Bedingungen stehen folgende Operatoren zur 
Verfügung: 
< Kleiner als 
<= Kleiner gleich 
= bzw. == Gleich 
!= Ungleich 
> Größer als 
>= Größer gleich 
& bzw. && Und 
| bzw. || Oder 
- bzw. ! Negiert 
 
 Dabei können verschiedene Operatoren auch auf unterschiedliche Art und 
Weise codiert werden. So lässt sich ein Ausdruck z. B. durch das Voranstellen 
von „-“ oder „!“ negieren bzw. verneinen. Ein Klick auf eine der Schaltflächen 
fügt den jeweiligen Operator in die vorher selektierte Zeile ein. 
Logische Bedingungen kommen bei der Erstellung des Regelwissen der Teile-
familien (s. Kapitel 3) und bei der Erstellung des User Defined Features (s. Ka-
pitel 5) zum Einsatz. 
 
1.2 Master-Modell-Konzept 5 
 Weitere Funktionen 
 Messen 
 Neben der Zuweisung eines Wertes kann der Wert eines Parameters 
auch durch Messen eines Geometrieelements bestimmt werden. 
Hierzu stehen in einem Dropdown-Menü die bekannten Messfunk-
tionen zur Verfügung. 
Mit Hilfe des Messens können schnell und ohne die explizite Defi-
nition von Parametern assoziative Modelle erstellt werden. Durch 
das System wird dabei implizit ein Parameter mit dem gemessenen 
Wert erstellt. 
Das Messen findet in diesem Buch im ersten Beispiel der Top-
Down-Modellierung (s. Abschnitt 2.1) und bei der Optimierung in 
der Konstruktion (s. Abschnitt 8.1) Anwendung. 
 Attribute 
 Über Attribute können verschiedene Eigenschaften des gesamten 
Teils (Referenzteilattribut) oder einzelner Objekte (Referenzobjek-
tattribut) als Ausdruckswerte verwendet werden. So lässt sich z. B. 
über das Attribut NX_Material das zugewiesene Material des Bau-
teils als Ausdruckswert nutzen. 
Attribute werden in diesem Buch nicht verwendet, hier nur aufgrund 
der Vollständigkeit erwähnt. 
 
1.2 Master-Modell-Konzept 
 Das Master-Modell-Konzept beschreibt die Modell- und Dateihierarchie in NX. 
Dabei werden die Modelle nachgelagerter Anwendungen auf das Master-Mo-
dell eines Bauteils oder einer Baugruppe referenziert, welches die notwendige 
Geometrie enthält. 
Nachgelagerte Anwendungen können z. B. Simulationen mittels der Finite-Ele-
mente-Methode (FEM) oder Mehrkörpersystemen (MKS), die Fertigungspla-
nung und -simulation (Computer-Aided Manufacturing, CAM) oder die Zeich-
nungserstellung sein. 
Die in diesen Anwendungen verwendeten Modelle beinhalten nicht direkt die 
Geometrie des CAD-Modells, sondern referenzieren nur auf das Master-Mo-
dell, das die Geometrie enthält. Die Modellstruktur ist dabei analog zur Struktur 
einer Baugruppe, mit der Ausnahme, dass jeweils nur ein Master-Modell ein-
gebunden ist und nicht mehrere wie bei einer Baugruppe. 
6 1 Einleitung 
 Die Analogie zur Baugruppenstruktur kann durch Öffnen des Baugruppen-Na-
vigators in unterschiedlichen Anwendungen nachvollzogen werden. Die fol-
gende Abbildung zeigt exemplarisch die Verwendung eines Master-Modells in 
verschiedenen Anwendungen. 
 
 
 Die Modelle der nachgelagerten Anwendungen (Baugruppe, FEM- und CAM-
Modell und Zeichnung) enthalten selbst nicht die Geometrie des Kurbelarms, 
sondern referenzieren nur auf das Master-Modell. 
CAM-Modell
Zeichnung
Master-Modell
(CAD-Modell)
Baugruppe
FEM-Modell
1.3 Kontrollfragen 7 
 Simulationsmodelle weisen zusätzlich eine eigene anwendungsspezifische Da-
teistruktur auf. Auf diese spezielle Dateistruktur wird in den jeweiligen Kapi-
teln gesondert eingegangen. 
Master-Modell-Strukturen werden erzeugt, indem bei der Erstellung einer 
neuen Datei die Beziehung Vorhandenes Teil referenzieren gewählt und ein 
Referenzteil ausgewählt wird. 
Der wesentliche Vorteil des Master-Modell-Konzeptes liegt in dem Vorhan-
densein mehrerer Dateien, welche zwar durch die Referenzierung verbunden 
sind, sonst jedoch unabhängig voneinander bearbeitet werden können. So kann 
z. B. die Geometrie eines Bauteils für ein FEM-Modell vereinfacht werden, 
ohne dass die Originalgeometrie des Master-Modells verändert wird. 
Weiterhin lassen sich somit verschiedene Entwicklungsaufgaben parallelisie-
ren, da gleichzeitig an den unterschiedlichen Anwendungsmodellen gearbeitet 
werden kann, die auf ein Master-Modell referenzieren, welches sich ebenfalls 
noch in Bearbeitung befinden kann. Somit kann bereits mit der Erstellung eines 
FEM-Modells oder einer Zeichnung begonnen werden, bevor das Master-Mo-
dell fertig konstruiert ist. Durch die Referenzierung werden die Anwendungs-
modelle aktualisiert, sobald das Master-Modell verändert wird. Die Aktualisie-
rung kann automatisch oder manuell erfolgen. 
1.3 Kontrollfragen 
 
1. Was wird unter erweiterter Parametrik verstanden? 
2. Welche mathematischen und logischen Operatoren gibt es in NX? 
3. Was beschreibt das Master-Modell-Konzept? 
4. Wie können Master-Modelle erstellt werden? 
5. Worin liegt der Vorteil des Master-Modell-Konzeptes? 
 
2 Top-Down-Modellierung 
 Die Top-Down-Modellierung stellt eine grundlegende Methode zur Modellie-
rung von Baugruppen dar. Hierbei wird zunächst die Baugruppenstruktur ohne 
geometrisch vorhandene Komponenten angelegt. Oft werden dabei auch bereits 
die Schnittstellen der Komponenten festgelegt. Anschließend wird die Geomet-
rie der Komponenten erzeugt und detailliert. Dies hat den Vorteil, dass nach 
dem Erstellen der Baugruppenstruktur und der Schnittstellen, die Komponenten 
parallel modelliert werden können, wodurch sich die Entwicklungszeit eines 
Produktes reduzieren lässt. 
Dem gegenüber steht die Bottom-Up-Modellierung, bei der die einzelnen Kom-
ponenten zuerst vollständig erstellt und dann zu einer Baugruppe zusammen-
gefügt werden. Hierzu müssen alle Komponenten erstellt sein, bevor sie zu ei-
ner Baugruppe zusammengebaut werden können. Ob die Komponenten zusam-
menpassen, sieht man in diesem Fall erst beim Zusammenfügen. 
2.1 WAVE-Geometrie-Linker 
 
Der WAVE-Geometrie-Linker ist eine Technologie für einen strukturierten 
Top-Down-Ansatz in der Produktkonzeption und -entwicklung. Mit dem 
WAVE-Geometrie-Linker können geometrische Abhängigkeiten über die 
Komponenten einer Baugruppe hinweg erstellt und kontrolliert werden. Dies 
bietet Vorteile bei der Entwicklung komplexer Produkte, da die Struktur eines 
Produktes zentral auf der obersten Ebene definiert wird. 
Mit dem WAVE-Geometrie-Linker können verschiedene Geometrieelemente 
von Komponenten assoziativ in andere Komponenten und Baugruppen kopiert 
werden. Die WAVE-Geometrie wird als Formelement in der aktiven Kompo-
nente abgelegt und ist dort im Teile-Navigator sichtbar. 
In diesem Beispiel wird ein Hebel als Schweißbaugruppe erstellt. Der Hebel 
besteht aus drei Komponenten. Auf Baugruppenebene wird eine parametrische 
Skizze (ein sog. Skelett) erzeugt, wodurch die Geometrie der Komponenten ge-
steuert wird. 
 Vorgehensweise: 
I. Erzeugen der parametrischen Steuerskizze 
II. Erzeugen der leeren Komponentendateien 
III. Verlinken der Steuerskizze mit den Komponenten 
IV. Modellieren der Komponenten 
V. Analyse der verlinkten Beziehungen 
VI. Modellieren der Schweißnähte 
 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7_2
S. Vajna (Hrsg.), 
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1007/978-3-658-24773-7_2&amp;domain=pdf
2.1 WAVE-Geometrie-Linker 9 
 
Die Beschreibung der Modellierung kann als Ergänzung 
zum Text auch als Video nachvollzogen werden. Hierzu 
einfach den rechts abgebildetenQR-Code scannen, 
vorzugsweise mit einem Tablet. Liegt das Buch als eBook 
vor, kann der QR-Code auch direkt angeklickt werden. 
I. Erzeugen der parametrischen Steuerskizze 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ bg_hebel 
Strg+E 
2. Ausdrücke 
⇨ Register Werkzeuge ⇨ Ausdrücke 
Name ⇨ B1 
Formel ⇨ 20 
Einheiten ⇨ mm 
Dimensionalität ⇨ Länge 
Typ ⇨ Anzahl 
 
 
 ⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
 
⇨ Neuer Ausdruck 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
B1 20 mm Länge Anzahl 
B2 30 mm Länge Anzahl 
D1_aussen 30 mm Länge Anzahl 
D1_innen 20 mm Länge Anzahl 
D2_aussen 50 mm Länge Anzahl 
D2_innen 40 mm Länge Anzahl 
L 100 mm Länge Anzahl 
T 10 mm Länge Anzahl 
 
 
 
 
Die erstellten Ausdrücke können auch in eine Datei exportiert werden. Dabei 
werden alle Ausdrücke exportiert, auch die automatisch durch das System er-
stellten. Werden die automatisch erstellten Ausdrücke nicht benötigt, kann die 
Datei in einem Texteditor geöffnet und die nicht benötigten Ausdrücke können 
entfernt werden. 
 
Auch das Importieren von Ausdrücken ist möglich. 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644915/video/mp4/2_1_WAVE-Geometrie-Linker_Hebel.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644915/video/mp4/2_1_WAVE-Geometrie-Linker_Hebel.mp4
10 2 Top-Down-Modellierung 
 
 
 3. Arbeitslayer 21 
 
 
4. Skizze 
Menü ⇨ Einfügen 
⇨ Skizze in Aufgabenumgebung 
 
⇨ XZ-Ebene 
 
 5. Arbeitslayer 61 
 
 
6. Bezugsebene 
Typ ⇨ Im Abstand 
Planare Referenz ⇨ XZ-Ebene 
Abstand ⇨ B1/2 
Die Ebene wird manuell an die rich-
tige Position geschoben. 
 
7. Bezugsebene 
Planare Referenz ⇨ XZ-Ebene 
Abstand ⇨ B2/2 
 8. Arbeitslayer 1 
 
2.1 WAVE-Geometrie-Linker 11 
II. Erzeugen der leeren Komponentendateien 
 1. Aktivieren des Registers Baugruppen 
Datei ⇨ Baugruppen 
 
2. Erzeugen der Komponentendateien 
⇨ Register Baugruppen ⇨ Neu erzeugen 
⇨ Erzeugen der folgenden Komponenten: 
Dateiname ⇨ Huelse_1 
Dateiname ⇨ Huelse_2 
Dateiname ⇨ Steg 
 
 Das zweite Dialogfenster mit dem Titel Neue Komponente erzeugen kann ohne 
eine Auswahl bestätigt werden. 
 
 
3. Baugruppenzwangsbedingungen 
⇨ Fixieren der erzeugten Komponenten 
Typ ⇨ Fixieren 
 
Es wird empfohlen, die erzeugten Komponenten zu fixieren, damit diese ortsfest 
sind und später nicht mehr verschoben werden können. 
III. Verlinken der Steuerskizze mit den Komponenten 
 
1. Huelse_1 als aktives Teil festlegen 
⇨ Doppelklick auf Huelse_1 im Baugruppen-Navigator 
Alternativ: 
⇨ RMT auf Huelse_1 ⇨ Als aktives Teil festlegen 
 
2. WAVE-Geometrie-Linker 
Typ ⇨ Zusammengesetzte Kurve 
⇨ Äußeren Kreis wählen 
⇨ Assoziativ 
⇨ Als positionsunabhängig festlegen 
 
 
 
Durch die Option Als positionsunab-
hängig festlegen kann der erstellte 
Körper später unabhängig von der 
Position der Ursprungsfläche ver-
schoben werden. 
12 2 Top-Down-Modellierung 
 
3. WAVE-Geometrie-Linker 
Typ ⇨ Zusammengesetzte Kurve 
⇨ Inneren Kreis wählen 
⇨ Assoziativ 
⇨ Als positionsunabhängig festlegen 
 
 
Die beiden Kreise können auch zusammen ausgewählt werden. Beim einzelnen 
Verlinken werden die Kurven jedoch auch als separate Elemente im Teile-Na-
vigator abgelegt. Dies hat den Vorteil, dass die Kurven einzeln bearbeitet oder 
gelöscht werden können. 
 
4. WAVE-Geometrie-Linker 
Typ ⇨ Bezug 
⇨ Erste Ebene auswählen 
⇨ Assoziativ 
⇨ Als positionsunabhängig festlegen 
 
 
5. Huelse_2 als aktives Teil festlegen 
⇨ Wiederholen der Schritte 1-4 für die untere Hülse 
 
6. Steg als aktives Teil festlegen 
 
7. WAVE-Geometrie-Linker 
Typ ⇨ Zusammengesetzte Kurve 
 Kurvenregel ⇨ Einzelne Kurve 
 
 
Um die einzelnen Segmente der 
Skizze auswählen zu können, muss 
die Funktion Anhalten bei Schnitt-
punkt aktiviert werden. 
 ⇨ Auswählen der Kurven 
⇨ Assoziativ 
⇨ Als positionsunabhängig festlegen 
 
2.1 WAVE-Geometrie-Linker 13 
 
8. bg_hebel als aktives Teil festlegen 
In den Komponenten sind nun alle benötigten Elemente der Skelettstruktur ver-
linkt und es kann mit der Modellierung der einzelnen Komponenten begonnen 
werden. 
IV. Modellieren der Komponenten 
 Im Folgenden werden die einzelnen Komponenten modelliert. 
 
Modellieren von Huelse_1 
 
1. Huelse_1 in Fenster öffnen 
RMT auf Huelse_1 ⇨ In Fenster öffnen 
 
Die Hülse kann auch innerhalb der Baugruppe als aktives Teil modelliert wer-
den. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass versehentlich Elemente der Steu-
erskizze oder anderer Komponenten selektiert werden. 
 
2. Auf Layer verschieben 
⇨ Verschieben der verlinkten Elemente auf die jeweiligen Layer: 
Verknüpfte Kurven ⇨ Layer 21 
Verbundene Bezugsebene ⇨ Layer 61 
 
3. Extrudieren 
⇨ Äußeren verlinkten Kreis 
auswählen 
Richtung ⇨ Y-Achse 
 
Start ⇨ Wert, 0 
Ende ⇨ Bis Auswahl 
⇨ Verbundene Bezugsebene wählen 
 
Somit wird sichergestellt, dass die 
Extrusion immer bis zu der verbunde-
nen Bezugsebene verläuft. 
 
 
4. Formelement spiegeln 
Formelement ⇨ Extrudieren 
Ebene ⇨ XZ-Ebene 
 
 
 
14 2 Top-Down-Modellierung 
 
5. Vereinigen 
⇨ Vereinigen des extrudierten Kör-
pers und des gespiegelten Form-
elements 
Ziel ⇨ Extrudieren 
Werkzeug ⇨ Formelement spiegeln 
 
 
6. Bohrung 
⇨ Mittelpunkt der Zylinderkante 
wählen 
Tiefenbegrenzung ⇨ Durch Körper 
Durchmesser ⇨ Messen 
 
 
 
Die Option Messen kann über das 
Dropdown-Menü in der Durchmes-
serbemaßung ausgewählt werden. 
Somit wird der folgende Dialog zum 
Messen geöffnet. 
 
7. Abstand messen 
Typ ⇨ Durchmesser 
⇨ Inneren Kreis auswählen 
 
 
Zur Auswahl des inneren Kreises 
wird empfohlen, die Darstellung auf 
Drahtmodell mit abgeblendeten Kan-
ten oder statistisches Drahtmodell zu 
ändern. 
 
Die Bohrung wird mit dem Formelement Bohrung ausgeführt, damit die Boh-
rungsdaten im Nachhinein auch bei einer möglichen CAM-Anwendung zur Ver-
fügung stehen. 
 
8. Ausblenden der Layer 21 und 61 
 
9. Speichern 
Die erste Hülse ist fertiggestellt und kann gespeichert werden. 
 
Modellieren von Huelse_2 
 Die Modellierung der zweiten Hülse ist analog zur ersten und kann selbststän-
dig durchgeführt werden. 
2.1 WAVE-Geometrie-Linker 15 
 Modellieren des Stegs 
 
1. Steg in Fenster öffnen 
RMT auf Steg im Baugruppen-Navigator ⇨ In Fenster öffnen 
 
2. Auf Layer verschieben 
Verknüpfte Kurve ⇨ Layer 21 
Strg+E 
3. Ausdrücke 
Für die Modellierung des Stegs wird in der Komponente Steg ein Parameter T 
für die Wandstärke erstellt. Dieser Parameter wird anschließend mit dem Para-
meter T der Baugruppe bg_hebel verknüpft. 
 
4. Teileübergreifenden Ausdruck erstellen/bearbeiten 
Ausgangsteil ⇨ bg_hebel.prt 
Ausgangsausdruck ⇨ T 
 
 
 
 
Die Formel des Parameters wurde im Ausdruckeditor gesperrt und mit Teile-
übergreifend markiert. In der Spalte Ursprung steht der Ausdruck "bg_he-
bel"::T. Das bedeutet, dass der Wert dieses Parameters mit dem Parameter T 
der Baugruppe bg_hebel verknüpft ist. Der Ausdruck, welcher die Verknüpfung 
realisiert, kann auch direkt als Formel verwendet werden. 
 
 
16 2 Top-Down-Modellierung 
 
5. Extrudieren 
⇨ Verknüpfte Kurve wählen 
Ende ⇨ Symmetrischer Wert 
Abstand ⇨ T/2 
 
 
 
 
 
6. Ausblenden der Layer 21 und 61 
 
7. Speichern 
 
8. bg_hebel in Fenster öffnen 
⇨ RMT auf Steg 
⇨ Überordnung in Fenster öffnen 
⇨ bg_hebel 
 9. Reference Sets der Komponenten ersetzen 
Werden Komponenten aus einer Baugruppe neu erzeugt, werden die Reference 
Sets standardmäßig auf Ganzes Teil gesetzt. Damit in der Baugruppe nur das 
Volumen der Komponenten angezeigt wird, werden die Reference Sets auf 
MODEL geändert. 
⇨ RMT auf Huelse_1 ⇨ Reference Set ersetzen ⇨ MODEL 
Das Ersetzen der Reference Sets ist für alle Komponenten durchzuführen. 
2.1 WAVE-Geometrie-Linker 17 
V. Analyse der verlinkten Beziehungen 
 
1. Modell aktualisieren 
Die Parameterwerte können über den Teile-Naviga-
tor oder den Ausdruckseditor in der Baugruppe 
bg_hebel verändert werden. 
Bei einer Änderung der Parameterwerte werden die 
Änderungen automatisch in den verlinkten Teilen 
berücksichtigt.Ggf. muss das Modell jedoch aktua-
lisiert werden. 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ Aktualisieren ⇨ Teileüber-
greifende Aktualisierung 
⇨ Geometrie, Ausdrücke und PMI aktualisieren 
Alternativ: 
⇨ Alle aktualisieren 
 
 
2. Teileübergreifender Verbindungs-Browser 
⇨ Register Baugruppen 
⇨ Teileübergreifender Verbindungs-
Browser 
Hier können die teileübergreifenden 
Verbindungen eines Modells analy-
siert und auch unterbrochen werden. 
Im oberen Bereich werden die Kom-
ponenten der Baugruppe aufgelistet. 
In der rechten Spalte werden hier für 
jede Komponente die Arten und die 
Anzahl der Verknüpfungen ange-
zeigt. 
Im unteren Bereich sind die teileüber-
greifenden Verknüpfungen nochmal 
einzeln aufgelistet. 
 
 
Werden die Verbindungen nicht sofort angezeigt, müssen die Komponenten zu-
nächst mit einem Doppelklick geladen werden. 
18 2 Top-Down-Modellierung 
 
3. Beziehungsbrowser 
Eine weitere Möglichkeit, die teileübergreifenden Beziehungen eines Produkts 
zu analysieren oder zu bearbeiten, ist der Beziehungsbrowser. Hierzu muss zu-
sätzlich Java Runtime Environment installiert sein. Ist dies der Fall, kann der 
Beziehungsbrowser gestartet werden. 
⇨ Register Baugruppen ⇨ Beziehungsbrowser 
Neben der reinen Analyse können bestehende Beziehungen hier über RMT 
auch bearbeitet oder entfernt werden. 
 
 
 4. Bearbeiten und Entfernen der 
Assoziativität 
Auch über den WAVE-Geometrie-
Linker kann eine bestehende Bezie-
hung bearbeitet oder gelöscht werden. 
Der Dialog wird über einen Doppel-
klick auf das verlinkte Objekt aufge-
rufen. 
Wird die Einstellung Assoziativ deak-
tiviert, ist die Verbindung entfernt. 
Das verlinkte Element (z. B. die 
Kurve) bleibt jedoch erhalten. 
 
 
Wurde die Assoziativität einmal ent-
fernt, kann sie nicht wieder herge-
stellt werden, sondern muss neu defi-
niert werden. 
2.1 WAVE-Geometrie-Linker 19 
VI. Modellieren der Schweißnähte 
 Schweißnähte werden in NX über den Schweiß-Assistenten erstellt. 
 
1. Baugruppe als aktives Teil festlegen 
⇨ Doppelklick auf bg_hebel 
 
2. Kehlnahtschweißung 
Menü ⇨ Einfügen ⇨ Schweiß-Assis-
tent ⇨ Kehlnahtschweißung 
 
Flächensatz 1 ⇨ Fläche am Steg 
Flächensatz 2 ⇨ Fläche der Hülse 
Beinlänge ⇨ 3 
 
 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
Die Normalenvektoren der Flächen 
müssen zueinander in Richtung der 
Schweißnaht zeigen. 
Die Kehlnahtschweißung wird nach 
der Erstellung im Teile-Navigator ab-
gelegt. 
 3. Weitere Schweißnähte 
Die weiteren Schweißnähte können selbstständig erzeugt werden. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 2 Top-Down-Modellierung 
2.2 Bauteilübergreifende Parameter 
 Die Modellerstellung nach dem Top-Down-Ansatz kann auch ohne eine Steu-
erskizze ausschließlich über bauteilübergreifende Parameter realisiert werden. 
Dazu werden auf Baugruppenebene Parameter, sog. Führungsparameter, er-
stellt und diese dann in die jeweiligen Komponenten verlinkt. Die Parameter 
der Komponenten sind somit mit den Führungsparametern der Baugruppen-
ebene verknüpft. Diese Methode wird im Folgenden am Beispiel eines Gum-
mirades erläutert. Das Gummirad wird dabei wie folgt parametrisiert: 
 
 
 Vorgehensweise: 
I. Erstellen der Führungsparameter auf Bau-
gruppenebene 
II. Erzeugen der leeren Komponentendateien 
III. Verlinken der Komponentenparameter der 
Felge 
IV. Parametrisches Modellieren der Felge 
 V. Verlinken der Komponentenparameter des Reifens 
VI. Parametrisches Modellieren des Reifens 
VII. Ändern der Führungsparameterwerte auf Baugruppenebene 
2.2 Bauteilübergreifende Parameter 21 
I. Erstellen der Führungsparameter auf Baugruppenebene 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ bg_Gummirad 
 
 
2. Ausdrücke 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
B_Nabe 40 mm Länge Anzahl 
B_Reifen 30 mm Länge Anzahl 
D_Felge 120 mm Länge Anzahl 
D_Nabe 20 mm Länge Anzahl 
D_Reifen 140 mm Länge Anzahl 
T 5 mm Länge Anzahl 
 
 3. Erstellen eines Parameters für die Speichenanzahl 
 
⇨ Neuer Ausdruck 
Name ⇨ Anzahl_Speichen 
Formel ⇨ round(D_Felge/20) 
Dimensionalität ⇨ Ohne Einheit 
Typ ⇨ Anzahl 
 
Die Funktion round gibt eine gerundete natürliche Zahl zurück. Endet die zu 
rundende Zahl auf „.5“, wird immer zur geraden Zahl gerundet. Alternativ 
kann auch die Funktion ceiling verwendet werden. Diese Funktion gibt immer 
die nächst größere natürliche Zahl zurück. 
 
4. Ausdrücke exportieren 
Die erstellten Ausdrücke werden exportiert, um das Format der Ausdrucksdatei 
zu betrachten. Die Datei wird im Folgenden jedoch nicht weiter verwendet. 
Dateiname ⇨ Parameter_Gummirad.exp 
 
Die Dateiendung exp steht für expres-
sions (dt. Ausdrücke). Dies lässt be-
reits erkennen, dass die Datei Para-
meter beinhaltet. 
 
 
Die Datei kann mit einem beliebigen 
Texteditor geöffnet und editiert wer-
den. 
22 2 Top-Down-Modellierung 
II. Erzeugen der leeren Komponentendateien 
 1. Aktivieren des Registers Baugruppen 
Datei ⇨ Baugruppen 
 
2. Neu erzeugen 
⇨ Erzeugen der Komponenten: 
Dateiname ⇨ Felge 
Dateiname ⇨ Reifen 
 
 
 
3. Baugruppenzwangsbedingungen 
⇨ Fixieren der beiden Komponenten 
Typ ⇨ Fixieren 
III. Verlinken der Komponentenparameter der Felge 
 Vor der Modellierung der Felge werden die Parameter der Komponente mit den 
Führungsparametern der Baugruppe verknüpft. 
 
1. Felge in Fenster öffnen 
RMT auf Felge ⇨ In Fenster öffnen 
 
2. Ausdrücke 
 
⇨ Mehrere teileübergreifende Ausdrücke erstellen 
Ausgangsteil ⇨ bg_Gummirad.prt 
Namensregel ⇨ Präfix hinzufügen 
Präfix-Zeichenfolge ⇨ bg_ 
 
⇨ Auswahl der Ausgangsausdrücke: 
- Anzahl_Speichen 
- B_Nabe 
- B_Reifen 
- D_Felge 
- D_Nabe 
- T 
Die Ausgangsausdrücke werden aus der Baugruppe direkt in die Komponente 
kopiert und verknüpft. 
2.2 Bauteilübergreifende Parameter 23 
 
 
 
Bei der Erzeugung teileübergreifender Ausdrücke sollten nur die Ausdrücke 
verknüpft werden, die auch wirklich für die Modellierung notwendig sind. So-
mit werden nicht verwendete Ausdrücke in Modellen vermieden und das einfa-
che Weiterbearbeiten der Modelle durch andere Nutzer sichergestellt. 
 
 
 
Der Eintrag "bg_Gummirad"::Anzahl_Speichen in der Spalte Ursprung ver-
weist auf die Verknüpfung des Parameters. Es wird also aus der Datei bg_Gum-
mirad der Parameter Anzahl_Speichen herangezogen. 
Dieser Eintrag kann auch direkt als Formel eingegeben werden, um die Ver-
knüpfung zu erstellen, z. B. durch den Import einer Parameterdatei. 
 
Bei der teileübergreifenden Verknüpfung von Parametern muss nicht unbedingt 
ein Präfix, Suffix o. ä. verwendet werden. Dies wurde hier gewählt, um die ver-
knüpften Parameter später schnell zu identifizieren. Es ist auch möglich, die 
gleiche Bezeichnung der Ausdrücke zu verwenden. In diesem Fall wird der Ein-
trag für den Präfix leer gelassen. 
 
3. Datei speichern 
24 2 Top-Down-Modellierung 
IV. Parametrisches Modellieren der Felge 
 Unter Verwendung der im vorigen Abschnitt erstellten Parameter wird nun die 
Felge modelliert. 
 
1. Felge in Fenster öffnen 
Falls die Felge nicht mehr geöffnet ist, wird sie erneut in einem separaten Fens-
ter geöffnet. 
RMT auf Felge ⇨ In Fenster öffnen 
 2. Arbeitslayer 21 
 
 
3. Skizze 
⇨ XZ-Ebene 
Die abgebildete Skizze wird selbst-
ständig erstellt und parametrisiert. 
 4. Arbeitslayer 1 
 
 
5. Drehen der Skizze 
Drehachse ⇨ X-Achse 
 
6. Bohrung 
Durchmesser ⇨ bg_D_Nabe 
Tiefenbegrenzung ⇨ Durch Körper 
 
 
2.2 Bauteilübergreifende Parameter 25 
 7. Arbeitslayer 21 
 
 
8. Ausblenden von Layer 1 
 
9. Skizze 
⇨ XZ-Ebene 
⇨ Erstellen der abgebildeten Linie 
 10. Arbeitslayer 1 
 
11. Rippe 
⇨ Skizze wählen 
 
⇨ Parallel zu Schnittebene 
Abmessung ⇨ Symmetrisch 
Stärke ⇨ bg_T 
⇨ Rippe mit Ziel kombinieren 
 
 
12. Kantenverrundung 
Kurvenregel ⇨ Obere Rippen-Flä-
chen-Kanten 
⇨ Drei Flächen der Rippe auswählen 
 
 Kurvenregel ⇨ Einzelne Kurve 
⇨ Auswählen der vorderen Kanten 
der Rippe 
 
Radius ⇨ bg_T/4 
 
26 2 Top-Down-Modellierung 
 
13. Formelement musternLayout ⇨ Kreisförmig 
⇨ Auswahl von: 
- Skizze (4) 
- Rippe (5) 
- Kantenverrundung (6) 
Vektor ⇨ X-Achse 
 
Abstand ⇨ Steigung und Spanne 
Steigung definieren als ⇨ Winkel 
Steigungswinkel 
⇨ 360/bg_Anzahl_Speichen 
Spannwinkel ⇨ 360 
 
Beim Mustern muss auch die erstellte Skizze gemustert werden, da sonst die 
Rippe nicht erstellt wird. Gleiches gilt für das Spiegeln. 
 
14. Formelement spiegeln 
⇨ Auswahl von: 
- Skizze (4) 
- Rippe (5) 
- Kantenverrundung (6) 
- Musterformelement (7) 
Ebene ⇨ YZ-Ebene 
 
 
15. Ausblenden der Layer 21 und 61 
 
 
16. Kantenverrundung 
⇨ Verrunden der weiteren Kanten 
Radius ⇨ bg_T/4 
 
17. Datei speichern 
 
18. bg_Gummirad in Fenster öffnen 
⇨ RMT auf Felge ⇨ Überordnung in Fenster öffnen 
⇨ bg_Gummirad 
2.2 Bauteilübergreifende Parameter 27 
V. Verlinken der Komponentenparameter des Reifens 
 
1. Reifen in Fenster öffnen 
RMT auf Reifen ⇨ In Fenster öffnen 
 
2. Ausdrücke 
 
⇨ Selbstständiges Erstellen mehrerer teileübergreifender Ausdrücke: 
- B_Reifen 
- D_Felge 
- D_Reifen 
- T 
Präfix-Zeichenfolge ⇨ bg_ 
 
 Folgende Ausdrücke sollten anschließend erstellt sein: 
 
 
VI. Parametrisches Modellieren des Reifens 
 1. Arbeitslayer 21 
 
 
2. Skizze 
⇨ XZ-Ebene 
 
 
 3. Arbeitslayer 1 
 
4. Drehen 
Drehachse ⇨ X-Achse 
 
28 2 Top-Down-Modellierung 
 
5. Kantenverrundung 
⇨ Innere Kanten 
Radius ⇨ bg_T/4 
 
 
6. Kantenverrundung 
⇨ Äußere Kanten 
Radius ⇨ 3 
 
 
7. Ausblenden der Layer 21 und 61 
 
 
 
Strg+J 
8. Farbe zuweisen 
⇨ Dunkelgrau 
 
 
9. Datei speichern 
 
10. bg_Gummirad in Fenster öffnen 
⇨ RMT auf Felge ⇨ Überordnung in Fenster öffnen 
⇨ bg_Gummirad 
2.3 Kontrollfragen 29 
VII. Ändern der Führungsparameterwerte auf Baugruppenebene 
 1. Parameterwerte ändern 
Die Parameterwerte des Gummirades 
können nun auf Baugruppenebene ge-
ändert werden. 
Dies kann direkt im Teile-Navigator 
oder im Ausdruckseditor erfolgen. 
 
 
2. Modell aktualisieren 
Gegebenenfalls muss das Modell bei der ersten Änderung der Parameterwerte 
aktualisiert werden. Danach sollte das Modell jedoch bei jeder Änderung auto-
matisch aktualisiert werden. 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ Aktualisieren ⇨ Teileübergreifende Aktualisierung 
⇨ Geometrie, Ausdrücke, und PMI aktualisieren 
Alternativ: 
⇨ Alle aktualisieren 
Im gleichen Menü kann die teileübergreifende Aktualisierung auch als verzö-
gert eingestellt werden. Somit erfolgt die Aktualisierung bei einer Änderung 
nicht automatisch. 
 3. Analyse der verlinkten Beziehungen 
Die Analyse der verlinkten Beziehungen durch die teileübergreifenden Ausdrü-
cke kann selbstständig analog zu Abschnitt 2.1 mit den dort beschriebenen Ana-
lysefunktionen durchgeführt werden. 
2.3 Kontrollfragen 
 
1. Was ist Top-Down-Modellierung? 
2. Wie kann Top-Down-Modellierung in NX realisiert werden? 
3. Was sind Führungsparameter? 
4. Wie werden Parameter teileübergreifend verknüpft? 
5. Mit welcher Formel können bauteilübergreifende Parameter direkt erzeugt 
werden? 
6. Wie lassen sich bauteilübergreifende Beziehungen analysieren? 
7. Wie werden Schweißnähte modelliert? 
 
3 Teilefamilien 
 
Mit der Funktion der Teilefamilien können in NX topologisch und geometrisch 
ähnliche Komponenten und Produkte parametrisch abgebildet werden. Hierzu 
wird ein parametrisches Vorlagenteil (Template) erzeugt, welches alle ge-
wünschten Varianten eines Produktes darstellen kann. Die Produktvarianten 
müssen dabei vorgedacht und unter Verwendung von Parametern und einem 
teilweise komplexen Regelwerk modelliert werden. Bei der Umsetzung dieses 
Regelwerkes können neben mathematischen Funktionen auch logische Bedin-
gungen zum Einsatz kommen. Das Vorlagenteil beinhaltet anschließend das ge-
samte Regelwissen der Teilefamilie. Dadurch ist eine automatische Erstellung 
der verschiedenen Produktvarianten möglich. 
Hierbei bieten Teilefamilien den Vorteil des minimalen Teileumfangs, da die 
Datei der jeweiligen Produktvariante erst erzeugt wird, wenn sie auch verwen-
det wird. 
Bevor mit diesem Kapitel fortgefahren wird, sollten die Funktionen der erwei-
terten Parametrik bekannt sein (s. Abschnitt 1.1). 
3.1 Teilefamilie einer Lochplatte 
 In diesem Abschnitt wird eine Teilefamilie für eine Lochplatte erstellt. Diese 
stellt ein sehr einfaches Beispiel dar, welches die grundsätzliche Vorgehens-
weise zum Erzeugen einer Teilefamilie aufzeigen soll. Die Teilefamilie soll die 
folgenden Varianten der Lochplatte abbilden: 
 
 
 Dabei soll die kleinste Lochplattenvariante keine Verrundungen besitzen. Zur 
Modellierung werden die folgenden Parameter verwendet: 
 
 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7_3
S. Vajna (Hrsg.), 
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1007/978-3-658-24773-7_3&amp;domain=pdf
3.1 Teilefamilie einer Lochplatte 31 
 Vorgehensweise: 
I. Modellieren des Vorlagenteils 
II. Erzeugen der Teilefamilie 
III. Anwenden der Teilefamilie 
 
I. Modellieren des Vorlagenteils 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ 0_Template_Lochplatte 
 
Wird die Teilefamilie im einfachen Dateisystem ohne Verwendung eines PDM-
Systems (z. B. Teamcenter) erstellt, sollte der Dateiname des Templates immer 
darauf schließen lassen, dass es sich bei der Datei um das Template einer Tei-
lefamilie handelt. 
 
2. Ausdrücke 
 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
Anzahl_Bohrungen 8 Ohne Einheit Anzahl 
Breite 30 mm Länge Anzahl 
Laenge 50 mm Länge Anzahl 
Lochkreis_Bohrungen 20 mm Länge Anzahl 
 
 
3. Quader 
Länge (XC) ⇨ Laenge 
Breite (YC) ⇨ Breite 
Höhe (ZC) ⇨ 4 
 
 
 4. Arbeitslayer 61 
 
 
5. Bezugsebene 
Typ ⇨ Ermittelt 
⇨ Beide Stirnflächen auswählen 
 
Der Ebenentyp kann bei der Auswahl der Stirnflächen auf Ermittelt belassen 
werden. Durch die Auswahl der beiden parallelen Flächen wird die Ebene au-
tomatisch mittig zwischen diesen platziert und der Typ Bisektor festgelegt. 
32 3 Teilefamilien 
 
6. Bezugsebene 
Typ ⇨ Ermittelt 
⇨ Beide Seitenflächen auswählen 
 
 
7. Bezugsachse 
Typ ⇨ Ermittelt 
⇨ Beide Ebenen auswählen 
 
Ggf. Richtung umkehren 
 8. Arbeitslayer 1 
 
 
9. Bohrung 
⇨ Bohrung auf oberer Fläche plat-
zieren und mit Zwangsbedingung 
und Bemaßung versehen 
 Durchmesser ⇨ 3 
Tiefenbegrenzung 
⇨ Durch Körper 
 
 
10. Formelement mustern 
⇨ Bohrung auswählen 
 
Layout ⇨ Kreisförmig 
Vektor ⇨ Bezugsachse (4) 
 
Abstand ⇨ Anzahl u. Abstand 
Anzahl ⇨ Anzahl_Bohrungen 
Spannwinkel ⇨ 360 
3.1 Teilefamilie einer Lochplatte 33 
 
11. Kantenverrundung 
Radius 1 ⇨ 5 
 
 
12. Ausblenden des Layers 61 
 
 
13. Datei speichern 
Das Vorlagenteil ist fertig modelliert und kann gespeichert werden. 
II. Erzeugen der Teilefamilie 
 
1. Teilefamilien 
⇨ Register Werkzeuge ⇨ Teilefamilien 
 
 Auswählen der Parameter 
Verfügbare Spalten ⇨ Ausdrücke 
 
Die für die Teilefamilie relevanten Para-
meter werden über Bei Ende hinzufügen 
oder Doppelklick ausgewählt: 
- Part_Name 
- Breite 
- Laenge 
- Anzahl_Bohrungen 
- Lochkreis_Bohrungen 
 
Auswählen von Formelementen 
Verfügbare Spalten ⇨ Formelemente 
Zusätzlich zu Ausdrücken können auch 
Formelemente ausgewählt werden. 
 
Hier wird die Kantenverrundung hinzuge-
fügt: 
- Edge_Blend 
34 3 Teilefamilien 
 Importierbare Teilefamilien-Vorlage 
Soll zur Arbeit in einem PDM-System (z. B. Teamcenter) für die Komponenten 
der Teilefamilie zusätzlich eine Teilenummer verwendet werden, muss Impor-
tierbare Teilefamilien-Vorlage gewählt werden. Somit wird die Spalte 
DB_PART_NO angelegt und es kann eine Teilenummer vergeben werden. 
⇨ Diese Option wird in diesem Beispiel nicht verwendet. 
 
Familienspeicherverzeichnis 
Weiterhin muss festgelegt werden, in welchem Verzeichnis die Elemente der 
Teilefamilie nach dem Erzeugen gespeichert werden sollen. 
⇨ Verzeichnis auswählen, in dem sich die bisher erstelltenBauteile befinden 
 
⇨ Tabelle erstellen 
Microsoft Excel wird geöffnet und die aktuellen Werte der Parameter werden 
in der Tabelle angezeigt. Die Köpfe der einzelnen Spalten entsprechen den vor-
her ausgewählten Ausdrücken. NX ist so lange gesperrt, bis Excel wieder ge-
schlossen wird. 
 
 
 Die Tabelle kann nun um die gewünschten Varianten erweitert werden. Wird 
in der Spalte Edge_Blend NO eingetragen, so wird in dieser Variante die Kan-
tenverrundung deaktiviert. 
 
 
3.1 Teilefamilie einer Lochplatte 35 
 
NX 12 ist kompatibel mit allen gängigen MS Excel Versionen. Dazu gehören 
MS Office 2010 und höher. In diesem Beispiel wird MS Office 2013 verwendet. 
 Excel wird um das Menü Teilefamilie in der 
Registerkarte ADD-INS erweitert. 
Mit der Funktion Teil überprüfen wird Excel 
minimiert und das Element der Teilefamilie 
wird angezeigt, in dessen Zeile in Excel sich 
der Cursor befindet. 
 
 
Über Tabelle fortsetzen wird Excel wieder aufgerufen und die Tabelle kann 
weiter editiert werden. 
Weiterhin können über das Menü Teilefamilie aus Excel heraus die Werte der 
mit dem Cursor gewählten Zeile auf das angezeigte Modell in NX angewendet 
oder direkt einzelne Teile aus der Tabelle erzeugt werden. Diese Teile werden 
dann in dem Familienspeicherverzeichnis gespeichert. 
 2. Familie speichern 
⇨ ADD-INS ⇨ Teilefamilie ⇨ Familie speichern 
Excel wird beendet und es wird wieder zur NX-Umgebung zurückgekehrt. 
 
Die erstellte Tabelle wird nicht in einer separaten Datei gespeichert, sondern 
direkt in der Template-Datei. Excel dient nur zum Editieren der Tabelle. 
 
3. Template-Datei speichern 
 
 
Die Template-Datei kann jederzeit geändert werden. Dazu zählen geometrische 
Änderungen oder Änderungen und Erweiterungen der Tabelle. Nach dem Öff-
nen der Template-Datei muss hierzu lediglich der Teilefamilien-Dialog aufge-
rufen und die Tabelle bearbeitet werden. 
III. Anwenden der Teilefamilie 
 Die Elemente der Teilefamilie können nun analog zu den Standardteilen der 
Wiederverwendungsbibliothek in eine Baugruppe eingefügt werden. 
 
1. Erstellen einer neuen Baugruppe 
36 3 Teilefamilien 
 
2. Hinzufügen 
Teil ⇨ 0_Template_Lochplatte.prt 
 
Beim Hinzufügen der Komponente wird au-
tomatisch erkannt, dass es sich um das 
Template einer Teilefamilie handelt. Im 
nachfolgenden Dialog kann dann ein Fami-
lienelement anhand der Familienattribute 
ausgewählt werden. 
Mit einem Doppelklick wird ein gültiger 
Wert eines Attributes gewählt. Danach kann 
mit dem nächsten Attribut fortgefahren wer-
den. 
Im unteren Bereich kann ein zur Auswahl 
passendes Element ausgewählt werden. 
Über Vorlage auswählen kann auch direkt 
das Template-Teil eingefügt werden. 
 
3. Speichern der Baugruppe 
Wird die Baugruppe gespeichert, werden 
auch die verwendeten Varianten der Teilefa-
milie als Part-Dateien gespeichert. 
 
 
 
 
3.2 Teilefamilie einer Passfeder 
 In diesem Abschnitt wird eine Teilefamilie für eine Passfeder erstellt, welche 
anschließend als Standardteil verwendet werden kann. Die Grundlage für das 
zu erstellende Regelwissen bildet die DIN 6885 [1]. 
Für die Erstellung der Teilefamilie werden jedoch folgende Vereinfachungen 
getroffen: 
• Die Formen G, H und J werden nicht abgebildet. 
• Kantenbrechungen werden vernachlässigt. 
• Bei den Formen E und F wird nur eine Bohrung für eine Abdrückschraube 
erstellt. 
• Bohrungen für Spannhülsen werden nicht berücksichtigt. 
3.2 Teilefamilie einer Passfeder 37 
 Vorgehensweise: 
I. Erzeugen der Excel-Tabelle für die abzubildenden Varianten 
II. Erstellen der Parameter in NX 
III. Modellieren der Passfeder 
IV. Erstellen der logischen Bedingungen 
V. Erzeugen der Teilefamilie 
VI. Einfügen verschiedener Passfedervarianten in eine Baugruppe 
 Die Teilefamilie soll die Formen A bis F aus der DIN [1] darstellen. 
Form Beschreibung 
A • Rundstirnig 
 
 
B • Geradstirnig 
 
 
AB • Ein Ende rundstirnig, das an-
dere geradstirnig 
 
 
C • Rundstirnig 
• Ab 8x7 mit Bohrung für eine 
Halteschraube 
D • Geradstirnig 
• Ab 8x7 mit Bohrung für eine 
Halteschraube 
E • Rundstirnig 
• Zwei Bohrungen für Halte-
schrauben 
• Ab 12x8 mit Gewindebohrung 
für eine Abdrückschraube 
 
F • Geradstirnig 
• Zwei Bohrungen für Halte-
schrauben 
• Ab 12x8 mit Gewindebohrung 
für eine Abdrückschraube 
 
 
 
38 3 Teilefamilien 
 In Abhängigkeit von der gewählten Form besitzt die Passfeder verschiedene 
Formelemente (Bohrungen und Verrundungen), welche im Folgenden je nach 
Form unterdrückt oder aktiviert werden. Die Unterdrückung und Aktivierung 
der Formelemente erfolgt in diesem Beispiel nicht wie bei der Lochplatte direkt 
innerhalb der Teilefamilientabelle (s. Abschnitt 3.1), sondern durch Parameter-
werte und logische Bedingungen (s. Abschnitt 1.1). 
 
Das Video zu diesem Abschnitt wird durch Scannen oder 
durch direktes Anklicken des abgebildeten QR-Codes 
aufgerufen. 
 
 
I. Erzeugen der Excel-Tabelle für die abzubildenden Varianten 
 Neben dem CAD-Modell bildet eine im Vorfeld erstellte Excel-Tabelle die Ba-
sis für die zu erstellende Teilefamilie der Passfeder. Diese Tabelle beinhaltet 
die Werte der Parameter für die abzubildenden Varianten. 
 
Die Tabelle für eine Teilefamilie muss nicht zwangsläufig im Vorfeld erstellt 
werden. Die Eingabe der Daten ist auch beim Erzeugen der Teilefamilie mög-
lich. Insbesondere bei langen und komplexen Tabellen wird jedoch empfohlen, 
die Tabellen im Vorfeld zu erstellen. Somit können die Formelfunktionen von 
Excel genutzt sowie fehlerhafte Eingaben vermieden werden. 
 Die folgende Tabelle stellt eine vereinfachte Form der in [1] angegebenen Ab-
messungen für Passfedern dar. Die manuelle Eingabe der gesamten Tabelle 
wäre im Rahmen dieses Beispiels zu aufwendig. Aus diesem Grund ist die Ta-
belle vereinfacht. Die vollständige Tabelle kann im Download-Bereich des Bu-
ches heruntergeladen werden (s. Kapitel 1). 
 
Liegt dieses Buch als eBook vor, kann die folgende vereinfachte Tabelle auch 
direkt in eine Excel-Datei kopiert werden. 
 Wird die Tabelle nicht heruntergeladen oder kopiert, muss sie manuell in Excel 
erstellt werden. Hinweise zum Erstellen der Tabelle: 
• Die Blöcke A, B und AB, die Blöcke C und D sowie die Blöcke E und F 
enthalten jeweils die gleichen Abmessungen und können kopiert werden. 
• In den Spalten Form und d5 müssen die Anführungszeichen beachtet wer-
den, da Zeichenfolgen (engl. Strings) in NX immer in Anführungszeichen 
stehen müssen. 
• Kommas müssen in Zeichenfolgen durch Punkte ersetzt werden. Zahlen-
werte können in der Tabelle mit Kommas eingegeben werden. 
• Zum Ausfüllen der Spalte Part_Name kann in Excel die folgende Formel 
genutzt werden: 
="Passfeder_A_"&TEXT(C2;0)&"x"&TEXT(D2;0)&"x"&TEXT(E2;0) 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644916/video/mp4/3_2_Teilefamilie_Passfeder.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644916/video/mp4/3_2_Teilefamilie_Passfeder.mp4
3.2 Teilefamilie einer Passfeder 39 
Part_Name Form b h l d1min d1max d3 d4 t3 d5 
Passfeder_A_6x6x32 "A" 6 6 32 17 22 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_A_6x6x36 "A" 6 6 36 17 22 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_A_8x7x32 "A" 8 7 32 22 30 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_A_8x7x36 "A" 8 7 36 22 30 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_A_10x8x40 "A" 10 8 40 30 38 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_A_10x8x45 "A" 10 8 45 30 38 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_A_12x8x45 "A" 12 8 45 38 44 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_A_12x8x50 "A" 12 8 50 38 44 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_B_6x6x32 "B" 6 6 32 17 22 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_B_6x6x36 "B" 6 6 36 17 22 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_B_8x7x32 "B" 8 7 32 22 30 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_B_8x7x36 "B" 8 7 36 22 30 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_B_10x8x40 "B" 10 8 40 30 38 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_B_10x8x45 "B" 10 8 45 30 38 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_B_12x8x45 "B" 12 8 45 38 44 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_B_12x8x50 "B" 12 8 50 38 44 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_AB_6x6x32 "AB" 6 6 32 17 22 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_AB_6x6x36 "AB" 6 6 36 17 22 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_AB_8x7x32"AB" 8 7 32 22 30 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_AB_8x7x36 "AB" 8 7 36 22 30 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_AB_10x8x40 "AB" 10 8 40 30 38 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_AB_10x8x45 "AB" 10 8 45 30 38 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_AB_12x8x45 "AB" 12 8 45 38 44 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_AB_12x8x50 "AB" 12 8 50 38 44 0 0 0 "M0 x 0" 
Passfeder_C_8x7x32 "C" 8 7 32 22 30 3,4 6 2,4 "M0 x 0" 
Passfeder_C_8x7x36 "C" 8 7 36 22 30 3,4 6 2,4 "M0 x 0" 
Passfeder_C_10x8x40 "C" 10 8 40 30 38 3,4 6 2,4 "M0 x 0" 
Passfeder_C_10x8x45 "C" 10 8 45 30 38 3,4 6 2,4 "M0 x 0" 
Passfeder_C_12x8x45 "C" 12 8 45 38 44 4,5 8 3,2 "M0 x 0" 
Passfeder_C_12x8x50 "C" 12 8 50 38 44 4,5 8 3,2 "M0 x 0" 
Passfeder_D_8x7x32 "D" 8 7 32 22 30 3,4 6 2,4 "M0 x 0" 
Passfeder_D_8x7x36 "D" 8 7 36 22 30 3,4 6 2,4 "M0 x 0" 
Passfeder_D_10x8x40 "D" 10 8 40 30 38 3,4 6 2,4 "M0 x 0" 
Passfeder_D_10x8x45 "D" 10 8 45 30 38 3,4 6 2,4 "M0 x 0" 
Passfeder_D_12x8x45 "D" 12 8 45 38 44 4,5 8 3,2 "M0 x 0" 
Passfeder_D_12x8x50 "D" 12 8 50 38 44 4,5 8 3,2 "M0 x 0" 
Passfeder_E_8x7x40 "E" 8 7 40 22 30 3,4 6 2,4 "M3 x 0.5" 
Passfeder_E_8x7x45 "E" 8 7 45 22 30 3,4 6 2,4 "M3 x 0.5" 
Passfeder_E_10x8x50 "E" 10 8 50 30 38 3,4 6 2,4 "M3 x 0.5" 
Passfeder_E_10x8x56 "E" 10 8 56 30 38 3,4 6 2,4 "M3 x 0.5" 
Passfeder_E_12x8x56 "E" 12 8 56 38 44 4,5 8 3,2 "M4 x 0.7" 
Passfeder_E_12x8x63 "E" 12 8 63 38 44 4,5 8 3,2 "M4 x 0.7" 
 
40 3 Teilefamilien 
 Fortsetzung der Tabelle: 
Bezeichnung Form b h l d1min d1max d3 d4 t3 d5 
Passfeder_F_8x7x40 "F" 8 7 40 22 30 3,4 6 2,4 "M3 x 0.5" 
Passfeder_F_8x7x45 "F" 8 7 45 22 30 3,4 6 2,4 "M3 x 0.5" 
Passfeder_F_10x8x50 "F" 10 8 50 30 38 3,4 6 2,4 "M3 x 0.5" 
Passfeder_F_10x8x56 "F" 10 8 56 30 38 3,4 6 2,4 "M3 x 0.5" 
Passfeder_F_12x8x56 "F" 12 8 56 38 44 4,5 8 3,2 "M4 x 0.7" 
Passfeder_F_12x8x63 "F" 12 8 63 38 44 4,5 8 3,2 "M4 x 0.7" 
 
 Die Formen A, B und AB besitzen keine Stufenbohrungen und keine Gewinde-
bohrung. Die Zellen müssen jedoch trotzdem ausgefüllt werden, da NX an die-
sen Stellen Werte erwartet. Um zu kennzeichnen, dass diese Elemente nicht 
vorhanden sind, werden hier Nullen eingetragen. Da die Formelemente in dem 
CAD-Modell unterdrückt werden, führen die Nullen in NX nicht zu einem Feh-
ler. Gleiches gilt für die Gewindebohrungen der Formen C und D. 
 Erklärung der Ausdrücke: 
Ausdruck Beschreibung 
Form Form der Passfeder 
b Breite 
h Höhe 
l Länge 
d1min Minimaler Wellendurchmesser 
d1max Maximaler Wellendurchmesser 
d3 Durchmesser der Senkbohrung 
d4 Senkdurchmesser der Senkbohrung 
t3 Senktiefe der Senkbohrung 
d5 Gewindebohrung für die Abdrückschraube 
 
II. Erstellen der Parameter in NX 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ 0_Template_Passfeder 
 
 
 
 
 
3.2 Teilefamilie einer Passfeder 41 
 
2. Ausdrücke 
 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
b 12 mm Länge Anzahl 
d1max 8 mm Länge Anzahl 
d1min 6 mm Länge Anzahl 
d3 3.4 mm Länge Anzahl 
d4 6 mm Länge Anzahl 
h 8 mm Länge Anzahl 
l 56 mm Länge Anzahl 
t3 2.4 mm Länge Anzahl 
 
 
⇨ Neuer Ausdruck 
Name ⇨ Form 
Formel ⇨ "A" 
Typ ⇨ Zeichenfolge 
 
 
 
Der Ausdruck d5 für die Gewindebohrung wird später automatisch durch das 
Erzeugen der Gewindebohrung erstellt und anschließend manuell umbenannt 
und angepasst. Eine Gewindebohrung kann generell erst nach dem Erzeugen 
parametrisiert werden. 
III. Modellieren der Passfeder 
 
1. Quader 
Länge (XC) ⇨ l 
Breite (YC) ⇨ b 
Höhe (ZC) ⇨ h 
42 3 Teilefamilien 
 
Die Kantenverrundungen für die rundstirnigen Passfederformen werden erst 
zum Schluss erzeugt, um die Verrundungskanten nicht versehentlich als Refe-
renzen bei der Positionierung der Bohrungen zu selektieren. Das Unterdrücken 
der Verrundungen führt sonst zu einem Fehler, da die Referenzkante der Posi-
tionierung nicht mehr vorhanden ist. 
 
2. Bohrung 
Erzeugen ⇨ Flachsenkung 
 
Senkdurchmesser ⇨ d4 
Senktiefe ⇨ t3 
Durchmesser ⇨ d3 
Tiefenbegrenzung ⇨ Durch Körper 
 
Bemaßung zur X-Achse ⇨ b/2 
Bemaßung zur Y-Achse ⇨ l/2 
 
 
3. Unterdrücken der Bohrung 
Damit die erzeugte Bohrung bei der weiteren Modellierung nicht stört, wird 
diese unterdrückt. 
⇨ Entfernen des grünen Hakens des Formelementes im Teile-Navigator 
Alternativ: 
⇨ RMT auf Flachgesenkte Bohrung (2) ⇨ Unterdrücken 
 
4. Bohrung 
Erzeugen ⇨ Flachsenkung 
 
Senkdurchmesser ⇨ d4 
Senktiefe ⇨ t3 
Durchmesser ⇨ d3 
Tiefenbegrenzung ⇨ Durch Körper 
 
Bemaßung zur X-Achse ⇨ b/2 
Bemaßung zur Y-Achse ⇨ b 
 
3.2 Teilefamilie einer Passfeder 43 
 
5. Formelement mustern 
⇨ Flachgesenkte Bohrung (3) 
 
Layout ⇨ Linear 
Richtung 1 ⇨ X-Achse 
Abstand ⇨ Anzahl und Steigung 
Anzahl ⇨ 2 
Steigungsabstand ⇨ l-(2*b) 
 
 
6. Formelementgruppe 
Um die Bohrung und die gemusterte 
Bohrung schneller zu unterdrücken, 
werden sie gruppiert. 
⇨ Auswahl der Flachgesenkten Boh-
rung (3) und des Musterformele-
ments (4) (Strg-Taste halten) 
⇨ RMT ⇨ Formelementgruppe 
Formelement-Gruppenname 
⇨ Form E F 
 
7. Unterdrücken der Formelementgruppe 
⇨ RMT auf erzeugte Formelementgruppe ⇨ Unterdrücken 
 
8. Bohrung 
Typ ⇨ Gewindebohrung 
 
Größe ⇨ M2.5 x 0.45 
Radiales Anfahren ⇨ 0.75 
Tiefentyp ⇨ Vollständig 
 
Bemaßung zur X-Achse ⇨ b/2 
Bemaßung zur Y-Achse ⇨ 2*b 
 
44 3 Teilefamilien 
 
9. Ausdrücke 
Der Ausdruck für die Gewindebohrung wird umbenannt: 
⇨ Auswählen der Gewindebohrung im Teile-Navigator bei geöffnetem Aus-
druckseditor 
Im Ausdruckseditor werden nun die Parameter für die Gewindebohrung ange-
zeigt. 
 ⇨ Auswählen des Ausdrucks, wel-
cher die Formel "M2.5 x 0.45" 
enthält 
 
 ⇨ Umbenennen des Ausdrucks in d5 
 
 
Der umbenannte Ausdruck wird nicht im Teile-Navigator angezeigt, kann je-
doch im Ausdruckseditor z. B. mit dem Filter Benannte Ausdrücke wiederge-
funden werden. 
 
10. Kantenverrundung 
Radius 1 ⇨ b/2 
 
3.2 Teilefamilie einer Passfeder 45 
 
11. Kantenverrundung 
Radius 1 ⇨ b/2 
 
 
Da auch die Form AB durch die Teilefamilie abgebildet werden soll, müssen 
die Kantenverrundungen auf beiden Seiten einzeln erstellt werden. 
 
12. Unterdrückung aufheben 
Nach dem Aufheben der Unterdrü-
ckung aller Elemente sollte die Pass-
feder wie rechts abgebildet aussehen. 
 
IV. Erstellen der logischen Bedingungen 
 Nachdem das Grundmodell der Passfeder erstellt ist, werden die logischen Be-
dingungen erstellt. Dazu werden einige Formelemente des Modells in Abhän-
gigkeit von den erzeugten Parametern unterdrückt. 
 
 
 
1. Kantenverrundung (7) nach Ausdruck unterdrücken 
Menü ⇨ Bearbeiten ⇨ Formelement 
⇨ Nach Ausdruck unterdrücken 
 
⇨ Formelement auswählen 
⇨ Kantenverrundung (7) 
 
 
Alternativ kann das zu unterdrückende Formelement auch zuerst ausgewählt 
und danach die Funktion aufgerufen werden. Eine Mehrfachauswahl ist durch 
Halten der Strg-Taste möglich. 
Über die Ausdrucksoption können auch vorhandene Abhängigkeiten gelöscht 
werden. 
46 3 Teilefamilien 
 Nachdem die Kantenverrundung nach 
Ausdruck unterdrückt wurde, wird die 
Checkbox vor der Kantenverrundung 
im Teile-Navigator gestrichelt darge-
stellt. 
 
 
2. Ausdrücke 
Durch die Unterdrückung wurde ein Ausdruck mit dem Ursprung (Kantenver-
rundung(7) Suppression Status) erzeugt. 
Werden alle Ausdrücke angezeigt, kann dieser Ausdruck am Ende der Liste 
ausgewählt und editiert werden. 
 
 
 Damit dieser Ausdruck in der Liste zukünftig schnell identifiziert werden kann, 
wird er umbenannt. 
Name ⇨ u_Kantenverrundung_1 
Nimmt der Ausdruck einen Wert von 1 an, bleibt die Kantenverrundung akti-
viert, bei einem anderen Wert ungleich 1 (z. B. 0) wird die Kantenverrundung 
unterdrückt. 
 Dieser Ausdruck wird nun mit einer IF-Funktion in Abhängigkeit von der Form 
versehen: 
 ⇨ RMT auf Zelle Formel 
⇨ Bearbeiten 
 
 
3.2 Teilefamilie einer Passfeder 47 
 
Logische Bedingungsklausel 
Somit wird der Bedingungs-Assistent 
gestartet. 
If ⇨ Form="A" | Form="C" | 
Form="E" 
Then ⇨ 1 
Else ⇨ 0 
 
 Eine Beschreibung der in NX verwendeten Syntax zur Definition logischer Be-
dingungen ist inAbschnitt 1.1 gegeben. 
 
Wird in dem Dropdown-Menü Else If anstatt Else gewählt, können weitere Be-
dingungen definiert werden. Somit sind keine verschachtelten If-Funktionen 
notwendig. 
 Durch die Verwendung des Bedin-
gungs-Assistenten wird folgende 
Formel erstellt: 
If (Form="A" | Form="C" | 
Form="E") Then (1) Else (0) 
Durch Bestätigen des Dialogs wird 
die Formel in den Ausdruckseditor 
überführt. 
 
 Wenn der Parameter Form also die Werte A, C oder E annimmt, dann soll der 
Parameter u_Kantenverrundung_1 den Wert 1 haben, andernfalls den Wert 0. 
 Alternativ kann die Formel auch direkt im Ausdruckseditor eingegeben werden. 
Formel ⇨ if (Form="A" | Form="C" | Form="E") (1) else (0) 
 
Die Ausdrücke Then und Else werden dabei nicht zwingend benötigt, erleich-
tern jedoch die Lesbarkeit. Groß- und Kleinschreibung wird in der Syntax nicht 
unterschieden. 
 Die weiteren Formeln können in den folgenden Schritten auch direkt im Aus-
druckseditor eingetragen oder selbstständig im Bedingungs-Assistent erstellt 
werden. 
 
 
 
 
48 3 Teilefamilien 
 
3. Kantenverrundung (8) nach Ausdruck unterdrücken 
⇨ Wiederholen der Schritte 1 und 2 für die 
Kantenverrundung (8) 
Ausdrucksname ⇨ u_Kantenverrundung_2 
Formel ⇨ if (Form="A" | Form="AB" | 
Form="C" | Form="E") (1) else (0) 
 
Wenn der Parameter Form die Werte A, AB, C 
oder E annimmt, dann hat der Parameter 
u_Kantenverrundung_2 den Wert 1, andern-
falls den Wert 0. 
 
 
4. Flachgesenkte Bohrung (2) nach Ausdruck unterdrücken 
Ausdrucksname ⇨ u_Flachsenkung_C_D 
Formel ⇨ if (Form="C" | Form="D") (1) else (0) 
 
Wenn der Parameter Form die Werte C oder D annimmt, dann hat der Parame-
ter u_Flachsenkung_C_D den Wert 1, andernfalls den Wert 0. 
 
 
5. Formelementgruppe (5) "Form E F" nach Ausdruck unterdrücken 
Ausdrucksname ⇨ u_Flachsenkung_E_F 
Formel ⇨ if (Form="E" | Form="F") (1) else (0) 
 
 
6. Gewindebohrung (6) nach Ausdruck unterdrücken 
Ausdrucksname ⇨ u_Abdrueckschraube_E_F 
Formel ⇨ if (Form="E" | Form="F" & b>=12) (1) else (0) 
 
Wenn der Parameter Form die Werte E oder F annimmt und die Breite b größer 
gleich 12 ist, dann hat der Parameter u_Abdrueckschraube_E_F den Wert 1, 
andernfalls den Wert 0. 
Die Abhängigkeit der Gewindebohrung vom Parameter b wird benötigt, da die 
Gewindebohrung erst bei Passfedern ab 12x8 vorhanden ist. 
 Die erstellten logischen Zusammenhänge werden im Ausdruckeditor zusam-
menfassend dargestellt. 
 
 
3.2 Teilefamilie einer Passfeder 49 
V. Erzeugen der Teilefamilie 
 
1. Teilefamilie 
⇨ Register Werkzeuge ⇨ Teilefamilien 
 
 Auswählen der Parameter 
Verfügbare Spalten ⇨ Ausdrücke 
 
⇨ Ausdrücke bei Ende hinzufügen 
- Part_Name 
- Form 
- b 
- h 
- l 
- d1min 
- d1max 
- d3 
- d4 
- t3 
- d5 
 
Damit die unter Schritt I erstellte Tabelle 
verwendet werden kann, sollte die Spalten-
reihenfolge mit der Tabelle übereinstim-
men. 
 ⇨ Importierbare Teilefamilien-Vorlage deaktivieren 
 
Familienspeicherverzeichnis 
⇨ Verzeichnis auswählen, in dem die Elemente der Teilefamilie nach dem Er-
zeugen gespeichert werden sollen 
 
⇨ Tabelle erstellen 
Microsoft Excel wird geöffnet. 
50 3 Teilefamilien 
 
 
 Die Werte der unter Schritt I erstellten Tabelle werden nun in die Tabelle der 
Teilefamilie kopiert. 
 
 
 2. Familie speichern 
⇨ ADD-INS ⇨ Teilefamilie ⇨ Familie speichern 
Excel wird beendet und es wird wieder zu NX zurückgekehrt. 
 
3. Datei speichern 
 
 
 
 
 
 
 
3.3 Ablegen in der Wiederverwendungsbibliothek 51 
VI. Einfügen verschiedener Passfedervarianten in eine Baugruppe 
 
1. Erstellen einer neuen Baugruppe 
Der Dateiname kann frei gewählt werden. 
 
2. Hinzufügen 
Teil auswählen ⇨ 0_Template_Passfeder.prt 
 
Im nachfolgenden Dialog wird ein Familienele-
ment anhand seiner Familienattribute ausge-
wählt. 
 
Hier können selbstständig verschiedene Passfe-
dervarianten zur Baugruppe hinzugefügt wer-
den. 
 
 
 
3.3 Ablegen in der Wiederverwendungsbibliothek 
 
Die erstellten Teilefamilien können auch als Standardteile in der Wiederver-
wendungsbibliothek verwendet werden. Dazu werden die Template-Dateien 
zunächst an einen geeigneten Ort kopiert und dieser dann anschließend in den 
Anwenderstandards eingetragen. 
 1. Kopieren der Template-Dateien 
Die Template-Dateien der Lochplatte und der Passfeder werden in einen ge-
meinsamen Ordner kopiert. 
 z. B. C:\NX-Standard-Parts\Eigene 
Zudem können die Dateien auch um-
benannt werden. 
52 3 Teilefamilien 
 
2. Anwenderstandards 
Datei ⇨ Dienstprogramme ⇨ Anwenderstandards 
⇨ Gateway ⇨ Wiederverwendungsbibliothek 
⇨ Register Allgemein 
⇨ Bibliotheken nach nativem Ordner anordnen 
⇨ Eintragen von Eigene Standardteile|C:\NX-Standard-Parts\Eigene 
 Der Ausdruck vor dem Verkettungszeichen (|) stellt den Namen in der Wieder-
verwendungsbibliothek dar, der zweite Ausdruck verweist auf den Speicherort 
der Template-Dateien. 
 
 
 
Standardteile werden nach dem Einfügen immer am gleichen Ort gespeichert. 
Im Register Wiederverwendbare Komponente kann dieser Speicherort unter 
Teilefamilienspeicherverzeichnis geändert werden. 
 
3. NX neu starten 
Nach der Änderung der Anwenderstandards muss NX neu gestartet werden. 
 
 
 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 53 
 
4. Erstellen einer neuen Baugruppe 
 
5. Wiederverwendungsbibliothek 
⇨ Eigene Standardteile 
⇨ Elementauswahl 
Über die Elementauswahl können 
nun die eigenen Standardteile ausge-
wählt werden. 
 
Die Auswahl des Familienelements 
anhand seiner Familienattribute er-
folgt dann wie bisher bekannt. 
 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 
 Bisher wurden ausschließlich Teilefamilien von Einzelteilen betrachtet. Es ist 
jedoch auch möglich, diese auf Baugruppen anzuwenden und sog. Baugruppen-
familien zu erstellen. 
Da in der Dateistruktur von NX nicht zwischen Baugruppen und Einzelteilen 
unterschieden wird und beide als prt-Dateien gespeichert werden, wird auch bei 
der Erstellung von Teilefamilien nicht zwischen Baugruppen und Einzelteilen 
unterschieden. So werden auch Baugruppenfamilien über die bereits bekannte 
Funktion der Teilefamilien erzeugt. 
In diesem Abschnitt wird eine Baugruppenfamilie für ein Batteriepack erstellt. 
Dabei werden zwei Arten von Batterierundzellen verwendet: AA und AAA. 
Weiterhin werden zwei verschiedene Musterlayouts der Zellen realisiert: ein 
lineares und ein gestaffeltes Layout. 
 
 
54 3 Teilefamilien 
 Vorgehensweise: 
I. Erstellen der CAD-Modelle der Batteriezellen 
II. Erstellen der Baugruppe des Batteriepacks 
III. Erzeugen der Excel-Tabelle für die abzubildenden Varianten 
IV. Erzeugen der Teilefamilie 
V. Anwenden der Teilefamilie 
VI. Anpassen der Teilefamilie 
 
Das Erzeugen der Baugruppe sowie die Erstellung und die 
Anwendung der Teilefamilie sind ergänzend zum Text 
auch als Video verfügbar. 
 
I. Erstellen der CAD-Modelle der Batteriezellen 
 Zunächst wird ein parametrisches CAD-Modell einer Rundzelle erzeugt, aus 
der die Modelle der AA- und AAA-Zellen abgeleitet werden. Die Rundzellen 
werden vereinfacht gemäß der folgenden Zeichnung modelliert: 
 
 
 Die Modellierung der Rundzelle kann selbstständig anhand der Zeichnung 
durchgeführt werden. Alternativ kann auch die folgende Anleitung genutzt 
werden. 
 
1. Neue Datei 
Dateiname ⇨ Batteriezelle 
 
2. Ausdrücke 
 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
D 14 mm Länge Anzahl 
H 50 mm Länge Anzahl 
 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644917/video/mp4/3_4_Baugruppenfamilie_Batteriepack.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644917/video/mp4/3_4_Baugruppenfamilie_Batteriepack.mp4
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 55 
 3. Arbeitslayer 21 
 
 
4. Skizze 
⇨ XZ-Ebene 
 
 
Damit die Durchmesser direkt in der 
Skizze bemaßt werden können, wird 
die Kontur gespiegelt und in eine Re-
ferenz konvertiert. 
 5. Arbeitslayer 1 
 
6. Drehen der Skizze 
Drehachse ⇨ Z-Achse 
 
 
7. Kantenverrundung⇨ Erzeugen der Kantenverrundungen gemäß der Zeichnung 
Radius 1 ⇨ 1 
 
8. Kantenverrundung 
Radius 1 ⇨ 0.5 
 
 
9. Kantenverrundung 
Radius 1 ⇨ 0.2 
 
 
10. Ausblenden der Layer 21 und 61 
 
11. Datei speichern 
 
12. Speichern unter 
Dateiname ⇨ Batteriezelle_AA 
56 3 Teilefamilien 
 
13. Ändern der Ausdrücke 
Die Parameterwerte werden geändert und die Datei nochmals unter einem an-
deren Namen gespeichert. 
D ⇨ 10 
H ⇨ 44 
 
14. Speichern unter 
Dateiname ⇨ Batteriezelle_AAA 
 Somit existieren nun drei Dateien: 
Batteriezelle, Batteriezelle_AA und Batteriezelle_AAA 
II. Erstellen der Baugruppe des Batteriepacks 
 
1. Neue Datei 
⇨ Modell 
Dateiname ⇨ 0_Template_Batteriepack 
 
Obwohl eine Baugruppe erstellt werden soll, wird als neue Datei ein Modell 
gewählt, da somit beim Erstellen der Datei auch standardmäßig ein Bezugsko-
ordinatensystem erzeugt wird. 
 
2. Ausdrücke 
 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
a 0 mm Länge Anzahl 
Layout "linear" Zeichenfolge 
n_x 3 Ohne Einheit Anzahl 
n_y 4 Ohne Einheit Anzahl 
Zelle "AA" Zeichenfolge 
 
 
⇨ Neuer Ausdruck 
Name ⇨ D 
Formel ⇨ if (Zelle = "AA") (14) else (10) 
Einheiten ⇨ mm 
Dimensionalität ⇨ Länge 
Typ ⇨ Anzahl 
 Der Wert des Ausdrucks D wird in Abhängigkeit von der gewählten Zelle de-
finiert und entspricht somit dem Durchmesser der Zelle. 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 57 
 Über die erstellten Ausdrücke werden die Varianten des Batteriepacks gesteu-
ert. Die Ausdrücke n_x und n_y definieren dabei die Anzahl der Zellen in der 
jeweiligen Koordinatenrichtung. Weiterhin werden die Art des Layouts und die 
Zellen variiert. Der Zelldurchmesser D wird für den Abstand der Musterele-
mente benötigt. Zusätzlich wird der Ausdruck a für den Abstand zwischen den 
Zellen verwendet. 
 3. Arbeitslayer 61 
 
4. Punkt 
Zur Positionierung der Zellen wird 
ein Punkt erzeugt. 
Referenz ⇨ Absolut - Aktives Teil 
X ⇨ D/2 
Y ⇨ D/2 
Z ⇨ 0 
⇨ Assoziativ aktivieren 
 
 
5. Formelement mustern 
⇨ Punkt wählen 
Layout ⇨ Linear 
 
Richtung 1 ⇨ X-Achse 
Abstand ⇨ Anzahl und Steigung 
Anzahl ⇨ n_x 
Steigungsabstand ⇨ D+a 
 
Richtung 2 ⇨ Y-Achse 
Abstand ⇨ Anzahl und Steigung 
Anzahl ⇨ n_y 
Steigungsabstand ⇨ D+a 
 
 
6. Unterdrücken des Musterformelements 
Damit das erzeugte Musterformelement bei der weiteren Modellierung nicht 
stört, wird es unterdrückt. 
⇨ Entfernen des grünen Hakens des Musterformelements im Teile-Navigator 
58 3 Teilefamilien 
 
7. Formelement mustern 
⇨ Punkt wählen 
Layout ⇨ Linear 
 
Richtung 1 ⇨ X-Achse 
Abstand ⇨ Anzahl und Steigung 
Anzahl ⇨ n_x 
Steigungsabstand ⇨ (D+a)*sin(60) 
 
Richtung 2 ⇨ Y-Achse 
Abstand ⇨ Anzahl und Steigung 
Anzahl ⇨ n_y 
Steigungsabstand ⇨ D+a 
 
Mustereinstellungen 
Staffelung ⇨ Richtung 2 
⇨ Letzten Instanzeneintrag anzeigen 
deaktivieren 
 
Durch die Staffelung werden die gemusterten Elemente um den halben Stei-
gungsabstand in Richtung 2 versetzt. Damit zwischen den Elementen kein Frei-
raum entsteht, muss der Steigungsabstand in Richtung 1 um den Faktor sin(60) 
angepasst werden. 
Die Option Letzten Instanzeneintrag anzeigen aktiviert bzw. deaktiviert das 
letzte überstehende Element der Staffelung. In diesem Beispiel wird die Option 
deaktiviert. 
 
8. Unterdrückung aufheben 
Nach dem Aufheben der Unterdrü-
ckung aller Elemente werden beide 
Musterformelemente überlagert dar-
gestellt. 
 
Da die Staffelung des Musters nicht über einen Parameter gesteuert werden 
kann, wurden zwei separate Musterformelemente erzeugt, welche folgend 
durch Ausdrücke unterdrückt und aktiviert werden. 
 
 
 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 59 
 
 
 
9. Musterformelement (2) nach Ausdruck unterdrücken 
Menü ⇨ Bearbeiten ⇨ Formelement 
⇨ Nach Ausdruck unterdrücken 
 
⇨ Formelement auswählen 
⇨ Musterformelement [Linear](2) 
 
 
10. Ausdrücke 
Durch die Unterdrückung wurde ein Ausdruck mit dem Ursprungsverweis 
(Musterformelement [Linear](2) Suppression Status) erzeugt. 
Werden alle Ausdrücke angezeigt, kann dieser Ausdruck im unteren Bereich 
der Liste ausgewählt und editiert werden. 
 
 
 ⇨ Umbenennen des Ausdrucks 
Name ⇨ u_Layout_linear 
Zur parametergesteuerten Unterdrückung des Musterformelements wird fol-
gende Formel verwendet: 
Formel ⇨ if (Layout="linear") (1) else (0) 
 
Wenn der Parameter Layout also den Wert "linear" annimmt, soll der Parameter 
u_Layout_linear den Wert 1 haben und das Musterformelement ist aktiviert. 
Andernfalls hat der Parameter einen Wert von 0 und das Muster ist unterdrückt. 
60 3 Teilefamilien 
 
11. Musterformelement (3) nach Ausdruck unterdrücken 
⇨ Wiederholen der letzten beiden Schritte für das Musterformelement (3) 
Name ⇨ u_Layout_gestaffelt 
Formel ⇨ if (Layout="gestaffelt") (1) else (0) 
 
Somit wird auch das zweite Musterformelement in Abhängigkeit des Parame-
ters Layout gesteuert. 
 12. Arbeitslayer 1 
 Die Musterformelemente des Batte-
riepacks sind nun fertiggestellt. In 
den folgenden Schritten werden diese 
als Referenz für zwei Komponenten-
muster genutzt. 
Dabei wird zunächst mit einem linea-
ren Layout begonnen: 
Layout ⇨ "linear" 
 
 13. Aktivieren des Registers Baugruppen 
Datei ⇨ Baugruppen 
 
14. Hinzufügen 
Teil ⇨ Batteriezelle.prt 
Positionierung 
⇨ Absoluter Ursprung 
 
 
 
15. Baugruppenzwangsbedingungen 
Typ ⇨ Berührung/Ausrichtung 
⇨ Punkt und Achse der Batteriezelle 
wählen 
Die vertikale Position der Batterie-
zelle wird nicht weiter definiert. Es 
kann jedoch auch selbstständig eine 
weitere Zwangsbedingung hinzuge-
fügt werden. 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 61 
 
16. Komponente mustern 
⇨ Batteriezelle wählen 
Layout ⇨ Referenz 
 
Muster ⇨ Musterformelement (2) 
Basisinstanz ⇨ Ausgangspunkt 
 
 
Obwohl mit dem Komponentenmuster auch direkt Musterelemente ohne Refe-
renz erzeugt werden können, muss das Komponentenmuster hier über den 
„Umweg“ des Musterformelements als Referenz erstellt werden, da das Mus-
terformelement einen deutlich größeren Funktionsumfang bietet als das Kom-
ponentenmuster (z. B. Staffelung) und nur so die Unterdrückung nach Ausdruck 
realisiert werden kann. 
 
17. Ausdrücke 
⇨ Der Parameterwert des Layouts wird geändert. 
Layout ⇨ "gestaffelt" 
 Die durch die Parameteränderung be-
dingte Unterdrückung des Musters 
führt zu einem Fehler des Komponen-
tenmusters, da dessen Referenz fehlt. 
Somit wird das Komponentenmuster 
gewissermaßen automatisch unter-
drückt. 
 
18. Komponente mustern 
⇨ Batteriezelle wählen 
Layout ⇨ Referenz 
 
Muster ⇨ Musterformelement (3) 
Basisinstanz ⇨ Ausgangspunkt 
 
62 3 Teilefamilien 
 In der Baugruppe existieren nun zwei 
Komponentenmuster, die sich jeweils 
auf die verschiedenen Musterform-
elemente der unterschiedlichen Lay-
outs beziehen. 
 
 
19. Ausdrücke 
⇨ Der Parameterwert des Layouts wird noch einmal geändert. 
Layout ⇨ "linear" 
 
20. Ausblenden des Layers 61 
 
21. Datei speichern 
III. Erzeugen der Excel-Tabelle für die abzubildenden Varianten 
 Vor der Erstellung der Teilefamilie wird die Excel-Tabelle für die Varianten 
erzeugt. Diese kann wie schon beim Beispiel der Passfeder (s. Abschnitt 3.2) 
im Download-Bereich des Buches heruntergeladen werden. 
 
Besteht kein Zugang zum Download-Bereich kann die folgende vereinfachte 
Tabelle auch manuell übertragen oder in eine Excel-Datei kopiert werden, so-
fern das Buch als eBook vorliegt. Die Tabelle kann zudem auch selbstständig 
um eigene Varianten erweitert werden. 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 63 
 Part_Name n_x n_y Layout a Zelle BATTERIEZELLE 
BP_AA_lin_3x3x0 3 3 "linear" 0 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_lin_4x4x0 4 4 "linear" 0 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_lin_4x5x0 4 5 "linear" 0 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_lin_5x5x0 5 5 "linear" 0 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_lin_3x3x1 3 3 "linear" 1 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_lin_4x4x1 4 4 "linear" 1 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_lin_4x5x1 4 5 "linear" 1 "AA" Batteriezelle_AABP_AA_lin_5x5x1 5 5 "linear" 1 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_gest_3x3x0 3 3 "gestaffelt" 0 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_gest_4x4x0 4 4 "gestaffelt" 0 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_gest_4x5x0 4 5 "gestaffelt" 0 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_gest_5x5x0 5 5 "gestaffelt" 0 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_gest_3x3x1 3 3 "gestaffelt" 1 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_gest_4x4x1 4 4 "gestaffelt" 1 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_gest_4x5x1 4 5 "gestaffelt" 1 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AA_gest_5x5x1 5 5 "gestaffelt" 1 "AA" Batteriezelle_AA 
BP_AAA_lin_3x3x0 3 3 "linear" 0 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_lin_4x4x0 4 4 "linear" 0 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_lin_4x5x0 4 5 "linear" 0 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_lin_5x5x0 5 5 "linear" 0 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_lin_3x3x1 3 3 "linear" 1 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_lin_4x4x1 4 4 "linear" 1 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_lin_4x5x1 4 5 "linear" 1 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_lin_5x5x1 5 5 "linear" 1 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_gest_3x3x0 3 3 "gestaffelt" 0 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_gest_4x4x0 4 4 "gestaffelt" 0 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_gest_4x5x0 4 5 "gestaffelt" 0 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_gest_5x5x0 5 5 "gestaffelt" 0 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_gest_3x3x1 3 3 "gestaffelt" 1 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_gest_4x4x1 4 4 "gestaffelt" 1 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_gest_4x5x1 4 5 "gestaffelt" 1 "AAA" Batteriezelle_AAA 
BP_AAA_gest_5x5x1 5 5 "gestaffelt" 1 "AAA" Batteriezelle_AAA 
 
Zum Ausfüllen der Spalte Part_Name kann in Excel wieder die folgende Formel ge-
nutzt werden: 
="BP_AA_lin_"&TEXT(B2;0)&"x"&TEXT(C2;0)&"x"&TEXT(E2;0) 
 
 
 
 
 
64 3 Teilefamilien 
IV. Erzeugen der Teilefamilie 
 
1. Teilefamilie 
 
 Auswählen der Parameter 
Verfügbare Spalten ⇨ Ausdrücke 
 
⇨ Ausdrücke bei Ende hinzufügen 
- Part_Name 
- n_x 
- n_y 
- Layout 
- a 
- Zelle 
 
Damit die erstellte Tabelle verwendet 
werden kann, muss die Spaltenreihen-
folge übereinstimmen. 
 
 Auswählen der Komponenten 
Verfügbare Spalten ⇨ Komponenten 
Zusätzlich zur bereits bekannten Aus-
wahl von Ausdrücken und Formelemen-
ten können auch Komponenten ausge-
wählt werden. 
 
⇨ Komponente bei Ende hinzufügen 
- BATTERIEZELLE 
 ⇨ Importierbare Teilefamilien-Vorlage deaktivieren 
 
Familienspeicherverzeichnis 
⇨ Verzeichnis festlegen 
 
⇨ Tabelle erstellen 
Microsoft Excel wird geöffnet. 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 65 
 
 
 Die Werte der unter Schritt III erstellten Tabelle werden nun in die Tabelle der 
Teilefamilie kopiert. 
 
 
 2. Familie speichern 
⇨ ADD-INS ⇨ Teilefamilie ⇨ Familie speichern 
 
3. Datei speichern 
 
 
 
 
 
 
 
 
66 3 Teilefamilien 
V. Anwenden der Teilefamilie 
 Die Teilefamilie wird als Unterbaugruppe in einer neuen Baugruppe angewen-
det. 
 
1. Erstellen einer neuen Baugruppe 
 
2. Hinzufügen 
Teil ⇨ 0_Template_Batteriepack.prt 
 
Anhand der Familienattribute können 
nun selbstständig verschiedene Varian-
ten des Batteriepacks ausgewählt und 
der Baugruppe hinzugefügt werden. 
 
 
 
 
 
 
Beim Anwenden einer Baugruppenfamilie (Teilefamilie mit Komponenten) 
muss darauf geachtet werden, dass die Komponenten, welche in der Template-
Datei verwendet werden, im gleichen Verzeichnis wie die Template-Datei ge-
speichert sind. 
 Wird die Baugruppe, in der die Teilefamilie angewendet wurde, nach dem 
Schließen erneut geöffnet, werden die Familienelemente womöglich nicht ge-
funden, da sie im Familienspeicherverzeichnis gespeichert wurden und in den 
Ladeoptionen der Baugruppe standardmäßig Aus Ordner eingestellt ist. Daher 
müssen in einem solchen Fall die Ladeoptionen angepasst werden: 
Datei ⇨ Ladeoptionen für Baugruppen 
⇨ Wie gespeichert 
bzw. 
⇨ Aus Suchordnern 
Alternativ können die Elemente der Teilefamilie sowie die dazugehörigen 
Komponenten auch aus dem Familienspeicherverzeichnis in das Verzeichnis 
der Baugruppe kopiert werden. 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 67 
VI. Anpassen der Teilefamilie 
 Die Elemente der Teilefamilie werden bisher durch die Angabe der Zellenan-
zahl in X- und in Y-Richtung ausgewählt. Oft steht man jedoch vor der Prob-
lemstellung, ein Batteriepack gemäß des zur Verfügung stehenden Bauraums 
zu konfigurieren. Innerhalb des Musterformelements von NX stehen für derar-
tige Anwendungen, in denen ein Muster durch seine äußeren Begrenzungen de-
finiert wird, die Funktionen Begrenzungsdefinition und vereinfachtes Layout 
zur Verfügung. 
Auf Basis des erstellten Templates wird im Folgenden eine Teilefamilie er-
zeugt, welche die beschriebene Funktionalität erfüllt. 
 1. Kopieren der Template-Datei 
Dateiname ⇨ 0_Template_Batteriepack_Abmessungen 
 
2. Öffnen der Datei 
 
3. Ausdrücke 
 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
x 40 mm Länge Anzahl 
y 60 mm Länge Anzahl 
 
 
4. Einblenden aller relevanten Layer 
 
5. Unterdrücken der Komponentenmuster 
Da an den Referenzmustern der 
Komponentenmuster grundlegende 
Änderungen vorgenommen werden, 
müssen die Komponentenmuster zu-
nächst unterdrückt werden, um Feh-
ler bei der Aktualisierung zu vermei-
den. 
 
 
6. Komponenten ausblenden 
 
 
 
 
 
 
68 3 Teilefamilien 
 7. Arbeitslayer 21 
 
 
8. Skizze 
⇨ XY-Ebene 
Die Skizze stellt die Begrenzung der 
Musterformelemente dar. Hierzu 
wird ein einfaches Rechteck verwen-
det. Es sind aber auch andere ge-
schlossene Konturen möglich. 
 
 9. Arbeitslayer 1 
 10. Neu Einordnen der Skizze 
Da die Skizze als Begrenzung der 
Musterformelemente dient, muss sie 
in der Modellhistorie davor liegen. 
⇨ Verschieben der Skizze 
Alternativ: 
⇨ RMT auf Skizze 
⇨ Neu einordnen vor 
 
11. Musterformelement (3) mit Rollback bearbeiten 
⇨ RMT auf Musterformelement (3) 
⇨ Mit Rollback bearbeiten 
Alternativ: 
⇨ Doppelklick 
 
Begrenzung ⇨ Kurve 
⇨ Vereinfachte Begrenzungsfüllung 
aktivieren 
⇨ Skizze auswählen 
Option Randabstand ⇨ D/2 
 
Layout ⇨ Quadrat 
Steigungsabstand ⇨ D+a 
 
 
Bei der Auswahl der Begrenzung ist 
darauf zu achten, dass die Kurven-
auswahl aktiviert ist (gelbes Feld). 
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks 69 
 
Innerhalb der Begrenzung werden nun mit dem vorge-
gebenen Layout so viele Musterelemente erzeugt wie 
möglich. Dies ist deutlich zu erkennen, wenn die Batte-
riezelle wieder eingeblendet und das Komponenten-
muster aktiviert wird. 
Die Anzahl der Musterelemente wird somit nicht mehr 
vorgegeben, sondern resultiert aus der Begrenzung. 
 
 
12. Ausdrücke 
⇨ Der Parameterwert des Layouts wird geändert. 
Layout ⇨ "gestaffelt" 
 
13. Musterformelement (4) mit Rollback bearbeiten 
⇨ RMT auf Musterformelement (4) 
⇨ Mit Rollback bearbeiten 
Alternativ: 
⇨ Doppelklick 
 
Begrenzung ⇨ Kurve 
⇨ Vereinfachte Begrenzungsfüllung 
aktivieren 
⇨ Skizze auswählen 
Option Randabstand ⇨ D/2 
 
Layout ⇨ Dreieck 
Steigungsabstand ⇨ D+a 
Rotationswinkel ⇨ 90 
 
 
Durch die Verwendung eines Rotati-
onswinkels kann die Bauraumausnut-
zung verbessert werden. 
In diesem Beispiel wird durch einen 
Rotationswinkel von 90° eine deut-
lich bessere Bauraumausnutzung er-
zielt. 
 
0° 
 
90° 
 Je nach Belieben kann selbstständig ein weiteres Musterformelement mit dem 
Layout Raute erzeugt und in die bisherige Parameterlogik eingebunden wer-
den. 
70 3 Teilefamilien 
 
14. Ausblenden der Layer 21 und 61 
 
15. Teilefamilie 
Da zur Definition der Teilefamilie 
die Parameter x und y verwendet 
werden sollen, muss die Teilefamilie 
angepasst werden. 
 
 
⇨ Anpassen der Spalten 
- Part_Name 
- x 
- y 
- Layout 
- a 
- Zelle 
- BATTERIEZELLE 
 ⇨ Importierbare Teilefamilien- 
Vorlage deaktivieren 
 
Familienspeicherverzeichnis 
⇨ Verzeichnis festlegen 
 
⇨ Tabellenkalkulation bearbeiten 
Microsoft Excel wird geöffnet. 
 
 
 Da die Tabelle der Teilefamilie bereits mehrere ausgefüllte Zeilen beinhaltete, 
wurden diese mit den aktuellen Werten der neu hinzugefügten Parameter auf-
gefüllt. 
3.5 Kontrollfragen 71 
 Die Tabelle kann beliebigeditiert werden. Alternativ kann auch eine Tabelle 
im Download-Bereich des Buches heruntergeladen werden (s. Kapitel 1). 
 
 
 16. Familie speichern 
ADD-INS ⇨ Teilefamilie ⇨ Familie speichern 
 
17. Datei speichern 
 18. Teilefamilie anwenden 
Die Anwendung der Teilefamilie 
kann selbstständig erfolgen. 
 
3.5 Kontrollfragen 
 
1. Wie werden die Dateien von Teilefamilien gespeichert? 
2. Wie kann eine bestehende Teilefamilie geändert oder erweitert werden? 
3. Für welche Bauteile ist es sinnvoll, eine Teilefamilie zu verwenden? 
4. Was ist beim erneuten Öffnen von Baugruppenfamilien zu beachten, wenn 
Komponenten nicht gefunden werden? 
 
4 Deformierbare Teile 
 Deformierbare Teile sind Bauteile, welche ausgehend von einer ursprünglichen 
Geometrie in einer Baugruppe einen deformierten Zustand einnehmen. Somit 
lassen sich durch ein einziges Modell verschiedene Zustände eines Bauteils ab-
bilden, ohne dass für die verschiedenen Einbauzustände weitere Modelle er-
stellt werden müssen. Diese Funktion findet häufig Anwendung bei leicht ver-
formbaren Bauteilen, z. B. bei Federn, Klammern, Dichtungen, Klebestreifen 
oder Schläuchen. 
Alternativ zu deformierbaren Teilen können unterschiedliche Zustände eines 
Bauteils in einer Baugruppe auch über verschiedene Reference Sets realisiert 
werden. Dabei wird die Geometrie des Bauteils für jeden Zustand in einem ei-
genen Reference Set gespeichert. In der Baugruppe oder in der Zeichnung kann 
der gewünschte Zustand dann über das jeweilige Reference Set gewählt wer-
den. Diese Methode eignet sich insbesondere für die Modellierung von großen 
Verformungen, welche gar nicht oder nur schwer mit Parametern oder Geomet-
rievariation abgebildet werden können, z. B. bei Nieten. Nachteilig bei dieser 
Methode ist, dass jeder Zustand ein eigenes Reference Set erfordert und somit 
nur eine begrenzte Anzahl an Zuständen abgebildet werden kann. 
Über Deformierbare Teile hingegen lässt sich auch eine große Anzahl von Zu-
ständen realisieren, auch wenn diese bei der Erstellung des Ausgangsteils noch 
nicht bekannt sind. Die Deformation erfolgt dabei basierend auf einer Änderung 
von Parameterwerten oder durch die Änderung einer geometrischen Referenz. 
Zudem ist eine Kombination dieser beiden Methoden möglich. In diesem Ka-
pitel werden beide Methoden jeweils an einem Beispiel erläutert. 
4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder 
 In diesem Abschnitt wird die Erstellung und Anwendung einer deformierbaren 
zylindrischen Druckfeder beschrieben. Die Enden der Feder sind dabei angelegt 
und geschliffen. Die Deformation erfolgt parameterbasiert, wobei die Feder ge-
mäß der folgenden Abbildung parametrisiert wird. 
 Vorgehensweise: 
I. Erzeugen eines parametrischen Mo-
dells der Feder 
II. Definieren des deformierbaren Teils 
III. Erstellen der Baugruppe 
IV. Deformieren der Feder 
 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7_4
S. Vajna (Hrsg.), 
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1007/978-3-658-24773-7_4&amp;domain=pdf
4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder 73 
 
Das Video zu diesem Abschnitt wird durch Scannen 
oder durch Anklicken des abgebildeten QR-Codes 
aufgerufen. 
 
I. Erzeugen eines parametrischen Modells der Feder 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ Feder 
 
 
2. Ausdrücke 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
d 5 mm Länge Anzahl 
Dm 40 mm Länge Anzahl 
L 80 mm Länge Anzahl 
n 5 - Ohne Einheit Anzahl 
 
Der Parameter n stellt die Anzahl der federnden Windungen dar. 
 
3. Spirale 
⇨ Register Kurve ⇨ Spirale 
Typ ⇨ Entlang Vektor 
⇨ Bezugskoordinatensystem (0) 
auswählen 
Winkel ⇨ 0 
 
Größe ⇨ Durchmesser ⇨ Dm 
 
Vorschub ⇨ d 
 
Länge ⇨ Umdrehungen ⇨ 1 
 
 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644918/video/mp4/4_1_Parameterbasierte_Deformation_Feder.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644918/video/mp4/4_1_Parameterbasierte_Deformation_Feder.mp4
74 4 Deformierbare Teile 
 
4. Bezugs-KSYS 
Typ ⇨ KSYS-Offset 
Referenz ⇨ KSYS auswählen 
⇨ Bezugskoordinatensystem (0) 
auswählen 
X ⇨ 0 
Y ⇨ 0 
Z ⇨ d 
 
 
5. Spirale 
Typ ⇨ Entlang Vektor 
⇨ Bezugskoordinatensystem (2) 
auswählen 
Winkel ⇨ 0 
 
Größe ⇨ Durchmesser ⇨ Dm 
 
Vorschub ⇨ (L-1.5*d)/n 
 
Länge ⇨ Umdrehungen ⇨ n 
 
 
6. Bezugs-KSYS 
Typ ⇨ KSYS-Offset 
Referenz ⇨ KSYS auswählen 
⇨ Bezugskoordinatensystem (2) 
auswählen 
X ⇨ 0 
Y ⇨ 0 
Z ⇨ L-1.5*d 
 
4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder 75 
 
7. Spirale 
Typ ⇨ Entlang Vektor 
⇨ Bezugskoordinatensystem (4) 
auswählen 
Winkel ⇨ 0 
 
Größe ⇨ Durchmesser ⇨ Dm 
 
Vorschub ⇨ d 
 
Länge ⇨ Umdrehungen ⇨ 1 
 
 
8. Auf Layer verschieben 
⇨ Verschieben der Spiralen auf Layer 41 
⇨ Verschieben der Bezugskoordinatensysteme auf Layer 61 
 9. Arbeitslayer 21 
 
10. Skizze 
Skizzentyp ⇨ Auf Pfad 
⇨ Spirale (1) auswählen 
% Kreisbogenlänge ⇨ 0 
Die Skizze wird somit senkrecht zur 
gewählten Kurve platziert. 
 
 
Die Spirale muss im unteren Teil aus-
gewählt werden, damit die Bogen-
länge vom Startpunkt der Spirale aus 
gemessen wird. 
Wird die Spirale im oberen Teil aus-
gewählt, muss eine Kreisbogenlänge 
von 100 eingegeben werden. 
76 4 Deformierbare Teile 
 
⇨ Erstellen eines Kreises mit dem 
Durchmesser d 
Der Mittelpunkt des Kreises soll im 
Startpunkt der Spirale liegen. Wurde 
die Skizze richtig platziert, liegt der 
Koordinatenursprung der Skizze im 
Startpunkt der Spirale. 
 11. Arbeitslayer 1 
 
12. Entlang Führung extrudieren 
Schnitt ⇨ Skizze auswählen 
Führung ⇨ Spiralkurven auswählen 
 
 
 
Der Warnhinweis zur Selbstschnei-
dung des Volumenkörpers kann igno-
riert werden. Alternativ kann der 
Wert für den Vorschub der oberen 
und unteren Spiralkurve auch etwas 
vergrößert werden. 
 13. Arbeitslayer 61 
 
14. Bezugsebene 
Typ ⇨ Im Abstand 
⇨ XY-Ebene von Bezugskoordina-
tensystem (0) wählen 
Abstand ⇨ 0.25*d 
 
 
15. Bezugsebene 
Typ ⇨ Im Abstand 
⇨ XY-Ebene von Bezugskoordina-
tensystem (4) wählen 
Abstand ⇨ 0.75*d 
 
 
4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder 77 
 16. Arbeitslayer 1 
 
17. Körper trimmen 
Ziel ⇨ Körper 
Werkzeug ⇨ Erste Bezugsebene 
 
 
18. Körper trimmen 
Ziel ⇨ Körper 
Werkzeug ⇨ Zweite Bezugsebene 
 
 
Strg+L 
19. Ausblenden aller Layer außer 1 
 
 
20. Materialien zuweisen 
⇨ Steel 
 
Strg+J 
21. Farbe zuweisen 
⇨ Grün 
II. Definieren des deformierbaren Teils 
 1. Deformierbares Teil definieren 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ Deformierbares Teil definieren 
 2. Definition 
Die Erstellung eines deformierbaren 
Teiles erfolgt über einen Assistenten. 
Dieser stellt einen geführten Dialog 
dar, in dem alle notwendigen Daten 
Schritt für Schritt definiert werden. 
Name ⇨ Feder 
 
 
 
 
 
 
 
78 4 Deformierbare Teile 
 3. Formelemente 
 
 
⇨ Hinzufügen aller Formelemente 
 
 
Durch das Hinzufügen aller die Feder 
definierenden Formelemente wird 
später die gesamte Feder deformiert 
und es werden keine weiteren Refe-
renzen benötigt. 
 4. Ausdrücke 
 
 
⇨ Hinzufügen des Ausdrucks L 
 ⇨ Umbenennen des Ausdrucks 
(mit Enter bestätigen): 
L ⇨ Länge 
 ⇨ Anpassen der Ausdruck-Regeln: 
⇨ Über Zahlen-Bereich 
 ⇨ 40 - 80 
 
Durch die Begrenzung des Wertes für die Länge ist bei der Deformation nur 
ein Zusammenpressen der Feder zulässig. Zudem kann dadurch die maximal 
zulässige Kompression definiert werden. 
 5. Referenzen 
Da dem deformierbaren Teil alle 
Formelemente hinzugefügt wurden, 
werden keine weiteren Referenzen 
benötigt. Die Auswahl ist daher leer. 
 
4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder 79 
 6. Zusammenfassung 
Abschließend wird eine Zusammen-
fassung des deformierbaren Teils an-
gezeigt. 
 
 Die Definition des deformierbaren 
Teils wird im Teile-Navigator abge-
legt. Das Bearbeiten des deformierba-
ren Teils per Doppelklick ist nicht 
möglich. 
Wird der Assistentzur Definition ei-
nes deformierbaren Teils erneut ge-
startet, wird die vorhandene Defini-
tion überschrieben. 
 
III. Erstellen der Baugruppe 
 Vor der Deformation wird die Feder mit zwei Federtellern zu einer einfachen 
Baugruppe zusammengebaut. Dazu wird zunächst der Federteller modelliert. 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ Federteller 
⇨ Selbstständiges Modellieren des 
Tellers gemäß der Zeichnung 
Alternativ kann das Modell des Fe-
dertellers auch im Download-Bereich 
des Buches heruntergeladen werden 
(s. Kapitel 1). 
 
80 4 Deformierbare Teile 
 
2. Erstellen einer neuen Baugruppe 
Dateiname ⇨ bg_Feder 
⇨ Selbstständiges Erstellen der 
Baugruppe 
⇨ Der untere Federteller wird dabei 
fixiert 
 
 Nach dem Einfügen der Feder wird 
automatisch der Dialog zum Verfor-
men der Komponente aufgerufen. 
Dieser Dialog wird zunächst ge-
schlossen, da die Deformation erst 
nach der Fertigstellung der Bau-
gruppe erfolgen soll. 
IV. Deformieren der Feder 
 Nach der Erstellung der Baugruppe wird die Feder komprimiert. 
 1. Komponente verformen 
⇨ RMT auf Feder im Baugruppen-
Navigator 
⇨ Verformen 
 
 
 
In den Informationen können die 
Formelemente und Parameter des de-
formierbaren Teils eingesehen wer-
den. 
 
Erzeugen 
Länge ⇨ 60 
Die Feder wird somit auf eine Länge 
von 60 komprimiert. 
 
4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder 81 
 Nach dem erstmaligen Erzeugen der 
Deformation in der Baugruppe wurde 
dies im Dialogfenster gespeichert. 
Über RMT auf die Komponente im 
Baugruppen-Navigator ⇨ Verformen 
kann der Dialog erneut aufgerufen 
werden. 
 
Über Bearbeiten kann die Verfor-
mung geändert werden. 
 
Auch das Löschen einer Deformation 
ist jederzeit möglich. 
 Die Verformung der Komponente 
wird zudem als Formelement in der 
Modellhistorie im Teile-Navigator 
der Baugruppe abgelegt. 
Ein Doppelklick öffnet die Bearbei-
tung der Verformung. 
 
Strg+L 
2. Ausblenden aller Layer außer 1 
Bei der Deformation der Feder wer-
den die Referenzelemente, welche bei 
der Modellierung verwendet wurden, 
auch in der Baugruppe sichtbar. 
Um diese erneut auszublenden, müs-
sen die jeweiligen Layer ausgeblen-
det werden. 
 
Kommt es bei der Verformung zu ei-
nem Fehler der Aktualisierung, soll-
ten die bei der Modellierung verwen-
deten Referenzen überprüft werden. 
Dabei ist darauf zu achten, dass das 
erste Bezugskoordinatensystem (0) 
vom Typ als Dynamisch definiert ist 
und in keinem Fall als Absolutes 
KSYS. 
 
82 4 Deformierbare Teile 
4.2 Referenzbasierte Deformation eines O-Rings 
 In diesem Abschnitt wird die Erstellung und Anwendung eines deformierbaren 
O-Rings beschrieben. Die Deformation erfolgt nicht über Parameter, sondern 
durch Anpassung der Referenzkurve. Der O-Ring wird dabei in eine ovale Nut 
eingelegt. 
Auf eine Deformation gemäß der Quetschung wird verzichtet. Diese kann an-
schließend jedoch selbstständig erstellt werden. 
 Vorgehensweise: 
I. Erzeugen eines parametri-
schen Modells des O-Rings 
II. Definieren des deformierbaren 
Teils 
III. Erstellen einer Baugruppe mit 
deformiertem O-Ring 
 
 
 
Die Erstellung und die Deformation des O-Rings sind 
ergänzend zum Text auch per Video verfügbar. 
 
I. Erzeugen eines parametrischen Modells des O-Rings 
 Das Modell des O-Rings wird parametrisch aufgebaut, um schnelle Anpas-
sungen zu erlauben. Die Parameter werden jedoch nicht bei der Deformation 
verwendet. 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ O-Ring 
 
 
2. Ausdrücke 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
d 5 mm Länge Anzahl 
Di 80 mm Länge Anzahl 
 
 3. Arbeitslayer 41 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644919/video/mp4/4_2_Referenzbasierte_Deformation_O-Ring.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644919/video/mp4/4_2_Referenzbasierte_Deformation_O-Ring.mp4
4.2 Referenzbasierte Deformation eines O-Rings 83 
 
4. Kreisbogen/Kreis 
Typ ⇨ Kreisbogen/Kreis von Mit-
telpunkt 
Punkt ⇨ 0;0;0 
Endoption ⇨ Durchmesser 
Durchmesser ⇨ Di+d 
Ebenenoptionen ⇨ Ebene auswäh-
len 
⇨ Ebene ⇨ XY-Ebene wählen 
⇨ Begrenzungen ⇨ Vollkreis 
 5. Arbeitslayer 1 
 
6. Rohr 
⇨ Kreis auswählen 
Außendurchmesser ⇨ d 
Innendurchmesser ⇨ 0 
Ausgabe ⇨ Einzelsegment 
 
 
Wird beim Rohr ein Innendurchmesser von 0 gewählt, wird kreisförmiges Voll-
material erzeugt. Eine zusätzliche Skizze des Querschnitts ist somit nicht not-
wendig. 
 
Strg+L 
7. Layer 41 und 61 ausblenden 
 Strg+J 
8. Farbe zuweisen 
⇨ Dunkelgrau 
II. Definieren des deformierbaren Teils 
 Die Definition des deformierbaren Teils erfolgt analog zur Feder, mit der Aus-
nahme, dass nicht alle Formelemente ausgewählt werden und statt einem Para-
meter eine Referenz gewählt wird. 
 1. Deformierbares Teil definieren 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ Deformierbares Teil definieren 
84 4 Deformierbare Teile 
 2. Definition 
Name ⇨ O-Ring 
 
 3. Formelemente 
 
 
⇨ Hinzufügen des Formelementes 
Rohr(2) 
 
 
Durch das alleinige Hinzufügen des 
Formelementes, wird dessen Referenz 
als Referenz für das deformierbare 
Teil auswählbar. 
 4. Ausdrücke 
Ausdrücke werden nicht hinzugefügt. 
 5. Referenzen 
Da bereits das Formelement Rohr 
hinzugefügt wurde, wird an dieser 
Stelle dessen übergeordnetes Element 
als Referenz angezeigt. Diese Refe-
renz definiert später die Form des O-
Rings. 
⇨ Umbenennen der Referenz in 
Führungskurve 
 
 6. Zusammenfassung 
Der Dialog wird beendet. 
III. Erstellen einer Baugruppe mit deformiertem O-Ring 
 Der O-Ring soll in die Nut eines ovalen Flansches eingefügt werden. Dieser 
Flansch wird zunächst modelliert und in eine Baugruppe eingefügt. Anschlie-
ßend wird von dem Flansch eine Kurve der Nut abgeleitet, welche die Basis für 
die Deformation des O-Rings darstellt. 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ Flansch 
⇨ Selbstständiges Modellieren des Flansches gemäß der Zeichnung 
Alternativ kann das Modell des Flansches auch im Download-Bereich herun-
tergeladen werden (s. Kapitel 1). 
4.2 Referenzbasierte Deformation eines O-Rings 85 
 
 
 
2. Erstellen einer neuen Baugruppe 
Dateiname ⇨ bg_Flansch 
 
3. Komponente hinzufügen 
⇨ Flansch 
 
4. Komponente verschieben 
⇨ Verschieben des Flansches an eine beliebige Position 
Somit wird bei der Deformation des O-Rings auch die Position angepasst. 
 
5. Baugruppenzwangsbedingungen 
 
⇨ Fixieren des Flansches 
 
 
 
86 4 Deformierbare Teile 
 
6. WAVE-Geometrie-Linker 
Typ ⇨ Zusammengesetzte Kurve 
⇨ Innere Kante der Nut wählen 
⇨ Assoziativ aktivieren 
 
 Alternativ zur Innenkante der Nut 
kann auch die äußere Nutkante ge-
wählt werden. 
 
7. Kurve versetzen 
Typ ⇨ Abstand 
⇨ Verknüpfte zusammengesetzte 
Kurve auswählen 
Abstand ⇨ 3 
 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
 ⇨ Assoziativ aktivieren 
Eingabekurven ⇨ Ausblenden 
 
8. Kurve versetzen 
Typ ⇨ 3D-Axial 
⇨ Versetzte Kurve auswählen 
Abstand ⇨ 1.5 
 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
 ⇨ Assoziativ aktivieren 
Eingabekurven ⇨ Ausblenden 
 
Die letzte Kurve liegt nun innerhalb 
der Nut des Flansches. Sie bildet die 
Referenz für die folgende Deforma-
tion des O-Rings. 
4.2 Referenzbasierte Deformation eines O-Rings 87 
 
9. Auf Layer verschieben 
⇨ Verschieben der Kurven auf Layer 41 
 
10. Komponente hinzufügen 
⇨ O-Ring 
 
 Da die Komponente ein deformierba-
res Teil darstellt, welches eine Refe-
renz erfordert, wird automatisch der 
Dialog zur Auswahl der Referenz auf-
gerufen. 
⇨ Auswahl der erzeugten Kurve 
 
 
Referenzelemente für deformierbare Teile müssen stets in der Baugruppe vor-
handen bzw. in die Baugruppe verlinkt sein. Die direkte Auswahl von Geomet-
rieelementen anderer Komponenten ist nicht möglich. Somit wird ein unkon-
trolliertes Referenzieren zwischen Komponenten vermieden. 
 Der O-Ring wird in die Baugruppe 
eingefügt. Die gewählte Kurve bildet 
die Referenz für dessen Kontur. 
 
 Da in diesem Beispiel auf eine Deformation gemäß der Quetschung verzichtet 
wird, ragt der O-Ring1 mm aus der Nut heraus. Die Abbildung der Quetschung 
kann sehr komplex sein, sodass dies in der Praxis häufig nicht modelliert wird. 
Die Deformation der Quetschung kann jedoch selbstständig über eine zweite 
Kontur realisiert werden. 
 
11. Baugruppenzwangsbedingungen 
 
⇨ Fixieren des O-Ringes 
 
Deformierbare Teile sollten wie andere Komponenten auch stets mit Baugrup-
penzwangsbedingungen versehen werden, um ein unkontrolliertes Verschieben 
zu verhindern. Da sich aufgrund der flexiblen Bauteilgeometrie auch Geomet-
rieelemente, z. B. Flächen oder Kanten, verschieben können, bietet sich hier 
das Fixieren der Komponente an. 
 
Strg+L 
12. Layer 41 und 61 ausblenden 
88 4 Deformierbare Teile 
 Analog zur parameterbasierten De-
formation wird die Deformation in 
der Modellhistorie im Teile-Naviga-
tor der Baugruppe abgelegt und kann 
per Doppelklick wieder bearbeitet 
werden. 
Alternativ kann der Dialog über RMT 
auf die Komponente im Baugruppen-
Navigator ⇨ Verformen aufgerufen 
werden (s. Abschnitt 4.1). 
 
Wird die Verformung gelöscht, bleibt die Komponente weiterhin in der Bau-
gruppe enthalten, jedoch in ihrem undeformierten Zustand. 
4.3 Kontrollfragen 
 
1. Was sind deformierbare Teile und wozu werden sie genutzt? 
2. Wie können alternativ zu deformierbaren Teilen verschiedene Zustände ei-
nes Bauteils realisiert werden und was sind die Vor- und Nachteile dieser 
Methode? 
3. Wie können deformierbare Teile nach dem Verformen in einer Baugruppe 
bearbeitet werden? 
 
5 User Defined Features (UDF) 
 
User Defined Features (UDF) sind anwenderdefinierte Formelemente, welche 
Anwendung finden, wenn die in NX zur Verfügung stehenden Formelemente 
nicht ausreichen, um ein Produkt effizient zu modellieren. So lassen sich oft 
genutzte Features oder Feature-Gruppen zusammenfassen und später schneller 
aufrufen. Die Führungsparameter eines UDF werden bei dessen Erstellung de-
finiert. Bei der Anwendung des UDF können für diese Parameter dann die 
Werte in einem Dialogfenster eingegeben werden. 
UDF werden einmalig erzeugt und sind anschließend beliebig oft anwendbar. 
Dazu werden UDF in Bibliotheken abgelegt und stehen somit auch anderen 
Nutzern zur Verfügung. 
In diesem Kapitel werden die Grundlagen im Umgang mit UDF-Bibliotheken 
sowie das Erstellen von eigenen Bibliotheken erläutert. Weiterhin wird die Er-
stellung eines UDF am Beispiel einer Passfedernut beschrieben. 
5.1 UDF-Bibliotheken 
 Um mehreren Nutzern die Auswahl und die Anwendung von erstellten UDF zu 
ermöglichen, werden UDF in Bibliotheken abgelegt und strukturiert. 
Die Daten der Bibliotheken werden hierbei in zwei Dateien gespeichert: 
• dbc_udf_ascii.def: Die Bibliotheksdefinitionsdatei beinhaltet die Informa-
tionen der Bibliotheksklassen. Hier können auch eigenen Klassen erzeugt 
werden. 
• udf_database.txt: Die Datenbankdatei beinhaltet die Informationen des er-
stellten UDF. Dies sind: 
UDF-Name; Dateiname der prt-Datei; Dateiname der cgm-Datei; Biblio-
theksklasse, in welcher das UDF abgelegt wurde, 
z. B. Passfedernut;Passfedernut.prt;Passfedernut.cgm;/metric 
 Die prt-Datei enthält die Modelldaten des UDF. Die cgm-Datei stellt eine Bild-
datei dar, anhand der das UDF in der Bibliothek auswählbar ist. 
 
Die prt- und cgm-Dateien können auch mit Dateipfaden angegeben werden. 
Werden nur die Dateinamen verwendet, müssen sich diese Dateien im gleichen 
Verzeichnis wie die Datenbankdatei befinden. 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7_5
S. Vajna (Hrsg.), 
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1007/978-3-658-24773-7_5&amp;domain=pdf
90 5 User Defined Features (UDF) 
 Standardmäßig sind in NX die rechts 
dargestellten Bibliotheksklassen ent-
halten. 
 
I. Konfigurieren der UDF-Bibliothek in der NX-Bedienoberfläche 
 
1. Neue Datei 
Vor der Konfiguration der UDF-Bibliothek muss eine neue Datei erstellt oder 
eine existierende prt-Datei geöffnet werden, da das Konfigurieren der Biblio-
thek nur in der Konstruktionsumgebung möglich ist. Der Dateiname ist hierbei 
frei wählbar. 
 
2. Bibliothek konfigurieren 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ UDF (Benutzerdef. Formelem.) 
⇨ Bibliothek konfigurieren 
Hier können die Bibliotheksdefinitionsdatei und die Datenbankdatei festgelegt 
werden. Je nach Startumgebung ist ggf. schon eine Bibliothek konfiguriert, 
z. B. die Standardbibliothek im Start- bzw. Installationsverzeichnis. 
 Über Ändern kann die UDF-Biblio-
thek neu konfiguriert werden. 
Über Neu laden wird die aktuelle 
Konfiguration neu geladen und ange-
zeigt. 
 
 Durch Zurücksetzen werden die Dateien sowie das Standarddateiverzeichnis 
auf das Start- bzw. Installationsverzeichnis zurückgesetzt. 
Ist bisher keine Bibliothek konfiguriert, wird der Dialog übersprungen und di-
rekt die Auswahl der Bibliotheksdefinitionsdatei geöffnet. 
5.1 UDF-Bibliotheken 91 
 3. Bibliotheks-Konfiguration ändern 
⇨ Zum Speichern der UDF wird ein neuer Ordner erstellt und die Bibliothek 
auf diesen Ordner konfiguriert, z. B. C:\NX\UDF 
Bibliotheksdefinitionsdatei ⇨ dbc_udf_ascii.def 
Datenbankdatei ⇨ udf_database.txt 
 Da in dem erstellten Ordner bisher keine Dateien existieren, werden die Dateien 
durch Kopieren der Standardbibliothek erstellt. 
 Nach der Konfiguration der Biblio-
thek wird das Standarddateiverzeich-
nis automatisch angepasst. 
Das Standarddateiverzeichnis ist stets 
identisch mit dem Verzeichnis der 
Datenbankdatei. Hier werden die prt- 
und cgm-Dateien der UDF gespei-
chert. 
 
 
Durch die schnelle Auswahl von UDF-Bibliotheken über Dateien, kann je nach 
Anwendungsfall auf verschiedene Bibliotheksdefinitionsdateien und Daten-
bankdateien zugegriffen werden. 
II. Konfigurieren der UDF-Bibliothek durch Umgebungsvariablen 
 Alternativ zur Konfiguration der Bibliothek über die NX-Oberfläche kann dies 
auch durch die Definition von Umgebungsvariablen erfolgen, z. B. wenn NX 
über eine Batch-Datei gestartet oder die Variablen in der Datei ugii_env.dat im 
Ordner UGII im NX-Installationsverzeichnis definiert werden. 
 Mit folgenden Umgebungsvariablen kann die Bibliothek konfiguriert werden: 
• UGII_UDF_DEFINITION_FILE ⇨ Bibliotheksdefinitionsdatei 
• UGII_UDF_DATABASE_FILE ⇨ Datenbankdatei 
• UGII_UDF_LIBRARY_DIR ⇨ Standarddateiverzeichnis 
 
Die Variablen können z. B. wie folgt auf ein Verzeichnis speziell für die UDF 
verweisen: 
• UGII_UDF_DEFINITION_FILE=C:\NX\UDF\dbc_udf_ascii.def 
• UGII_UDF_DATABASE_FILE=C:\NX\UDF\udf_database.txt 
• UGII_UDF_LIBRARY_DIR=C:\NX\UDF 
 
92 5 User Defined Features (UDF) 
III. Erzeugen einer UDF-Bibliotheksklasse 
 Im Folgenden soll eine eigene Klasse mit dem Namen Passfedernuten in der 
Klasse metric erzeugt werden. 
 
1. Konfigurieren der UDF-Bibliothek 
Nachdem die UDF-Bibliothek innerhalb von NX oder durch die Umgebungs-
variablen konfiguriert wurde, werden die Bibliotheksdefinitionsdatei und die 
Datenbankdatei in dem angegebenen Verzeichnis automatisch erzeugt. 
 
2. Öffnen der Bibliotheksdefinitionsdatei in einem Texteditor 
Dateiname ⇨ dbc_udf_ascii.def 
 3. Ergänzen der Bibliotheksdefinitionsdatei 
Die Klasse metric wird um die fett dargestellten Textzeilen ergänzt. 
 
####################################################### 
# The Library Hierarchy # 
####################################################### 
 
CLASS metric 
{ 
 TYPE Metric 
 QUERY "[DB(udf_lib_name)] &= [metric]" 
 FILE "$UGII_UDF_LIBRARY_DIR" 
 DIALOG udf_name 
 RSET udf_file_name 
 
 CLASS Passfedernuten 
 { 
 TYPE Passfedernuten 
 QUERY "[DB(udf_lib_name)] &= [Passfedernuten]" 
 FILE "$UGII_UDF_LIBRARY_DIR" 
 DIALOG udf_name 
 RSET udf_file_name 
 } 
 
 
Um die neue Klasse zu erzeugen, kann der Text einer vorhanden Klasse 
z. B. Fittings kopiert und der Name der Klasse geändert werden. Bei der Be-
nennung der Klasse dürfen keine Leerzeichenverwendet werden. 
 4. Bibliothek neu laden 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ UDF 
⇨ Bibliothek konfigurieren 
⇨ Neu laden 
 
 
Nachdem die Bibliotheksdefinitionsdatei verändert wurde, muss die Bibliothek 
immer neu geladen werden. 
5.2 UDF für eine Passfedernut 93 
 5. Überprüfen der neuen Klasse 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ UDF 
⇨ Palette hinzufügen 
⇨ Durchsuchen 
⇨ metric ⇨ Passfedernuten 
 
 
Wird die neue Klasse in der Auswahl 
angezeigt, war das Erstellen der 
Klasse erfolgreich. 
 
 
 
In der Ressourcenleiste auf der linken Seite wurde ein neuer Reiter hinzugefügt, 
in welchem die Elemente der Klasse Passfedernuten angezeigt werden. Da die 
Klasse jedoch noch keine UDF enthält, ist die Auswahl leer. 
5.2 UDF für eine Passfedernut 
 In diesem Abschnitt wird ein UDF für eine Passfedernut für die Formen A und 
B nach DIN 6885 [1] erzeugt und in der Bibliotheksklasse Passfedernuten ab-
gelegt. 
Wenn die Bibliotheksklasse nicht erzeugt wurde (s. Abschnitt 5.1), kann das 
UDF für die Passfedernut auch in der Klasse metric gespeichert werden. 
Das UDF wird durch die folgenden Parameter definiert: 
 
 
 Zusätzlich wird ein Parameter für die Form verwendet. Hierüber werden analog 
zur Teilefamilie der Passfeder (s. Abschnitt 3.2) die Formen A und B realisiert. 
94 5 User Defined Features (UDF) 
 Vorgehensweise: 
I. Modellieren der UDF-Geometrie 
II. Definieren des UDF 
III. Anwenden des UDF 
IV. Nachträgliches Bearbeiten des UDF 
 
Das Modellieren der UDF-Geometrie, die Definition sowie 
die Anwendung des UDF sind ergänzend zum Text auch 
als Video abrufbar. 
 
I. Modellieren der UDF-Geometrie 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ Modell_Passfedernut 
 
Die erzeugte Datei dient nur zur Modellierung der UDF-Geometrie und 
beinhaltet später nicht die UDF-Daten. Die UDF-Daten werden separat 
gespeichert. 
 
2. Ausdrücke 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
a 30 mm Länge Anzahl 
b 12 mm Länge Anzahl 
Form "A" Zeichenfolge 
h 8 mm Länge Anzahl 
l 40 mm Länge Anzahl 
t1 5 mm Länge Anzahl 
 
 
3. Zylinder 
⇨ Vektor angeben ⇨ Z-Achse 
⇨ Punkt angeben ⇨ Nullpunkt des 
Koordinatensystems 
Durchmesser ⇨ 40 
Höhe ⇨ 200 
 
 
 
Der erzeugte Zylinder stellt eine vereinfachte Welle dar, an der die Passfe-
dernut modelliert wird. 
 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644920/video/mp4/5_2_UDF_Passfedernut.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644920/video/mp4/5_2_UDF_Passfedernut.mp4
5.2 UDF für eine Passfedernut 95 
 4. Arbeitslayer 62 
 
 
5. Punkt 
Typ ⇨ Bogenmittelpunkt 
⇨ Kreiskante auswählen 
 
6. Punkt 
Typ ⇨ Winkel auf Bogen/Ellipse 
⇨ Kreiskante auswählen 
Winkel ⇨ 45 
 
 
7. Bezugs-KSYS 
Typ ⇨ Z-Achse, X-Achse, Ur-
sprung 
Ursprungspunkt ⇨ Punkt (3) 
 
 
Z-Achse ⇨ Zwei Punkte 
⇨ Punkt (2) wählen 
⇨ Punkt (3) wählen 
 
X-Achse ⇨ Kurve/Achsenvektor 
⇨ Kreiskante wählen 
 
8. Ausblenden des Layers 61 
Durch Ausblenden des Layers 61 wird verhindert, dass bei der Erstellung der 
Skizze versehentlich Elemente des Bezugskoordinatensystems (0) selektiert 
werden. 
 9. Arbeitslayer 22 
 
10. Skizze 
⇨ XY-Ebene des erzeugten Koordinatensystems 
 
Bei der Erstellung der Skizze muss unbedingt darauf geachtet werden, dass für 
die Zwangsbedingungen und zur Bemaßung nur Elemente des Bezugskoordi-
natensystems (4) verwendet werden, da sonst ungewollte Referenzen für das 
UDF benötigt werden und der Auswahldialog des UDF unnötig länger wird. 
96 5 User Defined Features (UDF) 
 
Rechteck 
Länge ⇨ l 
Breite ⇨ b 
 
 
Schnellbemaßung 
⇨ Abstandsbemaßung des Rechtecks 
zur YZ-Ebene des Bezugskoordi-
natensystems (4) 
Abstand ⇨ a 
 11. Arbeitslayer 1 
 
12. Extrudieren 
⇨ Skizze auswählen 
Richtung ⇨ negative Z-Achse 
 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
Start ⇨ 0 
Ende ⇨ t1 
 
Boolesche Op. ⇨ Subtrahieren 
 
13. Kantenverrundung 
Radius 1 ⇨ b/2 
 
 
 
 
 
 
 
5.2 UDF für eine Passfedernut 97 
 
 
 
14. Kantenverrundung (7) nach Ausdruck unterdrücken 
Menü ⇨ Bearbeiten ⇨ Formelement 
⇨ Nach Ausdruck unterdrücken 
 
⇨ Formelement auswählen 
⇨ Kantenverrundung (7) 
 
 
15. Ausdrücke 
⇨ Umbenennen des Unterdrückungsausdrucks mit dem Ursprung: 
(Kantenverrundung(7) Suppression Status) 
 
Werden alle Ausdrücke aufgelistet, kann dieser Ausdruck am Ende der Liste 
ausgewählt werden. 
 
 
 Name ⇨ u_Kantenverrundung 
Dieser Ausdruck wird mit einer IF-Funktion in Abhängigkeit von der Form ge-
steuert: 
Formel ⇨ if (Form="A") (1) else (0) 
Wenn der Parameter Form den Wert A hat, nimmt der Parameter u_Kantenver-
rundung den Wert 1 an, andernfalls den Wert 0. 
 
16. Ausblenden aller Layer außer 1 
 
17. Datei speichern 
Die Geometrie des UDF für die Passfedernut ist nun erstellt. Das UDF selbst 
wird im folgenden Abschnitt erzeugt. 
98 5 User Defined Features (UDF) 
II. Definieren des UDF 
 
1. Assistent 
Die Erstellung eines UDF erfolgt über einen Assistenten. Dieser stellt einen 
geführten Dialog dar, in dem alle notwendigen Daten Schritt für Schritt defi-
niert werden. 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ UDF (Benutzerdef. Formelem.) ⇨ Assistent 
 2. Definition 
Bibliothek 
⇨ /metric/Passfedernuten 
Name ⇨ Passfedernut Form A u. B 
Teilename ⇨ Passfedernut_A_u_B 
 
 
 
Über Bild erfassen kann ein Bild für 
das UDF aus dem Grafikbereich auf-
genommen werden. 
 
Im Feld Hilfeseite kann eine URL-Adresse zu einer HTML-Datei angegeben 
werden, welche bei der Anwendung des UDF als Hilfestellung aufgerufen wer-
den kann. 
Zuvor sollte hierzu die Variable UGII_UDF_DOCUMENT_HOME definiert 
werden. Diese verweist auf das Verzeichnis, in dem die HTML-Dateien gespei-
chert sind. 
 3. Formelemente 
 
 
⇨ Hinzufügen der Formelemente: 
- Punkt(2) 
- Punkt(3) 
- Bezugskoordinatensystem(4) 
- SKETCH_000:Skizze(5) 
- Extrudieren(6) 
- Kantenverrundung(7) 
 
 
 
 
 
5.2 UDF für eine Passfedernut 99 
 4. Ausdrücke 
 
 
 
 
 
 
⇨ Hinzufügen der Ausdrücke: 
- p19 = 45 
- b = 12 
- l = 40 
- a = 30 
- t1 = 5 
- Form = "A" 
 
 Der Parameter p19 stellt den Winkel von 45° dar, der bei der Erstellung des 
zweiten Punktes verwendet wurde. Er wird unter Punkt(3) aufgeführt und kann 
ggf. eine andere Bezeichnung haben. 
 
An dieser Stelle kann auch die Reihenfolge der Parameter im späteren UDF-
Dialog bestimmt werden. 
 ⇨ Umbenennen der Ausdrücke (mit Enter bestätigen): 
- l ⇨ Länge (l) 
- b ⇨ Breite (b) 
- t1 ⇨ Nuttiefe (t1) 
- a ⇨ Axiale Position 
- Winkel ⇨ Radiale Position 
 ⇨ Anpassen der Ausdruck-Regeln: 
- l ⇨ Ganze Zahlen-Bereich 
 ⇨ 6 - 400 
- b ⇨ Ganze Zahlen-Bereich 
 ⇨ 2 - 100 
 
 - Form ⇨ Nach Optionen 
Wertoptionen: 
"A" 
"B" 
 
⇨ Fertig 
 
Durch die Verwendung der Wertoptionen sind bei der Anwendung des UDF 
später nur bestimmte Werte aus einem Dropdown-Menü auswählbar. In den 
Wertoptionen müssen die Werte untereinander eingetragen werden. 
100 5 User Defined Features (UDF) 
 5. Referenzen 
Da das UDF die Punkte und das Be-
zugskoordinatensystem enthält, wel-
che auf die Kreiskante referenzieren, 
wird bei der späteren Positionierung 
des UDF ausschließlich die Kreis-
kante einer Welle benötigt. 
⇨ Umbenennen der Referenz in 
Kreiskante 
 
 
Es ist auch möglich, die hier aufgelisteten Referenzen zu löschen. Allerdings 
muss mit dieser Funktion sehr vorsichtig umgegangen werden, da fehlende Re-
ferenzen ein großes Fehlerpotential darstellen und die spätere Anwendung des 
UDF einschränken können. 
 6. Zusammenfassung 
Abschließend wird eine Zusammen-
fassung des erstellten UDF angezeigt. 
 
Im vorher konfigurierten Standardda-
teiverzeichnis werden nun die prt-
Datei und die cgm-Datei des UDF ge-
speichert. Weiterhin wird die Daten-
bankdatei angepasst. 
 
 Die prt-Datei des UDF kann im Stan-
darddateiverzeichnis geöffnet wer-
den. Diese enthält eine Kopie des bei 
der Erstellung verwendeten Modells 
und die UDF-Informationen, welche 
in der Modellhistorie gespeichert 
sind. 
Über einen Doppelklick auf das 
UDF-Element in der Modellhistorie 
kanndas UDF bearbeitet werden. 
Dies wird in Abschnitt IV detaillier-
ter beschrieben. 
 
5.2 UDF für eine Passfedernut 101 
III. Anwenden des UDF 
 Das erstellte UDF für die Passfedernut wird auf eine vereinfachte Welle ange-
wendet. Diese Welle kann selbstständig modelliert werden oder alternativ im 
Download-Bereich des Buches heruntergeladen werden (s. Kapitel 1). 
 
1. Erstellen einer neuen Datei 
Dateiname ⇨ Welle 
⇨ Selbstständiges Modellieren der Welle gemäß der Zeichnung 
 
 
 Zur Auswahl und Anwendung eines UDF stehen in NX folgende Möglichkeiten 
zur Verfügung: 
• UDF-Bibliothek 
• Ressourcenleiste 
• Wiederverwendungsbibliothek 
Die Anwendung des erstellten UDF wird im Folgenden anhand dieser Möglich-
keiten erläutert. 
 
UDF-Bibliothek 
 1. Bibliothek neu laden 
Nach der Erstellung eines UDF muss die Bibliothek in der Regel neu geladen 
werden. 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ UDF ⇨ Bibliothek konfigurieren ⇨ Neu laden 
 
2. UDF einfügen 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ UDF 
⇨ Einfügen 
Bibliothek 
⇨ /metric/Passfedernuten 
102 5 User Defined Features (UDF) 
 3. UDF Dialog 
Form ⇨ "A" 
Länge (l) ⇨ 28 
Breite (b) ⇨ 8 
Nuttiefe (t1) ⇨ 4 
Axiale Position ⇨ 10 
Radiale Position ⇨ 0 
 
Referenz Kreiskante ⇨ Kreiskante 
der Welle 
Layer-Optionen ⇨ Original 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
Evtl. muss die Richtung umgekehrt werden. Diese Richtungsumkehr resultiert 
aus der Definition der X-Achse des Bezugskoordinatensystems mit Hilfe der 
Kreiskante. 
 In den Layer-Optionen wird festgelegt, auf welchen Layern die Elemente des 
UDF liegen. Wird Original gewählt, so werden die Elemente des UDF auf den 
gleichen Layern wie bei der Erstellung abgelegt. Alternativen hierzu sind der 
aktuelle Arbeitslayer oder ein vorgegebener Layer. 
 
4. Ausblenden der Layer 22 und 62 
 Das UDF Passfedernut Form A u. B 
wurde im Teile-Navigator abgelegt 
und kann analog zu einem kon-
ventionellen Formelement im Nach-
hinein per Doppelklick wieder editiert 
werden. 
 
 
Ressourcenleiste 
 1. Palette hinzufügen 
Erstellte UDF können auch über die Ressourcenleiste ausgewählt werden. 
Menü ⇨ Werkzeuge ⇨ UDF ⇨ Palette hinzufügen 
Bibliothek ⇨ /metric/Passfedernuten 
5.2 UDF für eine Passfedernut 103 
 
In der Ressourcenleiste auf der linken 
Seite wird ein neuer Reiter für die 
ausgewählte Klasse angezeigt. Dieser 
enthält das erzeugte UDF. 
 
 2. UDF anwenden 
Das UDF kann selbstständig am an-
deren Wellenende angewendet wer-
den, z. B. mit folgenden Werten: 
Form ⇨ "A" 
Länge (l) ⇨ 40 
Breite (b) ⇨ 8 
Nuttiefe (t1) ⇨ 4 
Axiale Position ⇨ 10 
Radiale Position ⇨ 45 
 
 
 
 Bei der Positionierung an einer Fase muss die größere der beiden Kreiskanten 
gewählt werden. 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
 3. UDF-Explosion 
Bei der Definition des UDF wurde die 
Option Formelement-Explosion er-
lauben aktiviert. 
Dadurch ist nach einem Doppelklick 
auf das UDF im Teile-Navigator die 
Funktion UDF-Explosion in dem Di-
alog verfügbar. Diese Funktion bietet 
die Möglichkeit, das UDF in seine 
Bestandteile zu zerlegen. 
 
 
104 5 User Defined Features (UDF) 
 Die Bestandteile des UDF werden an-
schließend in einer Formelement-
gruppe mit dem Namen des UDF zu-
sammengefasst und können so im 
Nachhinein auch einzeln bearbeitet 
werden. 
 
 
Wiederverwendungsbibliothek 
 
UDF können analog zu Teilefamilien ebenfalls in der Wiederverwendungs-
bibliothek abgelegt werden. Die Vorgehensweise ist hierbei nahezu identisch 
zur Teilefamilie (s. Abschnitt 3.3). 
 1. Kopieren der UDF-Datei 
Die UDF-Datei der Passfedernut wird 
in ein Verzeichnis kopiert, welches 
die eigenen UDF beinhalten soll. 
z. B. C:\NX-Eigene-UDF 
 
 
 
Die cgm-Datei kann hierbei ebenfalls in das Verzeichnis kopiert werden. Be-
findet sich die Datei jedoch nicht in dem Verzeichnis, wird zur Voranzeige des 
UDF direkt die prt-Datei in Farbe verwendet. 
 
2. Anwenderstandards 
Datei ⇨ Dienstprogramme ⇨ Anwenderstandards 
⇨ Gateway ⇨ Wiederverwendungsbibliothek 
⇨ Register UDF-Bibliothek 
⇨ UDF-Bibliotheken, NX ohne Teamcenter-Verbindung 
⇨ Eintragen von Eigene UDF|C:\NX-Eigene-UDF 
 Der Ausdruck vor dem Verkettungszeichen (|) stellt den Namen in der Wieder-
verwendungsbibliothek dar, der zweite Ausdruck verweist auf den Speicherort 
der UDF-Dateien. 
5.2 UDF für eine Passfedernut 105 
 
 
 
3. NX neu starten 
Nach der Änderung der Anwender-
standards muss NX neu gestartet wer-
den. 
 
 
4. UDF Anwenden 
Das UDF kann jetzt selbstständig 
über die Wiederverwendungsbiblio-
thek ausgewählt und angewendet wer-
den. 
⇨ UDF-Bibliothek 
⇨ Eigene UDF 
⇨ Elementauswahl 
 
 
 
 
 
 
 
 
106 5 User Defined Features (UDF) 
IV. Nachträgliches Bearbeiten des UDF 
 Bereits erstellte UDF können auch im Nachhinein bearbeitet werden. Um dies 
zu zeigen, soll nun die Eingabe des Parameters für die Nuttiefe (t1) auf die fol-
genden Werte begrenzt werden: 1,2; 1,8; 2,5; 3; 3,5; 4; 5. 
 
1. Öffnen der UDF-Datei 
Datei ⇨ Passfedernut_A_u_B.prt 
 Im Teile-Navigator der UDF-Datei 
sind die Informationen der UDF-De-
finition als Formelement abgelegt. 
⇨ Passfedernut Form A u. B 
 
 2. Öffnen des UDF 
⇨ Doppelklick auf 
Passfedernut Form A u. B 
 
Der Name und der Teilename eines UDF lassen sich nach der Erstellung nicht 
mehr ändern. 
 
 
 
 
 
3. Ausdrücke 
⇨ t1 ⇨ Nach Optionen 
Wertoptionen: 
1.2 
1.8 
2.5 
3 
3.5 
4 
5 
 
⇨ Fertig 
 ⇨ UDF Dialog beenden 
 
4. Datei speichern 
 
5.3 Kontrollfragen 107 
 
5. UDF anwenden 
Wird das UDF angewendet, kann die 
Nuttiefe (t1) jetzt über ein Drop-
down-Menü ausgewählt werden. 
 
5.3 Kontrollfragen 
 
1. Was sind UDF und wann werden sie verwendet? 
2. Auf welche zwei Arten kann die UDF-Bibliothek konfiguriert werden? 
3. Wie werden UDF gespeichert? 
4. Aus welchen Schritten besteht die Erstellung eines UDF? 
5. Wo können UDF für die Anwendung ausgewählt werden? 
6. Wie können UDF nachträglich bearbeitet werden? 
6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 Die digitale Simulation von Produkten (Computer-Aided Engineering, CAE) 
ist heutzutage ein wichtiger Bestandteil in der Produktentwicklung. Insbeson-
dere die zeitlichen und finanziellen Einsparungen, die durch die verminderte 
Notwendigkeit realer Prototypen erreicht werden, sind ein wesentlicher Grund 
dafür, dass Simulationen mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM), der Nu-
merischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) und 
Mehrkörpersystemen (MKS) zu einem wichtigen Bestandteil von CAx-Syste-
men geworden sind. 
In NX sind verschiedene Module zur Durchführung von Simulationen inte-
griert. Eine Simulation kann direkt aus der Konstruktion heraus gestartet wer-
den, indem die jeweilige Umgebung aufgerufen wird. 
Der Vorteil solch integrierter Lösungen ist die schnelle Einbindung von Simu-
lationen in den Konstruktionsprozess, da die CAD-Daten direkt verwendet wer-
den. Schnittstellenprobleme und Datenverluste, welche z. B. beim Austausch 
neutraler Datenformate auftreten können, werden somit vermieden. Jedoch bie-
ten CAx-Systeme mit integrierten Simulationsumgebungen oftmals nicht den 
gleichen Funktionsumfang wie reine Simulationslösungen. Jedoch wird die Be-
deutung integrierter Lösungen zunehmend größer. 
6.1 Grundlagen 
 Zur erfolgreichen Durchführung erster Simulationen ist ein gewisses Grund-
wissen notwendig. In den folgenden Abschnitten werden hierzu die wesentli-
chen Grundlagen erläutert. Für weiterführende Informationen wird auf ein-
schlägige Literatur zu dieser Thematik verwiesen. 
I. Generelle Vorgehensweise 
 Eine Finite-Elemente-Analyse (FEA) besteht in der Regel aus den folgenden 
Schritten: 
• Preprocessing: 
- Geometrieaufbereitung, Idealisierung 
- Vernetzung 
- Aufbringen von Lasten und Zwangsbedingungen (z. B. Einspannungen) 
• Solving: Berechnen der numerischen Lösung 
• Postprocessing: Ergebnisauswertung 
An diesem Ablauf orientieren sich auch die in diesem Kapitel verwendeten Bei-
spiele. 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7_6
S. Vajna (Hrsg.), 
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1007/978-3-658-24773-7_6&amp;domain=pdf
6.1 Grundlagen 109 
 Abschließend ist es immer empfehlenswert, eine Plausibilitätsbetrachtung 
durchzuführen. Hierzu kann die numerisch berechnete Lösung überschlagsmä-
ßig analytisch nachgerechnet oder die Größe der Ergebnisse anhand von Erfah-
rungswerten überprüft werden. Es sollte sich immer die Frage gestellt werden: 
Macht die Lösung Sinn? 
II. Elemente 
 In NX steht eine Vielzahl verschiedener Elementarten zur Diskretisierung (Ver-
netzung) des CAD-Modells zur Verfügung. Finite Elemente können hinsicht-
lich ihrer Dimension (1D, 2D, 3D) und hinsichtlich ihrer Ansatzfunktion (li-
near, quadratisch, kubisch, …) unterschieden werden. 
 
 
 
Dreiecke
Tetraeder
Vierecke
Pentaeder
Hexaeder
Quadratisch
3D-Elemente
Linear
2D-Elemente
1D-Elemente
110 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 Die Wahl der Elemente hängt vom Einzelfall ab und kann nicht pauschalisiert 
werden. Es kann aber eine grobe Empfehlung gegeben werden [2]: 
• Ziel einer Volumenvernetzung sollte immer ein Hexaeder-Netz sein 
(linear oder quadratisch). 
• Hexaeder-Elemente (linear oder quadratisch) erzielen eine bessere Ergebnis-
qualität bei gleichem numerischen Aufwand, jedoch ist der Vernetzungsauf-
wand oft höher. 
• Tetraeder-Elemente können bei automatischer Vernetzung eingesetzt wer-
den sowie im Rahmen der adaptiven (Neu-)Vernetzung. Hier sollte in jedem 
Fall ein quadratischer Ansatz gewählt werden. 
• Lineare Tetraeder-Elemente sollten aufgrund ihres steiferen Verhaltens ver-
mieden und höchstens als Füllelemente (in einem Hexaeder-Netz) in unkri-
tischen Bereichen eingesetzt werden. 
• Flächentragwerke und dünnwandige Strukturen, z. B. Blechbauteile, sollten 
durch Schalenelemente (2D) diskretisiert werden. Die Faustregel, ob ein 
Bauteil eine dünnwandige Struktur darstellt und somit 2D- oder 3D-Ele-
mente verwendet werden, lautet: 
Wandstärke < 1/15 (max. 1/10) der maximalen Bauteilabmessungen 
Hierbei sollten Vierecks-Elemente verwendet werden. Die Vernetzung kann 
dabei auch automatisch erfolgen. 
• Verzerrte Vierecke können durch eine Mischung mit bis zu ca. 10 % Drei-
eckselementen vermieden werden. 
 
 Einsatz linearer Elemente: 
• Kontaktprobleme: Der Kontaktdruck wird gleichmäßig auf die Knoten ver-
teilt. 
• Explizit dynamische Fragestellungen, z. B. Crashsimulationen 
• Umformsimulationen, da quadratische Elemente bei extremen Verzerrungen 
leichter kollabieren können. 
Lineare Elemente sind vergleichsweise unempfindlich gegenüber verzerrten 
Netzen. Bei einem reinen Zugversuch würde sogar ein lineares Element ausrei-
chen. 
Die Analyse benötigt zudem weniger Rechenzeit als bei quadratischen Elemen-
ten, da die Bandbreite der Steifigkeitsmatrix geringer ist. Bei einer Verfeine-
rung verbessern sich die Eigenschaften eines linearen Netzes. 
 
6.1 Grundlagen 111 
 Einsatz quadratischer Elemente: 
• Spannungsprobleme: Spannungen und Dehnungen (Ableitung der Verschie-
bungen) sind von einer Ordnung ungenauer als die Verschiebungen. 
• Biegedominierte Probleme: kein Locking oder Hourglassing 
• Lineare Dynamik, z. B. Eigenfrequenzanalysen 
• Bei quadratischen Elementen reicht ein gröberes Netz aus. 
 
 Es darf allerdings nie vergessen werden, dass der größte Kostenfaktor vor dem 
Rechner sitzt. Bei komplizierter Geometrie ist es daher oftmals effizienter, 
quadratische Tetraeder-Elemente zu verwenden und die beim Vernetzen einge-
sparte Zeit in ein feineres Netz und somit eine längere Berechnungszeit zu in-
vestieren. 
Um den Einfluss des verwendeten Netzes auf die Ergebnisse einer Analyse zu 
untersuchen, kann eine Konvergenzanalyse durchgeführt werden. Hierbei wird 
die Simulation jeweils mit unterschiedlichen Elementgrößen durchgeführt. 
Werden die Ergebnisse gegenüber der Knotenanzahl aufgetragen, ist zu sehen, 
dass die Spannungen gegen einen bestimmten Wert konvergieren. Die Knoten-
anzahl ist hier nahezu proportional zur Berechnungszeit. Somit kann das für das 
bestimmte Problem zu verwendende Netz ermittelt werden. 
 
 
 In diesem Fall konvergiert die maximale Spannung nach v. Mises gegen einen 
Wert von ca. 370 MPa. Ein quadratisches Netz mit einer Elementkantenlänge 
von 1 mm ist hierbei ausreichend, um dieses Ergebnis abzubilden. Mit linearen 
Elementen würde dieses Ergebnis erst durch eine deutlich feinere Vernetzung 
erzielt werden. 
300
320
340
360
380
400
0 400000 800000 1200000
m
ax
.S
pa
nn
un
g
v.
M
is
es
[M
Pa
]
Knotenanzahl
lineare E.
quadrat. E.
1 mm
0,4 mm
3 mm
5 mm
1 mm Elementkantenlänge3 mm
5 mm
0,4 mm
112 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
III. Häufige Fehler 
 Im Folgenden werden die am häufigsten auftretenden Fehler beschrieben. Beim 
Erstellen der ersten eigenen Simulationsmodelle kann diese Übersicht auch als 
abschließende Checkliste zur Modellüberprüfung verwendet werden. 
 Häufig auftretende Fehler sind [2]: 
• Kein Material vorhanden: 
In den Properties (dt. Eigenschaften) ist kein Material vergeben. 
 • Starrkörperverschiebungen: 
Abbruch der Analyse aufgrund fehlender Randbedingungen. Dies kann z. B. 
aus einem offenen Kontakt oder zumindest schlechter Konvergenz mit mehr-
deutigen Lösungen resultieren. Die Fehlermeldung deutet auf Zero Pivot hin 
(Keine Steifigkeit eines Hauptdiagonalelements der Steifigkeitsmatrix). 
 
 • Überrechnung von Stabilitätspunkten: 
Die Warnung vor negativen Eigenwerten wird ignoriert bzw. falsch interpre-
tiert. Dies kann auch bei Kontaktproblemen auftreten. 
 • Starrkörpersimulation: 
Wird die Steifigkeit einzelner Modellteile um mehrere Größenordnungen er-
höht, können numerische Probleme in Form von kleinen Differenzen großer 
Zahlen auftreten. Besser ist hier die Verwendung echter Starrkörper. 
 • Entartete Elemente: 
Diese sind vor allem an Stellen problematisch, an denen Spannungen ausge-
wertet werden. 
 
 • Statische Analyse von (komplexen) Kontaktproblemen: 
Vor allem bei Stick-Slip-Effekten (dt. Haft-Gleit-Effekte) oder großflächi-
gen Kontakten sind quasistatische Analysen deutlich effizienter. 
• Überbestimmtheit: 
Mehrfache Eliminierung von Freiheitsgraden durch Kontakte, Randbedin-
gungen, Starrkörper und andere Kopplungen. 
 
 
6.1 Grundlagen 113 
IV. Vorgehensweise in NX 
 In NX werden dem Anwender verschiedene Simu-
lationsumgebungen bereitgestellt, die sowohl FEM, 
CFD- und MKS-Simulationen beinhalten. 
 
 
Der CAE-Funktionsumfang von NX wird seit der 
Version 11 zudem in dem eigenständigen Simulati-
onssystem Simcenter 3D zusammengefasst. 
Simcenter stellt eine einheitliche, offene und erwei-
terbare Umgebung für 3D-CAE-Simulationen dar, 
welche sowohl eigenständig (Standalone), als auch 
in NX integriert verwendet werden kann. 
In der Anwendung ergeben sich keine Unter-
schiede, ob eine Simulation in Simcenter oder in 
NX durchgeführt wird. In den folgenden Beispielen 
werden alle Simulationen aus NX heraus gestartet. 
 
In der Pre/Post-Umgebung (vormals Advanced Simulation) wird innerhalb von 
NX das Pre- und Postprocessing durchgeführt. Das Solving übernimmt ein ex-
tern angesprochenes Programm (Solver). 
 Für das Solving können verschiedene FEM-Solver verwendet werden. Aus der 
Siemens PLM Produktreihe steht mit NX Nastran ein leistungsfähiger Solver 
zur Verfügung, welcher auch direkt aus der Pre/Post-Umgebung heraus gestar-
tet werden kann. 
 
Eine Alternative zur Pre/Post-Umgebung ist die Design Simulation-Umgebung. 
Diese stellt einen reduzierten Funktionsumfang speziell für den Einsatz in der 
Konstruktion zur Verfügung. Der Aufruf der Umgebung erfolgt über Alle An-
wendungen. Aufgrund der günstigeren Lizenz ist diese in vielen Lizenzpaketen 
bereits enthalten. In den folgenden Beispielen wird aufgrund des breiteren 
Funktionsumfanges ausschließlich die Pre/Post-Umgebung verwendet. 
 
SimulationsdateienEntgegen des bisher bekannten Konzeptes, ein zentrales Dateiformat für alle 
Anwendungen zu verwenden (prt), kommen in der Pre/Post-Umgebung von 
NX zusätzliche Dateiformate zum Einsatz. 
 Eine FEM-Simulation besteht dabei immer aus einer Simulationsdatei (sim), 
welche die Lastfälle, Lasten und Zwangsbedingungen enthält. In die Simulati-
onsdatei ist die FEM-Datei (fem) eingebunden. Die FEM-Datei beinhaltet das 
FE-Netz und bindet die Part-Datei des CAD-Modells (prt) ein. Alle Dateien 
sind hierarchisch über das Master-Modell-Konzept miteinander verbunden (s. 
Abschnitt 1.2). 
114 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 Wahlweise kann auch ein idealisiertes Teil zwischen dem CAD-Modell und der 
FEM-Datei verwendet werden. In diesem idealisierten Teil kann die Geometrie 
des Bauteils idealisiert bzw. vereinfacht werden, ohne dass die ursprüngliche 
Geometrie verändert wird. So können z. B. Radien oder kleine Bohrungen ent-
fernt werden, die bei der FE-Analyse nicht berücksichtigt werden sollen. 
 Die Hierarchie der Dateien zueinan-
der ist ähnlich der Struktur von Bau-
gruppen. Mit einem Doppelklick 
kann in die jeweiligen Dateien ge-
wechselt werden. 
 
 
Die FEM-Datei ist keine Baugruppe und enthält keine Komponenten. Sie ver-
weist lediglich auf das CAD-Modell bzw. das idealisierte Teil. Das idealisierte 
Teil entspricht einer Baugruppe, welche das CAD-Modell als Komponente ent-
hält. In der FEM-Datei wird die Geometrie aus dem CAD-Modell bzw. aus dem 
idealisierten Teil als Polygongeometrie eingebunden. Diese Polygongeometrie 
ist auch im Simulationsnavigator sichtbar. 
 
Simulationsnavigator 
 Alle Elemente des Simulationsmo-
dells werden in NX im Simulations-
navigator abgelegt. 
In der FEM-Datei werden nach der 
Vernetzung ein sog. Sammler (hier: 
2D-Kollektoren) und ein Netzcontai-
ner (hier: ThinShell(1)) erzeugt. Für 
den Netzcontainer können dann die 
physikalischen Eigenschaften (z. B. 
Elementstärke und Material) definiert 
werden. 
Die in der Simulationsdatei erstellten 
Lasten und Zwangsbedingungen wer-
den ebenfalls in eigenen Containern 
ablegt. 
Unter Solution bzw. Subcase werden 
die für den jeweiligen Lastfall be-
rücksichtigten Lasten und Zwangsbe-
dingungen aufgeführt. 
 
6.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils 115 
 Innerhalb einer Solution können verschiedene Subcases definiert werden. Diese 
beinhalten dann jeweils die gleichen Zwangsbedingungen, aber verschiedene 
Lasten. Soll ein Bauteil mit unterschiedlichen Zwangsbedingungen simuliert 
werden, müssen verschiedene Solutions erstellt werden. 
Mit einem Doppelklick können die jeweiligen Elemente jederzeit editiert wer-
den. 
6.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils 
 Bei der Berechnung dünnwandiger Strukturen werden in der Regel Schalenele-
mente (2D) verwendet. Als Faustregel für den Verwendung von Schalenele-
menten gilt: Wandstärke < 1/15 (max. 1/10) der max. Bauteilabmessungen [2]. 
 Um zunächst ein Grundverständnis 
von Schalenelementen zu erlangen, 
wird im folgenden Beispiel ein einfa-
ches Blech auf Biegung belastet. 
 
 
 Vorgehensweise: 
I. Erstellen des CAD-Modells 
II. Preprocessing 
III. Solving 
IV. Postprocessing 
 
Das Erstellen des CAD-Modells und die FE-Simulation 
sind vollständig als Video verfügbar. 
 
I. Erstellen des CAD-Modells 
 
1. Neue Datei 
Dateiname ⇨ Blech 
 
2. Skizze 
⇨ XY-Ebene 
⇨ Erzeugen einer Linie kollinear zur X-Achse 
Länge ⇨ 40 mm 
 
3. Extrudieren 
Richtung ⇨ Y-Achse 
Abstand ⇨ 100 mm 
 
Körpertyp ⇨ Fläche 
 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644921/video/mp4/6_2_FEM-Simulation_Blechteil.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644921/video/mp4/6_2_FEM-Simulation_Blechteil.mp4
116 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
4. Verschieben der Skizze auf Layer 21 
 
5. Ausblenden der Layer 21 und 61 
 
6. Speichern 
II. Preprocessing 
 
1. Wechsel in die Pre/Post-Umgebung 
Datei ⇨ Pre/Post 
 
2. Neue FEM und Simulation 
⇨ RMT auf Blech.prt 
⇨ Neue FEM und Simulation 
 
 Die beiden folgenden Dialoge können 
mit den Standardeinstellungen bestä-
tigt werden. 
 
 
 
In den meisten Fällen sind die Stan-
dardeinstellungen in NX für die 
Durchführung einer ersten Simula-
tion ausreichend und führen schnell 
zu einem Ergebnis. 
Je nach Komplexität des zu lösenden 
Problems können bzw. müssen diese 
auch verändert werden. 
 Nach der Bestätigung der beiden Dia-
loge werden die für die Simulation 
benötigten Dateien (s. Abschnitt 6.1) 
erzeugt und die FEM-Datei geöffnet. 
 
6.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils 117 
 
3. 2D-Netz 
⇨ Fläche auswählen 
Typ ⇨ CQUAD4 
Elementgröße ⇨ 10 mm 
 
 
 
Bei der Vernetzung können verschiedene Elementtypen ausgewählt werden. 
Die wichtigsten 2D-Elemente sind dabei CQUAD4, CQUAD8, CTRIA3 und 
CTRIA6. Die Zahl beschreibt jeweils die Anzahl der Elementknoten, also ob es 
sich um lineare oder quadratische Elemente handelt (s. Abschnitt 6.1). 
 Mit der Vernetzung wurde in der 
Gruppe 2D-Kollektoren automatisch 
der Netzkollektor ThinShell(1) er-
stellt. 
Netzkollektoren stellen eine Samm-
lung von FE-Netzen dar, für die ge-
sammelt die gleichen physikalischen 
Eigenschaften definiert werden, z. B. 
Material und Wandstärke. Ein Netz-
kollektor bildet somit die Verbindung 
zwischen den physischen Eigenschaf-
ten und einem FE-Netz. 
 
4. Physikalische Eigenschaften 
⇨ PSHELL1 auswählen 
 
 
⇨ Bearbeiten 
 
⇨ Material auswählen 
Material 1 ⇨ Steel 
 
In der Materialliste können über RMT 
auf ein Material ⇨ Informationen die 
hinterlegten Daten des Materials ein-
gesehen werden. 
 
Wird beim Material Übernommen 
gewählt, werden die Materialinfor-
mationen aus dem CAD-Modell über-
nommen, sofern dort ein Material 
vergeben wurde. 
 Standardstärke ⇨ 5 
118 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
2D-Elemente müssen immer mit einer Elementstärke versehen werden. Diese 
wird dann beim Solving berücksichtigt. Das Element stellt in der Standardein-
stellung die neutrale Faser dar. Es kann aber auch mit einem Offset gearbeitet 
werden. 
 
5. Darstellung bearbeiten 
Die eingestellte Elementstärke eines Netzcontainers kann auch im Grafikbe-
reich dargestellt werden. 
 ⇨ RMT auf ThinShell(1) 
⇨ Darstellung bearbeiten 
⇨ Elementstärke und -Offset 
aktivieren 
 Für die Weiterarbeit wird die Elementdarstellung wieder selbstständig auf die 
ursprüngliche Darstellung zurückgesetzt. 
 
6. Wechsel in die Simulation 
⇨ Doppelklick auf Blech_sim1 in der Simulationsdateiansicht 
Alternativ: 
⇨ RMT auf Blech_fem1.fem im Simulationsnavigator ⇨ Simulation anzeigen 
⇨ Blech_sim1.sim 
In der Simulationsdatei werden folgend die Zwangsbedingungen und Lasten 
definiert. 
 
7. Zwangsbedingungstyp 
⇨ Feste Zwangsbedingung 
Objekt auswählen ⇨ Vordere Kante 
Alle Freiheitsgrade der Knoten auf 
dieser Kante sind nun fixiert. 
 
8. Ändern der Darstellung 
⇨ RMT auf Fixed(1) 
⇨ Darstellung bearbeiten 
⇨ Erweitert 
 
 
Durch die erweiterte Darstellung ist besser zu erkennen, welche Knoten festge-
halten werden. Zudem kann über den Maßstab auch die Größe der Symbole 
geändert werden. 
6.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils 119 
 
9. Lasttyp 
⇨ Kraft 
Typ ⇨ Betrag und Richtung 
Objekt auswählen ⇨ Hintere Kante 
Kraft ⇨ 100 N 
Richtung ⇨ negative Z-Achse 
 
 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
 Die Kraft wird somit auf alle Knoten 
der Kante verteilt. 
 
 
10. Ändern der Darstellung 
⇨ RMT auf Force(1) 
⇨ Darstellung bearbeiten 
⇨ Erweitert 
 
 
Wenn eine Kante oder eine Fläche ausgewählt wird, so wird die Kraft immer 
auf die dazugehörigen Knoten verteilt. An den äußeren Knoten wird in diesem 
Fall nur der halbe Kraftbetrag angetragen. 
 
11. Alle speichern 
Das Berechnungsmodell ist somit vollständig erstellt und wird im nächsten 
Schritt berechnet. 
III. Solving 
 
1. Berechnen 
Über diesen Dialog wird das geöff-
nete Modell berechnet. 
Im Dropdown-Menü Übergeben kann 
alternativ zur direkten Berechnung 
auch eine separate Solver-Eingabeda-tei erstellt werden (z. B. für eine spä-
tere Berechnung) oder eine bereits er-
stellte Solver-Eingabedatei berechnet 
werden. 
 Weiterhin können noch einmal die anfangs eingestellten Lösungsattribute oder 
weitere solver-spezifische Parameter und Optionen bearbeitet werden. 
120 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 2. Lösungsattribute bearbeiten 
⇨ Case Control 
 
Ausgabeanforderungen bearbeiten 
 
Hier können verschiedene Ausgabe-
anforderungen definiert werden. 
Für die folgende Simulation werden 
die Spannungen und die Verschiebun-
gen (Displacement) des Bauteiles be-
nötigt. 
Diese Ausgabeanforderungen sind in 
der Regel bereits standardmäßig ein-
gestellt. 
Es können auch selbstständig zusätz-
liche Ausgabeanforderungen defi-
niert werden. 
 Weiterhin kann das Dateiformat (Ausgabemedium) der jeweiligen Berech-
nungsergebnisse ausgewählt werden. Hierbei stehen verschiedene Dateifor-
mate zur Verfügung: 
Bezeichnung Engl. Bezeichnung Ausgabedatei 
Drucken Print f06-Datei (ASCII) 
Stanzen Punch pch-Datei (ASCII) 
Plot Plot op2-Datei (binär) 
 
Für die Ergebnisauswertung in NX wird die op2-Datei verwendet. Diese enthält 
die Berechnungsergebnisse in binärer Form und wird standardmäßig erstellt. 
Alle Ergebnisdateien werden im gleichen Verzeichnis wie das Modell gespei-
chert. 
 
 
 
 
 
 
 
6.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils 121 
 3. Solver-Parameter bearbeiten 
⇨ Arbeitsspeicher einstellen 
Speicher ⇨ 2000MB 
 
 
Je nach zur Verfügung stehendem Ar-
beitsspeicher kann der von NX 
Nastran bei der Berechnung maximal 
verwendete Arbeitsspeicher einge-
stellt werden, was insbesondere bei 
sehr großen Modellen mit vielen Ele-
menten sinnvoll ist. 
Bei der Speicherfestlegung darf kein 
Leerzeichen verwendet werden. 
 
 ⇨ CPU einstellen 
Weiterhin kann die Anzahl der zu ver-
wendenden Prozessorkerne einge-
stellt werden. 
Parallel ⇨ 2 
 4. Erweiterte Solver-Optionen bearbeiten 
⇨ Ausgabedateieinheiten 
Einheiten (Kraft)(Länge)(Masse) ⇨ (N)(mm)(tonne) 
Diese Einheiten werden in der Regel bei FE-Analysen verwendet. 
 
Die Einheiten in einem FE-System sind immer konsistent zueinander zu halten. 
Die Wahl der Einheiten ist für die Solver-Eingabedatei und für die Ergebnis-
datei relevant. In der Pre/Post-Umgebung von NX werden die Einheiten auto-
matisch umgerechnet. 
 5. Berechnung starten 
Die Bestätigung des Dialoges mit OK startet die Berechnung. 
 
 
 
 
 
 
122 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
IV. Postprocessing 
 
1. Postprozessing-Navigator 
Für die Ergebnisanalyse wird in den Postprozessing-Navigator gewechselt. 
 
2. Ergebnisse laden 
⇨ RMT auf Structural ⇨ Laden 
Alternativ: 
⇨ Doppelklick auf Structural 
 
 3. Auswerten von Verschiebungen 
⇨ Doppelklick auf 
Displacement - Knoten 
Die maximale Verschiebung am Ende 
des Bleches beträgt 0,377 mm. 
 
 
 
Wird im Postprozessing-Navigator 
der Eintrag Displacement - Knoten 
erweitert, können auch die Verschie-
bungskomponenten in X-, Y-, Z-Rich-
tung angezeigt werden. 
 
 
 
 
6.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils 123 
 4. Auswerten von Spannungen 
⇨ Doppelklick auf Spannung - Element 
Die maximale Spannung an der Einspannung beträgt 54,1 MPa. Die ungleich-
mäßige Verteilung der Spannungen im Bereich der Einspannung ist der un-
gleichmäßigen Kraftverteilung an den Eckknoten geschuldet. 
 
 
 5. Position der Spannungen 
Die Abbildung zeigt die Spannungen 
an der Elementoberseite. 
Bei Schalenelementen können die 
Spannungen an verschiedenen Stellen 
der Schale ausgewertet werden. Diese 
Einstellungen werden im Dialog der 
PP-Ansicht vorgenommen. 
 
 
PP-Ansicht bearbeiten 
Alternativ: 
⇨ Doppelklick auf Post View 1 im 
Postprozessing-Navigator 
⇨ Register Ergebnis 
Schale ⇨ Maximum 
Somit werden die jeweils maximalen 
auftretenden Spannungen angezeigt. 
 
Die Option Knotenkombination Mittig (Kombinieren bei ⇨ Knoten) sollte ver-
mieden werden, da hier aus den berechneten Spannungen der Durchschnitt ge-
bildet wird und somit evtl. hohe Spannungen weggefiltert werden. 
124 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
Die Spannungen an den Element-Knoten können nur bei quadratischen Ele-
menten (z. B. CTRIA6 oder CQUAD8) berechnet werden. Da hier aufgrund der 
höheren Elementordnung mehrere Spannungswerte für ein Element vorliegen, 
können die Spannungswerte für die Elementknoten im Postprocessing berech-
net werden. 
Die Spannungen können an den Knoten eines Elements durchaus höher sein als 
in der Mitte des Elements. Daher sollten die Spannungen an den Elementknoten 
immer kontrolliert werden, sofern quadratische Elemente verwendet werden. 
 
 6. Anpassen der Legende 
 
⇨ PP-Ansicht bearbeiten (alternativ: Doppelklick auf Post View 1) 
⇨ Register Legende 
Legendenextremwerte ⇨ Angegeben 
Somit können die Minimal- und Maximalwerte der Legende verändert werden. 
 7. Markieren der Maximalwerte 
⇨ Aktivieren der Beschriftungen un-
ter Post View 1 im Postprozes-
sing-Navigator 
Mit RMT auf die jeweilige Beschrif-
tung im Postprozessing-Navigator 
kann diese bearbeitet werden. 
Weiterhin können auch eigene Be-
schriftungen erstellt werden 
 
 
Register Ergebnisse ⇨ Neue Beschriftung 
 
8. Animieren 
Die Ergebnisse der statischen Rech-
nung können auch animiert werden. 
⇨ Register Ergebnisse ⇨ Animieren 
Anzahl der Umrahmungen ⇨ 20 
⇨ Vollständiger Zyklus aktivieren 
 
⇨ Wiedergeben 
 
Da die Ergebnisse einer linearen statischen Simulation nicht zeitabhängig, son-
dern nur statisch vorliegen, werden sie für die Animation interpoliert. Die Er-
gebnisse dürfen daher nicht mit einer zeitabhängigen transienten Simulation 
verwechselt werden. 
6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters 125 
 
9. Zurück an die Ausgangsposition 
Dadurch wird die Darstellung der Ergebnisse beendet und das Simulationsmo-
dell kann wieder bearbeitet werden. Die Ergebnisse bleiben jedoch weiterhin 
im Speicher geladen. 
 10. Ergebnisse aus Speicher entfernen 
 Alternativ können die Ergebnisse 
auch aus dem Speicher entfernt wer-
den, bevor das Simulationsmodell be-
arbeitet wird. Dies ist insbesondere 
bei großen Modellen sinnvoll. 
⇨ RMT auf Structural 
⇨ Aus Speicher entf. 
 
6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters 
 In diesem Abschnitt wird ein Tankbehälter unter einem gleichmäßigen Innen-
druck simuliert. Dabei werden ebenfalls Schalenelemente verwendet. Es wird 
aufgezeigt, wie die Wandstärke der Schalenelemente direkt aus dem 3D-Volu-
menmodell übernommen werden kann. Dazu wird das idealisierte Teil als 
Schnittstelle zwischen dem CAD-Modell und der FEM-Datei verwendet. 
Die generelle Vorgehensweise ist zum größten Teil analog zur Vorgehensweise 
in Abschnitt 6.2 und wird daher nicht noch einmal erläutert. 
I. Erstellen des CAD-Modells 
 Zunächst wird das CAD-Modell des Tankbehälters erstellt. Dazu kann nach der 
folgenden Anleitung vorgegangen oder der Tank selbstständig anhand der 
Zeichnung modelliert werden. 
 
 
126 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
1. Neue Datei 
Dateiname ⇨ Tank 
 
2. Skizze 
⇨ YZ-Ebene 
 
 
 
3. Drehen 
Achse ⇨ Y-Achse 
 
4. Bezugsebene 
Planare Referenz ⇨ XY-Ebene 
Abstand ⇨ 70 mm 
 
 
5. Skizze 
⇨ Erzeugte Bezugsebene 
 
 
6. Extrudieren 
⇨ Skizze auswählen 
Richtung ⇨ negative Z-Achse 
 
Start ⇨ 0 
Ende ⇨ Bis zum nächsten 
 
Boolesche Op. ⇨ Vereinigen 
 
 
7. Kantenverrundung 
⇨ Äußere Kreiskanten auswählen 
Radius 1 ⇨ 15 mm 
 
6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters 127 
 
8. Schale 
Stärke ⇨ 2 mm 
 
Alternative Stärke am Einfüllstutzen: 
Stärke 1 ⇨ 4 mm 
 
 
9. Bezugsebene 
Planare Referenz ⇨ XZ-Ebene 
Abstand ⇨ 60 mm 
 
 
10. Skizze 
⇨ Erzeugte Bezugsebene 
⇨ Erstellen der geschlossen Kontur 
des Fußes 
 
 
11. Extrudieren 
⇨ Skizze auswählen 
Ende ⇨ Symmetrischer Wert 
Abstand ⇨ 4 mm 
 
 
12. Formelement spiegeln 
Formelement ⇨ Extrudieren 
Ebene ⇨ XZ-Ebene 
 
13. Auf Layer verschieben 
⇨ Verschieben der Skizzen auf Layer 21, Ebenen auf Layer 6114. Ausblenden der Layer 21 und 61 
 
15. Speichern 
128 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
II. Preprocessing 
 
Aufbereiten der Geometrie 
 Der Behälter stellt ein Volumenmodell dar. Um ein Schalennetz zu erzeugen, 
muss das Modell als Flächenmodell vorliegen. Hierzu wird es zunächst auf 
seine Mittelflächen reduziert. Die Mittelflächen werden in dem idealisierten 
Teil erzeugt. Das Volumenmodell bleibt somit unverändert. 
 
 
 
1. Wechsel in die Pre/Post-Umgebung 
Datei ⇨ Pre/Post 
 
2. Neue FEM und Simulation 
⇨ RMT auf Tank.prt 
⇨ Neue FEM und Simulation 
 
 ⇨ Idealisiertes Teil erzeugen 
aktivieren 
⇨ Bestätigen der beiden Dialoge mit 
OK 
 
 3. Wechsel in das idealisierte Teil 
⇨ Doppelklick auf Tank_fem1_i in der Simulationsdateiansicht 
 
Die Warnung nach dem Wechsel in das idealisierte Teil kann zunächst ignoriert 
und bestätigt werden. Diese sagt lediglich aus, dass zu diesem Zeitpunkt das 
idealisierte Teil noch leer ist. 
Vor der Verwendung muss die Geometrie stets zuerst in das idealisierte Teil 
eingefügt bzw. verlinkt werden. Dazu stehen im Register Startseite die Funkti-
onen Anheben und WAVE zur Verfügung. 
6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters 129 
 
4. Anheben 
⇨ Volumenkörper des Tanks 
auswählen 
Der angehobene Körper ist somit im 
Teile-Navigator sichtbar und der 
Tank kann im idealisierten Teil ver-
wendet werden. 
 
 
5. Mittelfläche durch Flächenpaare 
⇨ Volumenkörper auswählen 
 
 
⇨ Flächenpaare automatisch 
erzeugen 
 
 Der Volumenkörper wird automa-
tisch ausgeblendet und das Mittelflä-
chenmodell wird angezeigt. 
 
 
 
Die automatische Erzeugung von Flächenpaaren funktioniert in der Regel 
recht gut bei konstanten Wandstärken. Weist das Modell eine variable Wand-
stärke und Wandstärkenübergänge auf, müssen die Flächenpaare ggf. manuell 
definiert werden. 
 
6. Wechsel in die FEM-Datei 
⇨ Doppelklick auf Tank_fem1 in der Simulationsdateiansicht im 
Simulationsnavigator 
Alternativ: 
⇨ RMT auf Tank_fem1_i.prt im Simulationsnavigator 
⇨ FEM anzeigen ⇨ Tank_fem1.fem 
130 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 7. Ausblenden des Volumenkörpers 
Die Mittelflächen wurden dem Mo-
dell automatisch hinzugefügt. 
Der Volumenkörper wird für die Be-
rechnung nicht benötigt und kann 
ausgeblendet oder gelöscht werden. 
 
 
8. Kante zusammenfügen 
Bevor das Modell vernetzt wird, 
sollte überprüft werden, ob die Flä-
chen verbunden sind. Freie Kanten 
werden hierbei pink dargestellt. 
Die freien Kanten zwischen den Flä-
chen müssen verbunden werden. 
⇨ Alle Flächen auswählen 
⇨ Anwenden 
 
 Die Flächen der Füße und des Einfüll-
stutzens werden mit der Hauptfläche 
des Tanks verbunden. Es existieren 
somit keine pinkfarbenen Kanten 
mehr zwischen diesen Flächen. 
 
 
Durch das Verbinden der Kanten wird bei der späteren Vernetzung sicherge-
stellt, dass auch die Netze auf den Flächen miteinander verbunden sind. 
 
Vernetzen und Netzeigenschaften 
 
9. 2D-Netz 
⇨ Flächen des Behälters wählen 
Typ ⇨ CQUAD4 
Elementgröße ⇨ 2 mm 
Zielkollektor ⇨ Automatisch erzeu-
gen aktivieren 
 
6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters 131 
 
10. 2D-Netz 
⇨ Fläche des Einfüllstutzens wählen 
Typ ⇨ CQUAD4 
Elementgröße ⇨ 2 mm 
Zielkollektor ⇨ Automatisch erzeu-
gen deaktivieren 
Netzkollektor ⇨ ThinShell(1) 
 
11. 2D-Netz 
⇨ Flächen der Füße auswählen 
Typ ⇨ CQUAD4 
Elementgröße ⇨ 2 mm 
Zielkollektor ⇨ Automatisch erzeu-
gen deaktivieren 
Netzkollektor ⇨ ThinShell(1) 
 
Im Bereich des Stutzens sind auf-
grund der Kante erfahrungsgemäß 
erhöhte Spannungen zu erwarten. 
Vor allem bei solchen sensiblen Be-
reichen sollte ein homogenes Netz 
von guter Qualität angestrebt wer-
den. Entartete Elemente sollten hier 
besonders vermieden werden (s. Ab-
schnitt 6.1). 
 
 Mit der Funktion Netzeinstellung steht eine Vielzahl von Funktionen zur Steu-
erung des Netzes zur Verfügung, wodurch die Elementqualität verbessert wer-
den kann. 
 
12. Netzeinstellung 
Dichtetypen ⇨ Schweißreihe 
Auswahl ⇨ Kante am Stutzen wählen 
Fläche ⇨ Mantelfläche des Behälters 
wählen 
 
Layer-Tiefe ⇨ 6 
Anzahl der Layer ⇨ 3 
 
132 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
13. Aktualisieren des FEM-Modells 
Nach dem Hinzufügen der Netzein-
stellung muss das Netz aktualisiert 
werden. 
⇨ RMT auf Tank_fem1.fem 
⇨ Aktualisieren 
 
 
 
Durch die Aktualisierung findet eine 
Neuvernetzung statt, bei der die Netz-
steuerung berücksichtigt wird. 
Mit einem homogenen Netz von guter 
Qualität können z. B. die Spannungen 
an einer Schweißnaht entlang einer 
Kante besser beurteilt werden. 
 
 Die Elementstärke soll im Folgenden aus den Stärkeinformationen der Mittel-
flächenfunktion des idealisierten Teils abgeleitet werden. 
Auf diese Weise lassen sich sehr schnell assoziative Flächenmodelle und Mo-
delle mit variablen Wandstärken erzeugen. Die Stärkeinformationen werden 
dabei später in der Nastran-Solver-Eingabedatei automatisch für jeden Ele-
mentknoten einzeln definiert. 
 
14. Verknüpfte Netzdaten bearbeiten 
⇨ RMT auf 2d_mesh(1) 
(in ThinShell(1) innerhalb von 
2D-Kollektoren im Simulations-
navigator) 
⇨ Verknüpfte Netzdaten bearbeiten 
Stärkeursprung ⇨ Mittelfläche 
Stärkeprüfungstyp ⇨ An jedem 
Knoten 
 
⇨ Wiederholen dieses Schrittes für 
alle weiteren Netzbereiche in 
ThinShell(1) 
6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters 133 
 15. Analyse der Elementstärke 
⇨ RMT auf 2D-Kollektoren 
⇨ Stärke-Konturdiagramme 
Für die Füße und den Stutzen hat die 
Übernahme der Stärke aus den Mittel-
flächen sehr gut funktioniert. Für den 
Behälter ergeben sich leichte Abwei-
chungen. Diese sind an der minima-
len Wandstärke von 1,900 zu erken-
nen. 
 
 Um dies zu beheben, wird für den Tank und die Schweißreihe der Stärkeprü-
fungstyp durchschnittliche Formelementstärke verwendet. 
 
16. Verknüpfte Netzdaten bearbeiten 
⇨ RMT auf 2d_mesh(1) ⇨ Verknüpfte Netzdaten bearbeiten 
Stärkeprüfungstyp ⇨ Durchschnittliche Formelementstärke 
 
⇨ Wiederholen dieses Schrittes für 2d_mesh_WeldRow(1) 
 17. Stärke-Konturdiagramme 
Die Elementstärke ist nun für den ge-
samten Tankbehälter bei 2 mm. 
 
 
 
18. Zu Modell zurückkehren 
Somit wird die Anzeige der Element-
stärke beendet. 
 
Mit Hilfe der Übernahme der Stärkeinformationen aus den Mittelflächen ist es 
möglich, verschiedene Stärkebereiche innerhalb einer Property (PSHELL) zu 
erzeugen. 
 
19. Physikalische Eigenschaften 
⇨ RMT auf ThinShell(1) 
⇨ Bearbeiten 
⇨ Schaleneigenschaft ⇨ PSHELL1 
 
 Der gesamte Netzcontainer hat die Schaleneigenschaft PSHELL1. Somit besit-
zen alle Netzbereiche dieses Containers die gleiche Eigenschaft. 
134 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
⇨ Bearbeiten 
 
⇨ Material auswählen 
Material 1 ⇨ Steel 
Das Feld für die Standardstärke bleibt frei, da diese Information bereits durch 
die Mittelflächen gegeben ist. 
 
Lasten und Zwangsbedingungen 
 
20. Wechsel in die Simulation 
⇨ Doppelklick auf Tank_sim1 in der Simulationsdateiansicht 
 
21. Zwangsbedingungstyp 
⇨ Feste Zwangsbedingung 
⇨ Untere Kante des ersten Standfu-
ßes auswählen 
 
 
Die Darstellung der Zwangsbedingungen kann selbstständig auf erweitert ge-
ändert werden (s. Abschnitt 6.2). 
 
22. Zwangsbedingungstyp 
⇨ Benutzerdefinierte Zwangsbedin-
gung 
⇨ Untere Kante des zweiten Stand-
fußes wählen 
DOF3 ⇨ Fest 
 
 
Die Einträge DOF1-6 beschreiben die 6 Freiheitsgrade der gewählten Knoten. 
DOF1-3 steht dabei für die translatorischen Freiheitsgrade, DOF4-6 für die 
rotatorischen. In diesem Beispiel wird also die Verschiebung in Z-Richtung 
blockiert. 
Durch die unterschiedlichen Zwangsbedingungen an beiden Füßen des Tanks 
wird verhindert, dass das Modell überbestimmt ist. 
6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters 135 
 
23. Lasttyp 
⇨ Druck 
Typ ⇨ Normalendruck auf 2D-Elementen oder 3D-Elementflächen 
 ⇨ Flächen des Behälters und des 
Einfüllstutzens auswählen 
Druck ⇨ 1 N/mm^2 (MPa) 
Der Druck wird auf alle Elemente der 
ausgewählten Flächen verteilt.24. Überprüfen der Druckrichtung 
Stimmen die Richtungen des Druckes 
am Behälter und am Stutzen nicht 
überein, müssen separate Drucklasten 
am Behälter und am Stutzen erzeugt 
werden. 
Durch die Eingabe eines negativen 
Wertes wird die Druckrichtung um-
gedreht. 
 
 Der Druck am Behälter und am Ein-
füllstutzen soll nach außen wirken. 
 
 
25. Alle Speichern 
III. Solving 
 
1. Berechnen 
 2. CPU und Arbeitsspeicher einstellen 
Je nach zur Verfügung stehender Hardware können Arbeitsspeicher und CPU 
selbstständig eingestellt werden (s. Abschnitt 6.2). 
IV. Postprocessing 
 
1. Postprozessing-Navigator 
Zur Ergebnisanalyse wird in den Postprozessing-Navigator gewechselt. 
136 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 2. Anpassen der Verformung 
Die Verformung wird in NX stan-
dardmäßig deutlich überhöht darge-
stellt. Dies ermöglicht zwar einen gu-
ten Überblick über die auftretenden 
Verschiebungen, ist jedoch nicht im-
mer von Vorteil, da die Geometrie 
stark verzerrt dargestellt wird. 
Die Darstellung wird daher im Fol-
genden angepasst. 
 
 
PP-Ansicht bearbeiten 
⇨ Register Verformung 
Maßstab ⇨ 10 ⇨ Absolut 
Der Verformung wird nun absolut mit 
zehnfacher Überhöhung dargestellt. 
 
 
 3. Ausblenden des Netzes 
⇨ PP-Ansicht ⇨ Register Anzeige 
⇨ Kanten ⇨ Formelement 
 
Das Ausblenden des Netzes ist insbesondere bei sehr feiner Vernetzung hilf-
reich, um die Ergebnisse besser sichtbar zu machen. 
 
4. Zurück an die Ausgangsposition 
Alternativ: 
 5. Ergebnisse aus Speicher entfernen 
⇨ RMT auf Structural ⇨ Aus Speicher entf. 
 
6. Alle Speichern 
6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms 
 In diesem Abschnitt wird der linke Kurbelarm einer Fahrradkurbel simuliert. 
Dabei wird ein parametrisches CAD-Modell verwendet und speziell auf die 
Verbindung zwischen CAD- und FEM-Modell eingegangen. 
 
Das Video zeigt das Pre- und das Postprocessing sowie das 
Ändern des CAD-Modells und die erneute Simulation. 
 
 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644922/video/mp4/6_4_FEM-Simulation_Kurbelarm.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644922/video/mp4/6_4_FEM-Simulation_Kurbelarm.mp4
6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms 137 
I. Erstellen des CAD-Modells 
 Zunächst wird ein parametrisches CAD-Modell des Kurbelarms gemäß der 
folgenden Zeichnung erstellt. Alternativ kann das Modell auch im Download-
Bereich des Buches heruntergeladen werden (s. Kapitel 1). 
 
 
 
1. Neue Datei 
Dateiname ⇨ Kurbelarm_links 
 
2. Ausdrücke 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
A1 30 mm Länge Anzahl 
A2 20 mm Länge Anzahl 
B1 24 mm Länge Anzahl 
B2 14 mm Länge Anzahl 
B3 4 mm Länge Anzahl 
D1 10 mm Länge Anzahl 
D2 12 mm Länge Anzahl 
 
138 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
3. Skizze 
⇨ XZ-Ebene 
 
 
4. Bezugsebene 
Typ ⇨ Kurven und Punkte 
Untertyp ⇨ Punkt u. Ebene/Fläche 
Punkt ⇨ Mittelpunkt der Kurve 
Planares Objekt ⇨ YZ-Ebene 
 
 
Zur Auswahl des Mittelpunktes der 
Kurve sollte in den Fangpunkten Mit-
telpunkt gewählt werden. 
 
5. Bezugsebene 
Typ ⇨ Kurven und Punkte 
Untertyp ⇨ Punkt u. Ebene/Fläche 
Punkt ⇨ Mittelpunkt der Kurve 
Planares Objekt ⇨ YZ-Ebene 
 
 Die Ebenen erleichtern die Erstellung 
der folgenden Skizze, da sie als Refe-
renzen verwendet werden können. 
 
6. Skizze 
⇨ XY-Ebene 
 
6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms 139 
 
7. Extrudieren 
⇨ Erste Skizze wählen 
Richtung ⇨ negative Y-Achse 
 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
Abstand ⇨ 40 
 
8. Extrudieren 
⇨ Zweite Skizze wählen 
Ende ⇨ Symmetrischer Wert 
Abstand ⇨ 20 
Boolesche Op. ⇨ Keine 
 
 
9. Schnittmenge 
Ziel ⇨ erster Körper 
Werkzeug ⇨ zweiter Körper 
 
 
10. Zylinder 
⇨ Vektor angeben ⇨ Y-Achse 
⇨ Punkt angeben ⇨ 0;0;0 
Durchmesser ⇨ 35 
Höhe ⇨ 28-B2 
Boolesche Op. ⇨ Vereinigen 
 
 
11. Kantenverrundung 
Radius 1 ⇨ 3 
 
 
12. Bohrung 
Durchmesser ⇨ 21 
Tiefe ⇨ 10 
Spitzenwinkel ⇨ 0 
 
140 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
13. Skizze 
⇨ XZ-Ebene 
⇨ Erzeugen eines Quadrats (□ 12) 
 
 
14. Extrudieren 
⇨ Skizze wählen 
Ende ⇨ Symmetrischer Wert 
Abstand ⇨ 20 
Boolesche Op. ⇨ Subtrahieren 
 
15. Formschräge 
Typ ⇨ Fläche 
Vektor angeben ⇨ Y-Achse 
 
Schrägungsmethode ⇨ Unverän-
derte Fläche 
Unveränderte Fläche ⇨ Boden der 
Bohrung wählen 
 
Flächen ⇨ Seitenflächen des Vier-
kants wählen 
Winkel 1 ⇨ 2 
 
16. Bohrung 
Durchmesser ⇨ 13 
Tiefenbegrenzung ⇨ Durch Körper 
 
 
17. Fase 
Querschnitt ⇨ Offset und Winkel 
Abstand ⇨ 6 
Winkel ⇨ 20 
 
18. Kantenverrundung 
Radius 1 ⇨ 60 
 
6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms 141 
 
19. Oberfläche versetzen 
⇨ Obere Flächen wählen (orange) 
Offset 1 ⇨ B3 
 
Die Fläche wird in Richtung der Y-
Achse versetzt 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
 
20. Skizze 
⇨ XZ-Ebene 
 
 
21. Extrudieren 
⇨ Skizze auswählen 
Richtung ⇨ negative Y-Achse 
 
 
 
⇨ Ggf. Richtung umkehren 
Ende ⇨ Bis Auswahl 
⇨ Versetzte Fläche wählen 
Boolesche Op. ⇨ Subtrahieren 
 
22. Kantenverrundung 
⇨ Verrunden der äußeren Kanten 
und der Kanten der Tasche 
Radius 1 ⇨ 2 
 
 
23. Auf Layer verschieben 
Skizzen ⇨ Layer 21 
Bezugsebenen ⇨ Layer 61 
Versetzte Fläche ⇨ Layer 81 
 
 
24. Ausblenden aller Layer außer 1 
 
25. Datei speichern 
142 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
II. Preprocessing 
 
Vernetzen und Netzeigenschaften 
 Der Kurbelarm stellt ein Volumenmodell dar und wird mit 3D-Elementen ver-
netzt. Das idealisierte Teil wird in diesem Beispiel nicht verwendet. 
 
1. Wechsel in die Pre/Post-Umgebung 
Datei ⇨ Pre/Post 
 
2. Neue FEM und Simulation 
⇨ RMT auf Kurbelarm_links.prt 
⇨ Neue FEM und Simulation 
 
 ⇨ Idealisiertes Teil erzeugen 
deaktivieren 
 
3. 3D-Tetraeder 
⇨ Körper auswählen 
Typ ⇨ CTETRA(10) 
 
 
 
⇨ Automatische Elementgröße 
 
 
Das System schlägt somit eine Elementgröße vor (hier 6 mm). Dieser Wert ist 
in den meisten Fällen zu groß und sollte noch einmal durch zwei oder drei di-
vidiert werden. 
 Elementgröße ⇨ 2 
 
 
4. Physikalische Eigenschaften 
⇨ PSOLID1 
 
 
 
 
6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms 143 
 
⇨ Bearbeiten 
 
 
 
5. Material auswählen 
Material ⇨ Aluminum_6061 
 
6. Punkt 
Typ ⇨ Zwischen zwei Punkten 
⇨ Kreiskante der Bohrung und 
Kreiskante des Zylinders wählen 
% Position ⇨ 50 
Der Punkt liegt somit genau in der 
Mitte des Vierkants. 
 
 Der erzeugte Punkt wird zur Definition einer festen Zwangsbedingung verwen-
det und muss zunächst mit dem FE-Netz des Kurbelarms verbunden werden. 
 
7. 1D-Verbindung 
Typ ⇨ Punkt zu Fläche 
Punkt ⇨ erzeugten Punkt wählen 
Flächen ⇨ Flächen des Vierkants 
Verbindungselement ⇨ RBE2 
 
 
8. Punkt 
Typ ⇨ Bogen-/Ellipsen-/ 
Kugelmittelpunkt 
⇨ Äußere Kreiskante der Bohrung 
auswählen 
 
Offset-Option ⇨ Rechteckig 
Delta Y ⇨ -50 
 Der zweite Punkt wird zur Krafteinleitung verwendet und muss ebenfalls mit 
dem FE-Netz verbunden werden. Durch die Verwendung des Punktes wird die 
Krafteinleitung mittig zu einem fiktiven Pedal simuliert. 
144 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
9. 1D-Verbindung 
Typ ⇨ Punkt zu Fläche 
Punkt ⇨ erzeugten Punkt wählen 
Fläche ⇨ Mantelfläche der Bohrung 
wählen 
Verbindungselement ⇨ RBE2 
 
Die erzeugten Punkte, nicht zu verwechseln mit geometrischen Punkten im 
CAD-Modell, existieren nur in der FEM-Datei, sind jedoch assoziativ mit der 
Geometrie des CAD-Modells verbunden. Sie dienen zur Definition von Zwangs-
bedingungen und Lasten. Die Punkte sind über 1D-Verbindungen mit den Flä-
chen des Kurbelarms verbunden. Das RBE2-Element stellt hierbei jeweils eine 
ideal steife Verbindung dar. 
 
Lasten und Zwangsbedingungen 
 
10. Wechsel in die Simulation 
⇨ Doppelklick auf Kurbelarm_links_sim1 in der Simulationsdateiansicht 
 
11. Zwangsbedingungstyp 
⇨ Feste Zwangsbedingung 
Auswahlfilter ⇨ Punkt 
⇨ Erzeugten Punkt im Vierkant aus-
wählen 
 
6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms 145 
 
12. Lasttyp 
⇨ Kraft 
Auswahlfilter ⇨ Punkt 
⇨ ErzeugtenPunkt an der Bohrung 
wählen 
 
Kraft ⇨ 1500 N 
Richtung ⇨ -ZC 
 
Somit wird die Pedalkraft eines ca. 
150 kg schweren Fahrers simuliert. 
 
 
 
 
13. Subcase umbenennen 
⇨ RMT auf Subcase - Static Loads 1 
⇨ Umbenennen 
Name ⇨ Pedalkraft 
 
 
14. Neuer Subcase 
⇨ RMT auf Solution 1 
⇨ Neuer Subcase 
Name ⇨ Querkraft 
 Der neu erstellte Subcase ist automatisch aktiviert. Die folgend erzeugte Last 
wird somit direkt in diesem Subcase erstellt. 
 
15. Lasttyp 
⇨ Kraft 
Auswahlfilter ⇨ Punkt 
⇨ Erzeugten Punkt an der Bohrung 
wählen 
 
Kraft ⇨ 200 N 
Richtung ⇨ YC 
 
 
146 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 Durch den zweiten Subcase wird der 
Kurbelarm zusätzlich auf Querbelas-
tungen geprüft. 
 
 
Mit verschiedenen Subcases (dt. Lastfälle) können innerhalb einer Simulation 
unterschiedliche Belastungen untersucht werden. Eine Last wird dabei immer 
in den aktiven Subcase eingefügt (blau markiert). Über einen Doppelklick bzw. 
RMT ⇨ Aktivieren wird der jeweilige Subcase aktiviert. Lasten können auch im 
Nachhinein in verschiedene Subcases verschoben werden. Die Zwangsbedin-
gungen gelten jedoch immer in der gesamten Solution für alle Subcases. 
 
16. Alle Speichern 
III. Solving 
 
1. Berechnen 
 2. CPU und Arbeitsspeicher einstellen 
Arbeitsspeicher und CPU können je nach zur Verfügung stehender Hardware 
wieder selbstständig eingestellt werden (s. Abschnitt 6.2). 
IV. Postprocessing 
 
1. Postprozessing-Navigator 
⇨ Doppelklick auf Structural ⇨ Pedalkraft ⇨ Spannung - Element-Knoten 
 
 
6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms 147 
 
Bei der Verwendung von quadratischen Elementen müssen die Spannungen an 
den Element-Knoten ausgewertet werden. 
 Die Berechnungsergebnisse werden 
für beide Lastfälle aufgelistet und 
können selbstständig untersucht wer-
den. 
 
 
2. Zurück an die Ausgangsposition 
Alternativ: 
 Ergebnisse aus Speicher entfernen 
⇨ RMT auf Structural 
⇨ Aus Speicher entf. 
V. Ändern des CAD-Modells 
 Aufgrund des Master-Modell-Konzeptes in NX und der damit verbundenen 
Verbindung zwischen CAD- und FEM-Modell können Änderungen am CAD-
Modell sehr schnell in die Simulation übertragen werden. 
 
Die Grundvoraussetzung für assoziative Simulationsmodelle ist, dass die 
Zwangsbedingungen und Lasten auf Geometrieobjekte (z. B. Kurven, Kanten, 
Flächen, Punkte) referenziert sind und nicht auf Objekte des FEM-Modells 
(z. B. Elementkanten oder -knoten). 
 Die berechneten maximalen Spannungen der beiden Lastfälle sind in der fol-
genden Tabelle noch einmal dargestellt: 
Lastfall Max. Spannung [MPa] 
Pedalkraft 505,99 
Querkraft 77,82 
 
Die Ergebniswerte können hier aufgrund von kleinen Unterschieden in der Ver-
netzung auch leicht variieren. 
In den weiteren Schritten wird aufgezeigt, wie einfach und schnell das CAD-
Modell geändert werden kann und wie diese Änderung mit Hilfe der FE-Simu-
lation bewertet werden kann. 
 1. CAD-Modell aktivieren 
⇨ Doppelklick auf Kurbelarm_links 
in der Simulationsdateiansicht 
 
148 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 
Strg+E 
2. Ausdrücke 
⇨ Ändern der folgenden Ausdrücke: 
B1 ⇨ 26 
B3 ⇨ 6 
 
Der Ausdruckseditor kann bei aktiver Part-Datei direkt in der Pre/Post-Umge-
bung geöffnet werden. Dies geht sehr schnell über den Shortcut Strg+E. Alter-
nativ kann der Ausdruckseditor auch wie gewohnt über das Register Werkzeuge 
aufgerufen werden. Ggf. muss das Register erst eingeblendet werden (RMT auf 
einen freien Bereich ⇨ Werkzeuge). 
 
3. Wechsel in die FEM-Datei 
⇨ Doppelklick auf Kurbelarm_links_fem1 
 
4. FEM-Modell aktualisieren 
 
 
Nachdem das CAD-Modell verändert wurde, muss immer zunächst das FEM-
Modell aktualisiert werden. Wurde das Modell korrekt erstellt und wurden die 
Lasten und Zwangsbedingungen richtig referenziert, sollten diese nach der Ak-
tualisierung erhalten bleiben. 
 
5. Wechsel in die Simulation 
⇨ Doppelklick auf Kurbelarm_links_sim1 
 
6. Berechnen 
 
7. Überprüfen der Ergebnisse 
Durch die Anpassung der beiden Parameter konnten die Spannungen aufgrund 
der Pedalkraft deutlich reduziert werden. 
Lastfall Max. Spannung [MPa] 
Pedalkraft 355,20 
Querkraft 78,81 
 
 Die Verknüpfung von CAD- und Simulationsmodell innerhalb von NX erlaubt 
es, sehr schnell das CAD-Modell zu ändern und den Einfluss der durchgeführ-
ten Änderungen in der Simulation zu überprüfen. Weitere Parameteränderun-
gen können selbstständig durchgeführt werden. 
Die Vorteile der Modellverknüpfung werden auch bei der Optimierung des 
Kurbelarms noch einmal deutlich (s. Abschnitt 8.2). 
6.5 Ausgewählte Funktionen und Hinweise 149 
6.5 Ausgewählte Funktionen und Hinweise 
 Folgend werden kurz ausgewählte Funktionen der Pre/Post-Umgebung vorge-
stellt, die bei der weiteren Arbeit hilfreich sein können. Beim erstmaligen Fin-
den und Aufrufen der Funktionen ist es sinnvoll, die Befehlssuche zu nutzen. 
 
Öffnen von Simulationsdateien 
 Beim Öffnen von Simulationsdateien ist darauf zu 
achten, dass die Referenzierung der Modelle un-
tereinander wieder hergestellt wird. 
Aus diesem Grund sollten mindestens die Simula-
tionsdatei (sim) und das idealisierte Teil (_i.prt) 
geöffnet werden. Die Verknüpfungen der Dateien 
werden dann automatisch wiedererkannt. 
Im Zweifelsfall können auch alle Dateien geöffnet 
werden. 
 
 
Ergebnisse importieren 
 Neben der Berechnung ist es auch möglich, Ergebnisdateien (op2-Dateien) be-
reits durchgeführter Berechnungen direkt in die Postprocessing-Umgebung zu 
importieren, ohne die gesamte Simulationsdatei zu laden. 
 
⇨ Postprozessing-Navigator 
⇨ Doppelklick auf 
Importierte Ergebnisse 
 
 
⇨ Durchsuchen 
 
 
 
 
 
 
150 6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM 
 Ergebnisse einzelner Bereiche analysieren 
 
Ergebnisse identifizieren 
Mit dieser Funktion können Ergeb-
nisse einzelner Bereiche ausgewertet 
werden, z. B. die Spannungen einzel-
ner Elemente. 
 
 
Doppelte Knoten vereinen 
 Bei der Vernetzung unterschiedlicher Flächen kann es vorkommen, dass die 
FE-Netze zwei benachbarter Flächen nicht miteinander verbunden sind, insbe-
sondere wenn auch die Flächen nicht verbunden sind. Die beiden Netze können 
dann direkt miteinander verbunden werden, indem die doppelten Knoten an der 
Schnittstelle vereint werden. 
 
Doppelte Knoten 
Toleranz ⇨ 0.001 
⇨ Knoten anzeigen 
⇨ Knoten mischen 
 
 Vorzugsweise sollte jedoch zunächst versucht werden, die zu vernetzenden Flä-
chen miteinander zu verbinden. Sind die Flächen miteinander verbunden, sind 
auch die Netze der beiden Flächen miteinander verbunden. 
 
Für die Verbindung der Flächen kann die Funktion Kante zusammenfügen ge-
nutzt werden (s. Abschnitt 6.3). 
 
 
 
 
 
 
6.6 Kontrollfragen 151 
 Modellieren von Schraubenverbindungen 
 Eine Schraubenverbindung kann durch eine 
1D-Verbindung (z. B. RBE2) an der Reibflä-
che vereinfacht dargestellt werden. 
Die dazu notwendige separate Kreisringfläche 
um die Bohrung kann in der FEM-Datei über 
den Befehl Kreisförmiger Aufdruck erzeugt 
werden. 
 
 
 
Kreisförmiger Aufdruck 
⇨ Oberfläche wählen 
⇨ Punkt oder Kante auswählen 
⇨ Durchmesser des Kreises eingeben 
6.6 Kontrollfragen 
 
1. Welche Arten von Finiten Elementen gibt es? 
2. Welche Finiten Elemente sind bei einer Festigkeitssimulation prinzipiell zu 
bevorzugen? 
3. Was ist eine Konvergenzanalyse? 
4. Aus welchen Schritten besteht eine Finite-Elemente-Analyse? 
5. Welche Dateien werden bei einer Finite-Elemente-Analyse in NX verwen-
det und wie wird zwischen ihnen gewechselt? 
6. Wie können Arbeitsspeicher und CPU für eine Berechnung eingestellt wer-
den? 
 
 
7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 Bei der Simulation von Mehrkörpersystemen (MKS) werden Baugruppen und 
Mechanismen durch starre, undeformierbare Körper (Links) abgebildet, welche 
über Gelenke (Joints), Federn und Dämpfer miteinander verbunden sind. 
Durch die Verknüpfung des MKS-Modells mit der CAD-Geometrie des Mas-
ter-Modells werden in NX die Masse sowiedie Trägheitseigenschaften der 
Körper auf Basis der CAD-Geometrie und der Materialdaten automatisch be-
rechnet. Sie müssen daher nicht wie oft üblich manuell eingetragen werden. 
Weiterhin werden basierend auf den in der Baugruppe verwendeten Zwangsbe-
dingungen auch die Gelenke teilweise automatisch erstellt. 
Nach der Berechnung der das MKS beschreibenden Bewegungsgleichungen 
(Solving) können die Bewegungen und Beschleunigungen der Körper über 
Marker und Sensoren ausgewertet werden. An den Gelenken zwischen den 
Körpern lassen sich die dabei wirkenden Kräfte ausgeben. 
Die in einer MKS-Simulation ermittelten Kräfte dienen oft als Lasten für nach-
gelagerte FEM-Simulationen der Komponenten. Dieser Berechnungsablauf 
wird in diesem Kapitel am Beispiel eines vereinfachten Kurbeltriebs erläutert. 
Alternativ zur Verwendung starrer Körper ist auch die Einbindung elastischer 
Körper durch FE-Modelle möglich, um somit die Berechnungsgenauigkeit zu 
erhöhen. Obwohl in NX auch diese Methode unterstützt wird, wird in diesem 
Buch auf die Erläuterung dieser Methode aufgrund des Umfangs verzichtet. 
7.1 Grundlagen 
 Analog zur FE-Simulation ist auch bei der Simulation von Mehrkörpersyste-
men ein gewisses Grundwissen nötig, um erfolgreich Simulationen durchfüh-
ren zu können. Die für die Berechnung des Beispiels in diesem Kapitel benö-
tigten Grundlagen werden im Folgenden erläutert. Für weitergehende Informa-
tionen zum Thema MKS wird auf einschlägige Literatur verwiesen. 
I. Vorgehensweise in NX 
 
Die MKS-Simulation erfolgt in NX in der Umge-
bung Motion. Analog zur FE-Simulation findet in 
dieser Umgebung das Pre- und Postprocessing statt. 
Das Solving übernimmt ein extern angesprochenes 
Programm (Solver). 
Weiterhin kann die Motion-Umgebung auch über 
das eigenständige System Simcenter 3D aufgerufen 
werden (s. Abschnitt 6.1) 
 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7_7
S. Vajna (Hrsg.), 
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1007/978-3-658-24773-7_7&amp;domain=pdf
7.1 Grundlagen 153 
 Die Vorgehensweise zur Simulation eines Mehrkörpersystems in NX ist ver-
gleichbar mit der Vorgehensweise der FE-Simulation mit dem Unterschied, 
dass eine MKS-Simulation immer eine Baugruppe erfordert. Eine MKS-Simu-
lation besteht in NX daher aus den folgenden Schritten: 
• Erstellen der Baugruppe in der Konstruktionsumgebung 
• Wechsel in die Motion-Umgebung 
• Preprocessing: 
- Überprüfen der Gelenkdefinitionen, ggf. Erstellen oder Anpassen von 
Gelenken 
- Aufbringen von Lasten und Randbedingungen 
- Definieren von Markierungen und Sensoren sowie Festlegen der Ausga-
begrößen 
• Solving: Berechnen des numerischen Problems, Lösen der Bewegungsglei-
chungen 
• Postprocessing: Auswerten der Ergebnisse 
• Plausibilitätsbetrachtung: Macht die Lösung Sinn? 
 
Bewegungsnavigator 
 Der Bewegungsnavigator enthält alle 
Elemente des Simulationsmodells. 
Die Links repräsentieren dabei die 
Körper, welche über die Gelenke mit-
einander verbunden sind. 
Weiterhin werden Markierungen und 
Sensoren sowie spezielle Analysen 
wie z. B. Verfolgen aufgelistet. Der 
Lastencontainer enthält die erstellten 
Lasten. 
Solution_1 beinhaltet die Lösungspa-
rameter und die Ergebnisse der Simu-
lation. 
 
Simulationsdateien 
 Auch bei MKS-Simulationen wird in NX das Master-Modell-Konzept verfolgt 
(s. Abschnitt 1.2). Im Bewegungsnavigator wird dabei unterhalb der Simulati-
onsdatei (hier: bg_Motor_motion_1) die Baugruppe aufgeführt, auf welche das 
Simulationsmodell referenziert (hier: bg_Motor). 
154 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 Im Baugruppen-Navigator wird das 
Simulationsmodell (bg_Motor_mo-
tion_1) als Baugruppe dargestellt, 
welche die Unterbaugruppe bg_Motor 
beinhaltet, die die einzelnen Kompo-
nenten enthält. 
 
II. Gelenke 
 Die in der Regel starren Körper werden über Gelenke (Joints) miteinander ver-
bunden. Folgende Gelenke sind in NX verfügbar: 
 
Icon Gelenk- bezeichnung 
Gelenkbezeich-
nung (engl.) 
Freiheitsgrade 
Transl. Rotation Summe 
 Drehgelenk Revolute 0 1 1 
 Schieberegler Slider 1 0 1 
 Zylindrisch Cylindrical 1 1 2 
 
Schrauben- 
gelenk Screw - - 
1 (bzw. 5, 
je nach 
Solver) 
 Universal Universal 0 2 2 
 Kugelförmig Spherical 0 3 3 
 Planar Planar 2 1 3 
 Fest Fixed 0 0 0 
 
Konstante Ge-
schwindigkeit 
Constant 
Velocity 0 2 2 
 Bei Punkt Atpoint 0 3 3 
 Innen Inline 1 3 4 
 In Ebene Inplane 2 3 5 
 Orientierung Orientation 3 0 3 
 Parallel Parallel 3 1 4 
 Senkrecht Perpendicular 3 2 5 
 
 
Die übertragenden Freiheitsgrade des Schraubengelenks hängen von der Ge-
lenkdefinition des Solvers ab. Wird der standardmäßige Solver Simcenter Mo-
tion, NX Motion oder RecurDyn verwendet, wird ein Freiheitsgrad übertragen. 
Wird der Adams-Solver verwendet, werden fünf Freiheitsgrade übertragen und 
das Gelenk muss mit einem zylindrischen Gelenk kombiniert werden. 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 155 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 
 Im folgenden Beispiel wird ein vereinfachter Kurbeltrieb simuliert. Die benö-
tigten Komponenten können im Download-Bereich des Buches (s. Kapitel 1) 
heruntergeladen oder selbstständig gemäß der folgenden Zeichnungen model-
liert werden. 
Für alle Komponenten wird das Material Stahl verwendet. Dies ist wichtig, da 
aus der Geometrie und der Dichte die Trägheitsmomente der Komponenten be-
rechnet werden. 
 
Zylinderkurbelgehäuse (ZKG) 
 
 
 
Kurbelwelle 
 
 
156 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 Kolben 
 
 
 
Pleuel Kolbenbolzen 
 
 
 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 157 
 Die in diesem Beispiel verwendete Vorgehensweise orientiert sich an der in 
Abschnitt 7.1 beschriebenen grundlegenden Vorgehensweise einer MKS-Si-
mulation. Nach der MKS-Simulation werden die durch die Simulation ermit-
telten Lasten auf das Pleuel zudem extrahiert und eine FE-Simulation des Pleu-
els durchgeführt. 
I. Erstellen der Baugruppe 
II. Preprocessing 
III. Solving 
IV. Postprocessing 
V. Übertragen der Lasten in eine FE-Simulation 
Die Beschreibung der einzelnen Schritte zur Simulation des Kurbeltriebs wird 
ergänzend zum Text durch Videos unterstützt. 
I. Erstellen der Baugruppe 
 Aus den einzelnen Komponenten wird die Baugruppe bg_Motor aufgebaut. Zur 
besseren Übersicht wird das Zylinderkurbelgehäuse (ZKG) dabei transparent 
eingefärbt. 
 
Die Erstellung der Baugruppe ist auch als Video verfügbar. 
 
 
 
 
 
1. Neue Baugruppe 
Dateiname ⇨ bg_Motor 
 
 
2. Hinzufügen der Komponenten 
 
⇨ Das ZKG wird als erste Komponente hinzugefügt und fixiert. 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644923/video/mp4/7_2_MKS-Simulation_Baugruppenerstellung.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644923/video/mp4/7_2_MKS-Simulation_Baugruppenerstellung.mp4
158 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 
Aus den erzeugten Baugruppenzwangsbedingungen können in der Motion-Um-
gebung automatisch die Gelenkdefinitionen erzeugt werden. Bei der Erstellung 
der Baugruppenzwangsbedingungen sollten hierzu folgende Punkte beachtet 
werden: 
• Zwangsbedingungen sollten gemäß des realen Einbauzustandes erstellt wer-
den, d. h. keine Sperrung von Rotationen. Komponenten, die sich später be-
wegen sollen, bleiben gemäß ihrer Bewegungsfreiheitsgrade teilweise be-
stimmt. 
• Zwangsbedingungen werden nur zwischen Komponenten erstellt, welche 
auch in der Realität in direkter Beziehung zueinander stehen, d. h. über 
Wirkflächen miteinander agieren. 
 
Strg+J 
3. Objektdarstellung 
⇨ Die Durchsichtigkeit des ZKG wird auf 50 geändert. 
Somit können im Folgenden die Komponenten einfacher positioniert und die 
Berechnungsergebnisse besser betrachtet werden. 
 
4. Hinzufügen der weiteren Komponenten 
⇨ Die weiteren Komponenten werden selbstständig hinzugefügt. 
 
Dabei werden die folgenden Baugruppenzwangsbedingungen verwendet. Diese 
Baugruppenzwangsbedingungenstellen nur eine Empfehlung dar und können 
gemäß der zu sperrenden Freiheitsgrade auch selbstständig erstellt oder verän-
dert werden. 
 Komponente ⇨ Kurbelwelle 
 
 
Berührung/Ausrichtung 
⇨ Mittellinien von Kurbel-
welle und ZKG 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 159 
 
Abstand 
⇨ Seitenflächen von ZKG 
und Kurbelwelle 
Abstand ⇨ 20 
 
 Komponente ⇨ Pleuel 
 
 
Berührung/Ausrichtung 
⇨ Mittellinien von unterer 
Pleuelbohrung und Kurbel-
welle 
 
 
Berührung 
⇨ Seitenfläche des Pleuels 
und innere Seitenfläche 
der Kurbelwelle 
 
 Komponente ⇨ Kolbenbolzen 
 
 
Berührung/Ausrichtung 
⇨ Mittellinien von Kolben-
bolzen und oberer Pleuel-
bohrung 
 
160 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 Komponente ⇨ Kolben 
 
 
Berührung/Ausrichtung 
⇨ Mittellinien von Kolben-
bohrung und Kolbenbolzen 
 
 
Berührung/Ausrichtung 
⇨ Seitenflächen vom Kolben 
und Kolbenbolzen 
 
 
 
Berührung/Ausrichtung 
⇨ Mittellinien von ZKG und 
Kolben 
 
 
5. Freiheitsgrade anzeigen 
⇨ Kurbelwelle auswählen 
⇨ Wiederholen für die weiteren Kom-
ponenten mit Ausnahme des ZKG 
Es werden die Freiheitsgrade der aus-
gewählten Komponenten angezeigt. 
 
 
F5 
Ansicht aktualisieren 
Durch das Aktualisieren der Ansicht 
werden die Ergebnisse der Analyse 
wieder ausgeblendet. 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 161 
II. Preprocessing 
 
Im Folgenden wird nun das MKS-Modell erstellt. Die 
Simualtion des Kurbeltriebs ist auch als Video abrufbar. 
 
 
1. Wechsel in die Motion-Umgebung 
Datei ⇨ Motion 
 
2. Neue Simulation 
⇨ RMT auf bg_Motor 
⇨ Neue Simulation 
 ⇨ Dialog zur Festlegung von Name 
und Speicherort wird bestätigt 
Dialog Umgebung: 
⇨ Dynamik aktivieren 
⇨ Verbindungsassistent bei neuer 
Simulation starten aktivieren 
Somit wird im Anschluss an diesen 
Dialog der Verbindungsassistent auf-
gerufen. 
 
 Die zuvor in der Baugruppe definierten Baugruppenzwangsbedingungen wer-
den automatisch in Gelenke umgewandelt. 
 Diese Konvertierung funktioniert in 
der Regel recht gut. Die Gelenke be-
dürfen jedoch oft noch einiger manu-
eller Anpassungen. Diese werden im 
Folgenden durchgeführt. 
 
 Die Komponenten der Baugruppe 
werden im Bewegungsnavigator als 
Links aufgeführt. 
Mit einem Doppelklick können die 
Links nachträglich verändert werden 
(z. B. Ändern der Masse- und Träg-
heitseigenschaften). 
Die Gelenke können ebenfalls über 
einen Doppelklick angepasst werden. 
Zusätzlich können für jedes Gelenk 
Reibung und ein Antrieb (Vorgabe ei-
ner Bewegung) definiert werden. 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644924/video/mp4/7_2_MKS-Simulation_Kurbeltrieb.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644924/video/mp4/7_2_MKS-Simulation_Kurbeltrieb.mp4
162 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 Gelenke 
 Da später die Reaktionskräfte an dem Pleuel exportiert werden sollen, müssen 
die Ursprungspunkte der Gelenke des Pleuels genau mittig zum Pleuel definiert 
werden, um das Pleuel nicht fälschlicherweise asymmetrisch zu belasten. Die 
Kräfte der Gelenke werden später an den Ursprungspunkten berechnet. 
 Um die Geometrieauswahl zu erleichtern, sollten das ZKG, der Kolben und die 
Kurbelwelle ausgeblendet werden, indem analog zur Baugruppe der rote Haken 
der Komponenten im Bewegungsnavigator entfernt wird. 
 
Wird ein Gelenk angeklickt, werden die durch das Gelenk verbundenen Links 
im Bewegungsnavigator rot markiert. Wird ein Link angeklickt, werden die da-
zugehörigen Gelenke blau markiert. Die relevanten Gelenke können somit 
leicht identifiziert werden. 
 3. Gelenk ändern 
⇨ Doppelklick auf das Gelenk zwi-
schen Kurbelwelle und Pleuel 
 
 
Ursprung angeben ⇨ Punktdialog 
Typ ⇨ Zwischen zwei Punkten 
⇨ Mittelpunkte der Bohrungskanten 
wählen 
% Position ⇨ 50 
 
 4. Gelenk ändern 
⇨ Doppelklick auf das Gelenk zwi-
schen Pleuel und Kolbenbolzen 
 
 
Ursprung angeben ⇨ Punktdialog 
Typ ⇨ Zwischen zwei Punkten 
⇨ Mittelpunkte der äußeren Kanten 
des Bolzens wählen 
% Position ⇨ 50 
 Anschließend können die ausgeblendeten Links wieder eingeblendet werden. 
 
 
 
 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 163 
 Lösung hinzufügen 
 
5. Neue Lösung 
⇨ RMT auf bg_Motor_motion1 
⇨ Neue Lösung 
Lösungstyp ⇨ Normale Ausfüh-
rung 
Analysetyp ⇨ Kinematik/Dynamik 
Zeit ⇨ 5 
Schritte ⇨ 1000 
Gravitation ⇨ negative Z-Richtung 
 
 
Innerhalb der angegebenen Zeit werden die Bewegungsgleichungen des MKS 
für 1000 Zustände gelöst. Dies entspricht einer Schrittweite von 0,005 Sekun-
den. Die Anzahl der Zeitschritte ist für die erste Simulation ausreichend, wird 
jedoch später noch einmal angepasst (s. Abschnitt III) 
 
Redundante Zwangsbedingungen eliminieren 
 
6. Berechnen 
Bei der ersten Berechnung erscheint im Informationsfenster die Meldung be-
züglich einer redundanten Zwangsbedingung. Das MKS ist also überbestimmt. 
Da das MKS rein durch Starrkörper aufgebaut ist, existiert in diesem Modell 
keine Elastizität oder Spiel. Die Starrkörper sind durch spielfreie Gelenke mit-
einander verbunden. 
Das MKS konnte zwar berechnet werden und die Ergebnisse lassen sich wie-
dergegeben, jedoch sollten redundante Zwangsbedingungen stets eliminiert 
werden, insbesondere wenn auch Kräfte berechnet werden, da durch die Über-
bestimmtheit des Systems fehlerhafte Ergebnisse produziert werden können. 
 
 
 Die Information zur redundanten Rotation des Gelenks J005 um die Y-Achse 
ist hierbei nur bedingt verwendbar. Die Freiheitsgrade des Systems sollten 
selbstständig gedanklich plausibilisiert und dann angepasst werden. 
164 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 Bei der Eliminierung redundanter Zwangsbedingungen werden die Gelenke 
schrittweise plausibel angepasst und dem Mehrkörpersystem somit Freiheits-
grade hinzugefügt. Dabei kann die in Abschnitt 7.1 gegebene Übersicht der Ge-
lenke und deren Freiheitsgraden als Hilfe genutzt werden. Nach einer Änderung 
sollte das System stets erneut berechnet werden, um die Auswirkungen der Än-
derung zu analysieren. 
Die redundanten Zwangsbedingungen werden im Folgenden manuell ange-
passt. In diesem Beispiel muss dem System durch die Anpassung eines Gelen-
kes zunächst ein Freiheitsgrad hinzugefügt werden. 
Obwohl die Informationsmeldung hier das Gelenk J005 zwischen dem Kolben 
und dem Kolbenbolzen aufführt, wird zunächst das Gelenk zwischen Pleuel und 
Kolbenbolzen bearbeitet. 
 7. Gelenk ändern 
⇨ Doppelklick auf das Gelenk zwischen Pleuel und Kolbenbolzen 
⇨ Ändern des Gelenktyps 
 
Typ ⇨ Universal 
Basis ⇨ Orientierung ⇨ Z-Achse wählen 
Durch das Universal-Gelenk wird dem System ein Rotationsfreiheitsgrad hin-
zugefügt. Die Auswahl der Z-Achse bestimmt in der Gelenkdefinition die ge-
sperrte Rotation. Die Rotation um die anderen Achsen ist freigegeben. 
 
8. Berechnen 
 
 
 Das Modell ist weiterhin überbestimmt. Das Universal-Gelenk ermöglicht zwar 
einen Rotationsfreiheitsgrad mehr, beschränkt aber einen Translationsfreiheits-
grad. Daher wird dem Gelenk zwischen Kolben und Kolbenbolzen nun ein 
Translationsfreiheitsgrad hinzugefügt. 
 9. Gelenk ändern 
⇨ Doppelklick auf das Gelenk zwischen Kolben und Kolbenbolzen 
⇨ Ändern des Gelenktyps 
 
Typ ⇨ Zylindrisch 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 165 
 
10. Berechnen 
Die Berechnung erfolgt jetzt ohne eine Warnung über redundante Zwangsbe-
dingungen. 
 
 
 Die in diesem Beispiel verwendeten Gelenke sind folgend noch einmal aufge-
führt. Diese Übersicht stellt lediglich eine Hilfestellung dar, falls die redundan-
ten Zwangsbedingungen nicht selbstständig eliminiert werden können. Läuft 
die Berechnung auch mit anderen Gelenkdefinitionen ohne eine Warnung zu 
redundanten Zwangsbedingungen durch, kann auch mit diesen Gelenkdefiniti-
onen fortgefahren werden. 
ID Icon Gelenkbezeichnung Links 
J001 Drehgelenk ZKG Kurbelwelle 
J002 Zylindrisch ZKG Kolben 
J003 Drehgelenk Pleuel Kurbelwelle 
J004 Universal Pleuel Kolbenbolzen 
J005 Zylindrisch Kolben Kolbenbolzen 
J006 Fest ZKG 
 
 
11. Wiedergeben⇨ Register Ergebnisse ⇨ Wiedergeben 
Über die Wiedergabe der Animation erfolgt eine erste Analyse der Ergebnisse. 
Die detaillierte Beschreibung des Postprocessings findet sich in Abschnitt IV. 
 
12. Animation beenden 
Zum weiteren Arbeiten muss die Animation beendet werden. 
 
Reibung 
 Der Lauf des Kolbens im ZKG wird mit Reibung beaufschlagt. Hierzu wird in 
der Gelenkdefinition die Reibung aktiviert und es werden Reibwerte definiert. 
166 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 13. Gelenk ändern 
⇨ Doppelklick auf das Gelenk 
zwischen Kolben und ZKG 
⇨ Register Reibung 
⇨ Reibung aktivieren 
Mu_Static ⇨ 0 
Mu_Dynamic ⇨ 0.1 
 
Da dieses Beispiel bewegungsdominiert ist, wird der Reibkoeffizient für stati-
sche Reibung (Mu_Static) mit einem Wert von 0 versehen. Die statische Rei-
bung wird somit ignoriert. Die Verwendung statischer Reibung kann ggf. zu 
numerischen Instabilitäten führen und fehlerhafte Meldungen zu redundanten 
Zwangsbedingungen auslösen. 
 
14. Berechnen 
Der Effekt der Reibung kann durch erneutes Berechnen und die Wiedergabe 
der Animation sichtbar gemacht werden. 
 
Drehmoment 
 Die Kurbelwelle wird zudem mit einem Drehmoment beaufschlagt, analog zu 
einem Schleppversuch auf einem Motorenprüfstand. 
Skalare Drehmomente können nur auf Drehgelenke angewendet werden. Ent-
spricht das Gelenk zwischen Kurbelwelle und ZKG nicht diesem Gelenktyp, 
muss der Gelenktyp zunächst geändert werden. Andernfalls kann dieser Schritt 
übersprungen werden. 
 15. Gelenk ändern 
⇨ Doppelklick auf das Gelenk zwischen Kurbelwelle und ZKG 
⇨ Ändern des Gelenktyps 
 
Typ ⇨ Drehgelenk 
 
Entsteht durch das Ändern des Gelenks und somit durch das Sperren eines 
translatorischen Freiheitsgrades eine redundante Zwangsbedingung, sollte 
dem System der translatorische Freiheitsgrad durch Ändern eines anderen Ge-
lenks wieder hinzugefügt werden. 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 167 
 
16. Skalares Drehmoment 
⇨ Drehgelenk wählen 
(zwischen Kurbelwelle und ZKG) 
Typ ⇨ Ausdruck 
Wert ⇨ 200 N-mm 
 
 
 
17. Berechnen 
Der Effekt des Drehmoments kann 
selbstständig durch Berechnen und 
die Wiedergabe der Animation analy-
siert werden. 
 
Markierungen, Sensoren und Intelligente Punkte 
 In NX stehen verschiedene Werkzeuge zur Verfügung, um aus der Simulation 
die Ergebnisse zu extrahieren. 
 
Eine Markierung stellt ein Koordinatensystem dar, welches an Punkten von be-
sonderem Interesse positioniert werden kann. Sie dient zur Darstellung von 
Verschiebungen, Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen eines Punktes ei-
ner Komponente. Weiterhin können Punktkontaktkräfte, Federwege oder an-
dere dynamische Einflüsse ausgewertet werden. 
In Kombination mit Sensoren können die Positionen von Markierungen und 
Komponenten zueinander ausgewertet werden. 
 
Mit Hilfe von Sensoren können Daten wie Verschiebungen, Geschwindigkei-
ten, Beschleunigungen oder Kräfte über relative Positionen von Verbindungen 
und Markierungen ermittelt werden. 
 
Ein intelligenter Punkt besitzt keine Orientierung. Er hat keine Verbindung zu 
Komponenten und kann sich frei im Raum befinden. Ein intelligenter Punkt 
kann auch als Basis (Ausgangspunkt) für Kräfte oder Federn genutzt werden. 
 
 
 
 
 
 
 
168 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 
18. Markierung 
Verbindung auswählen ⇨ Kolben 
Punkt angeben ⇨ Mittelpunkt des 
Kolbenbodens (Oberseite) wählen 
 
 
KSYS bestimmen ⇨ KSYS-Dialog 
Typ ⇨ Ursprung, X-Punkt, 
Y-Punkt 
⇨ Definition des KSYS gemäß der 
Abbildung 
 
Zur Auswahl der KSYS-definieren-
den Punkte sollte in den Fangpunkten 
Quadrantenpunkt gewählt werden. 
 
Um in Schritt 18 die richtigen Punkte des Kolbens auszuwählen, ist das Aus-
blenden des ZKG hilfreich. 
 
19. Markierung 
Verbindung auswählen ⇨ ZKG 
Punkt angeben ⇨ Mittelpunkt der 
Bohrung 
 
 
KSYS bestimmen ⇨ KSYS-Dialog 
Typ ⇨ Ursprung, X-Punkt, 
Y-Punkt 
⇨ Definition des KSYS gemäß der 
Abbildung durch Auswahl der 
Quadrantenpunkte am ZKG 
 
20. Sensor 
Typ ⇨ Displacement 
Komponente ⇨ Z 
Referenzrahmen ⇨ Relativ 
Bemaßung ⇨ Markierung (A001) 
Relativ ⇨ Markierung (A002) 
 
Der Sensor misst somit die Bewegung 
der Markierung A001 relativ zur Mar-
kierung A002 in Richtung Z-Achse 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 169 
 
21. Sensor 
Typ ⇨ Kraft 
Komponente ⇨ FY 
Referenzrahmen ⇨ Benutzerdef. 
Bemaßung ⇨ Zylindrisches Gelenk 
(Kolben, ZKG) 
Referenz ⇨ Markierung (A001) 
 
Dieser Sensor misst die Kraft auf das 
Gelenk zwischen Kolben und ZKG in 
der Y-Richtung. 
Die Richtungsreferenz bildet dabei 
die Markierung A001. 
 
 
22. Speichern 
III. Solving 
 1. Anpassen der Zeitschritte 
Da im Folgenden auch die auftreten-
den Kräfte analysiert werden sollen, 
wird zunächst die Anzahl der Zeit-
schritte angepasst, um den Kraftver-
lauf feiner aufzulösen. 
⇨ RMT auf Solution_1 
⇨ Lösungsattribute 
Schritte ⇨ 10000 
 
 
Die notwendige Anzahl der Zeitschritte hängt von der Art der benötigten Er-
gebnisse sowie vom gewählten Solver ab. Soll nur ein Video erzeugt oder ein 
Bewegungsverlauf veranschaulicht werden, so werden in der Regel nicht sehr 
viele Zeitschritte benötigt (z. B. 1000). 
Zur Analyse von Kräften ist oft eine feinere Auflösung notwendig, insbesondere 
wenn sich der Kraftverlauf über die Zeit sehr schnell ändert. In diesem Fall 
kann es auch sinnvoll sein, die Anzahl der Zeitschritte zu variieren und zu un-
tersuchen, wann die Kräfte gegen einen Wert konvergieren. 
170 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 In der Motion-Umgebung stehen ver-
schiedene Solver zur Verfügung, wel-
che je nach vorhandener Lizenz aus-
gewählt werden können. Die Aus-
wahl erfolgt über: 
⇨ RMT auf bg_Motor_motion1 
⇨ Solver 
 
 
 Für dieses Beispiel wird der Solver Simcenter Motion verwendet. 
Wird der Solver RecurDyn verwendet, muss beachtet werden, dass dieser Sol-
ver deutlich mehr Zeitschritte benötigt, um einen Kraftverlauf fein genug auf-
zulösen, insbesondere bei rotierenden Systemen. 
 
2. Berechnen 
Das Berechnungsmodell ist vollständig erstellt und kann berechnet werden. 
 
Nach jeder Änderung des Modells, z .B. durch die Veränderung eines Reibwer-
tes oder das Hinzufügen eines neuen Sensors, muss die Berechnung erneut 
durchgeführt werden. 
IV. Postprocessing 
 Im Postprocessing steht eine Vielzahl von Funktionen für die Ergebnisanalyse 
bereit. Neben der Wiedergabe und dem Export eines Videos können auch die 
Bewegungs- und Kraftinformationen der Sensoren, Marker und Gelenke in Di-
agrammen dargestellt werden. 
 Animation der Bewegung 
 
1. Animation 
⇨ Register Analyse ⇨ Animation 
Bei der Animation kann im Schieber-
modus zwischen der Zeit in Sekunden 
und der Anzahl der Zeitschritte ge-
wählt werden. 
In diesem Dialog stehen zudem wei-
tere Funktionen für das Postproces-
sing zur Verfügung. 
 
2. Wiedergeben 
Neben der Wiedergabe über den Animationsdialog können die Ergebnisse auch 
über die Funktionen im Register Ergebnisse wiedergegeben werden. 
⇨ Register Ergebnisse ⇨ Wiedergeben 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 171 
 
3. Animation verschieben 
Über den Schieberegler ist es auch 
hier möglich, jeden Zeitschritt einzeln 
zu betrachten. 
 
4. Animation beenden 
Um aus der Ergebniswiedergabe in die Modellbearbeitung zurückzukehren, 
muss die Animation beendet werden. 
 Exportieren eines Videos 
 
5. In Film exportieren 
Die erzeugte Animation lässt sich schnell in das AVI-Videoformat exportieren. 
Für die Erstellung eines Videos wird aufgrund der besseren Videoqualität diese 
Funktion empfohlen. 
⇨ Register Ergebnisse ⇨ In Film exportieren 
 
6. Exportieren 
Weitere Video-Dateiformate sind 
beim Exportieren verfügbar. Hierzu 
muss die Animation beendet sein. 
⇨ RMT auf bg_Motor_motion_1 im 
Bewegungsnavigator 
⇨ Exportieren 
 
 
Ergebnisdarstellung in Diagrammen 
 Bewegungs- und Kraftverläufe können auch in Diagrammform dargestellt und 
als Tabellen exportiert werden. 
 
7. XY-Graphenerstellung 
⇨ Register Analyse 
⇨XY-Ergebnisse 
Alternativ: 
⇨ RMT auf XY-Graphenerstellung 
⇨ XY-Ergebnisse 
 
 Dadurch wird im Bewegungsnavigator die XY-Ergebnisansicht eingeblendet. 
172 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 Eines der gewünschten Ergebnisse ist 
die axiale Position des Kolbens, wel-
che mit dem Sensor Se001 ermittelt 
wird. 
⇨ Auswahl des Sensors Se001 im 
Bewegungsnavigator 
Der Sensor wird nun in der XY-Er-
gebnisansicht angezeigt. 
 
 
⇨ RMT auf Z ⇨ Plotten 
Alternativ: 
⇨ Doppelklick auf Z 
 Nach der Auswahl des Plots muss noch der Viewport 
festgelegt werden. 
⇨ Anklicken des Grafikbereichs 
Das Diagramm wird nun im Grafikbereich angezeigt. 
 
 
8. Nur nach X zoomen 
⇨ Register Ergebnisse ⇨ Nur nach X zoomen 
⇨ Auswahl des Bereichs von 0 - 2 s 
Somit kann das Diagramm detaillierter betrachtet werden. 
 
9. Animation verschieben 
Auch in dem Diagramm kann jeder Zeitschritt einzeln angezeigt werden. 
 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 173 
 
Ist die dargestellte Kurve in einigen Bereichen kantig und nicht stetig, liegen 
für diesen Bereich nicht genug Ergebnisdaten vor. Zur Erhöhung der Ergeb-
nisqualität muss in diesem Fall die Anzahl der Zeitschritte erhöht werden 
(s. Abschnitt III). 
 
10. Graphobjekt erstellen 
⇨ RMT auf Z in der XY-Ergebnisansicht ⇨ Graphobjekt erstellen 
 Der erstellte Graph wird somit in den 
Ergebnissen im Bewegungsnavigator 
gespeichert und kann jederzeit mit ei-
nem Doppelklick aufgerufen werden. 
 
 Zur Analyse der Kolbenseitenkraft wird ein weiteres Diagramm erstellt. Die 
Kolbenseitenkraft wird durch den zweiten Sensor Se002 ermittelt. Für die Er-
stellung des Diagramms kann Schritt 7 selbstständig mit dem Sensor Se002 
wiederholt werden. 
 
11. Nur nach Y zoomen 
Somit wird nur die Y-Achse des Diagramms vergrößert. 
 
 
 
Über die Variation der Zeitschritte kann ermittelt werden, wann die berechne-
ten Kräfte gegen einen Wert konvergieren (s. Abschnitt III). 
 
12. Graphobjekt erstellen 
⇨ RMT auf FY ⇨ Graphobjekt erstellen 
Der Graph ist somit ebenfalls in den Ergebnissen im Bewegungsnavigator dau-
erhaft gespeichert. 
174 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 
13. Bearbeitung 
Über diese Funktion können weitere Details des Diagramms angepasst werden. 
⇨ Register Ergebnisse ⇨ Bearbeitung 
Alternativ: 
⇨ Doppelklick auf das zu bearbeitende Element des Diagramms 
 
14. Für Tabellenkalkulation plotten 
Die Diagrammdaten können separat 
gespeichert oder direkt in MS Excel 
geöffnet werden. 
⇨ RMT auf das Diagramm Se002 
⇨ Für Tabellenkalkulation plotten 
 
 
Mehrere Ansichten 
 Bei der Ergebnisanalyse können auch verschiedene Ansichten verwendet wer-
den. Somit lässt sich z. B. die Diagrammdarstellung mit der Animation kombi-
nieren. Per Doppelklick auf das jeweilige Diagramm kann dieses dann einer 
Ansicht zugeordnet werden. 
 
15. Vier Ansichten 
 
 Über RMT auf eine Ansicht ⇨ Arbeitsansicht wird diese Ansicht bearbeitet. 
Die Darstellung der Animation ist nur in einer Ansicht möglich. 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 175 
 
16. Einzelne Ansicht 
Für die weitere Arbeit wird wieder in die einzelne Ansicht gewechselt. 
 17. Zurückkehren zur Animation 
Durch Aktivieren der Checkbox wird 
die Animation erneut aktiviert und 
zur 3D-Ansicht zurückgekehrt. 
 
 
18. Animation beenden 
Die Animation wird für die weitere Arbeit an dem Modell beendet. 
 Prüfen von Kollisionen und Durchdringungen 
 Zur Überprüfung von einem Mechanismus können auch Durchdringungen von 
Bauteilen angezeigt werden. 
 
19. Durchdringung 
Hierbei werden verschiedene Körper 
ausgewählt, zwischen denen die 
Durchdringungen untersucht werden. 
⇨ Register Analyse 
⇨ Durchdringung 
Wird die Option Ereignisbedingter 
Halt ausgewählt, wird die Animation 
später bei einer Durchdringung der 
Komponenten angehalten. 
Die Analyse der Durchdringungen 
wird im Bewegungsnavigator gespei-
chert und anschließend über den Ani-
mationsdialog aufgerufen. 
 
 
 
 
 
 
176 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 
20. Animation 
Die Option Durchdringung ist nun im 
Animationsdialog verfügbar. 
 
 
Nach dem Starten der Wiedergabe 
wird in jedem Zeitschritt die Durch-
dringung der Komponenten über-
prüft. Beim Auftreten einer Durch-
dringung stoppt die Wiedergabe. 
In diesem Beispiel kommt es zu kei-
ner Durchdringung. 
 
Bauraum von bewegten Bauteilen 
 Weiterhin ist es möglich, den benötigten Bauraum eines sich bewegenden Bau-
teils vollständig zu erfassen und als Körper zu speichern. Im folgenden Beispiel 
wird auf diese Weise eine sogenannte Pleuelgeige ermittelt, welche den Bau-
raum des bewegten Pleuels abbildet. Neben Bauteilen lassen sich hier auch an-
dere Objekte des MKS-Modells auswählen. 
 
21. Verfolgen 
⇨ Register Analyse ⇨ Verfolgen 
Objekt auswählen ⇨ Pleuel 
Ziel-Layer ⇨ 2 
 
Die erstellte Verfolgungsanalyse wird 
ebenfalls im Bewegungsnavigator ge-
speichert. 
 
 Die Option Verfolgen (engl. Trace) ist nun ebenfalls im Animationsdialog aus-
wählbar. Bei Aktivierung der Option wird während der Animation für jeden 
Zeitschritt ein Volumenkörper erzeugt, welcher die aktuelle Position der ge-
wählten Komponente abbildet. 
 
Für die Verfolgungsanalyse sollte die Anzahl der Zeitschritte reduziert werden 
(z. B. auf 1000) und die Berechnung erneut durchgeführt werden (s. Abschnitt 
III), um die Anzahl der erzeugten Körper zu begrenzen. 
Weiterhin ist es sinnvoll, die somit erzeugten Volumenkörper von vornherein 
auf einem freien Layer zu platzieren. 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 177 
 
22. Animation 
⇨ Verfolgen aktivieren 
 
 
⇨ Wiedergabe starten 
Mit der Wiedergabe werden alle Posi-
tionen des Pleuels als Volumenkörper 
auf dem gewählten Layer gespeichert. 
Nach einer Umdrehung der Kurbel-
welle kann die Animation wieder an-
gehalten werden. Der benötigte Bau-
raum ist somit vollständig erfasst. 
 
Aktuelle Position gewählter Geometrie zeichnen 
Weiterhin kann die aktuelle Position des gewählten Objektes für den dargestell-
ten Zeitschritt gespeichert werden. Eine Kopie des Objektes wird dann auf dem 
vorher definierten Layer abgelegt. 
 
Strg+M 
23. Wechsel in die Konstruktionsumgebung 
Datei ⇨ Konstruktion 
 
Für jeden Zeitschritt der Animation 
wurde innerhalb der Baugruppe 
bg_Motor_motion1 ein separater 
Körper erzeugt. 
Die erzeugten Körper können über 
den Teile-Navigator bearbeitet oder 
in ein anderes Teil kopiert werden. 
 
 
 
 
178 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 
24. Ausblenden von Layer 2 
 
25. Wechsel in die Motion-Umgebung 
Datei ⇨ Motion 
 
26. Animation 
⇨ Verfolgen deaktivieren 
Nach dem Speichern der Körperpositionen sollte die Verfolgungsanalyse wie-
der deaktiviert werden, da sonst in jeder weiteren Animation neue Körper er-
zeugt werden. 
 
Freikörperdiagramm anzeigen 
 Eine einfache Form der Analyse der an den Gelenken auftretenden Kräfte ist 
das sog. Freikörperdiagramm. Hierbei werden die Kräfte während der Anima-
tion durch Vektoren dargestellt. 
 27. Freikörperdiagramm anzeigen 
⇨ RMT auf PLEUEL 
⇨ Freikörperdiagramm anzeigen 
Dadurch verändert sich das Symbol 
des Pleuels im Bewegungsnavigator. 
 
 
28. Animation 
Während der Animation werden die 
Kräfte jetzt durch Vektoren darge-
stellt. Zudem werden die skalaren 
Werte der Kräfte angezeigt. 
Durch Ausblenden der restlichen 
Körper sind die Vektoren besser er-
kennbar. 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 179 
 
Wird die Analyse der Kräfte im Freikörperdiagramm mit wenigen Zeitschritten 
(z. B. 1000) durchgeführt, ist gut zu erkennen, dass die exakten Zeitpunkte, in 
denen die maximalen Kräfte auftreten, nicht abgebildet werden. In diesen Zeit-
punkten sollten die Vektoren genau in Richtung der Z-Achse verlaufen, da in 
diesem Zustand die maximalen Kräfte auftreten. 
 29. Freikörperdiagramm deaktivieren 
⇨ RMT auf PLEUEL ⇨ Freikörperdiagramm anzeigen deaktivieren 
V. Übertragen der Lasten in eine FE-Simulation 
 Neben der Vorhersage des Systemverhaltenswerden durch die MKS-Simula-
tion auch Lasten auf Komponenten ermittelt und diese dann meist manuell auf 
FEM-Modelle übertragen. 
Um diesen Ablauf zu vereinfachen, bietet NX die Möglichkeit, die Lasten di-
rekt aus einer Mehrkörpersimulation zu exportieren und in eine FE-Simulation 
zu importieren. 
Für das folgende Beispiel sind Grundkenntnisse der Pre/Post-Umgebung not-
wendig (s. Kapitel 6). Weiterhin wird NX mindestens in der Version 12.0.2.9 
benötigt, da sonst fehlerhafte Ergebnisse produziert werden. 
 
Der Export der Lasten aus der MKS-Simulation, deren Im-
port und die Durchführung der FE-Simulation können auch 
als Video abgerufen werden. 
 
 
Exportieren der ermittelten Lasten 
 Zur Übertragung in eine FE-Simulation können die Kräfte an folgenden Ele-
menten exportiert werden: 
• Alle Gelenktypen 
• Federn 
• Dämpfer 
• Buchsen 
• Skalare Kraft und skalares Drehmoment 
• Vektorkraft und Vektordrehmoment 
Dabei können die Reaktionskräfte, Drehmomente, Trägheitskräfte und Be-
schleunigungen für jeden Zeitschritt exportiert werden. Die extrahierten Lasten 
werden in der Simulationsdatei und in einer Tabelle gespeichert. Weiterhin 
können die Daten in Diagrammen dargestellt und Zeitschritte von besonderem 
Interesse bestimmt werden. 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644925/video/mp4/7_2_MKS-Simulation_Lasttransfer.mp4
http://static.springer.com/sgw/documents/1644925/video/mp4/7_2_MKS-Simulation_Lasttransfer.mp4
180 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 
Die Lasten in der erzeugten Tabelle sind auf das globale Koordinatensystem 
bezogen. Die Lasten, welche in der Simulationsdatei gespeichert werden, sind 
auf das lokale Koordinatensystem der jeweiligen Komponente bezogen. Dieses 
Koordinatensystem bewegt sich mit jedem Zeitschritt. Die Lasten aus der Simu-
lationsdatei werden später in der Pre/Post-Umgebung importiert. 
 Vor der Erstellung des Lasttransfers sollte sichergestellt werden, dass die Er-
gebnisse der Kräfte fein genug aufgelöst sind. Dies wird durch die Anzahl der 
Zeitschritte festgelegt (s. Abschnitt III). 
In diesem Beispiel werden wie bei der Analyse der Kräfte 10000 Zeitschritte 
benötigt. Wird die Anzahl der Zeitschritte verändert, muss die Lösung erneut 
berechnet werden. 
 
1. Lasttransfer 
⇨ Register Analyse ⇨ Lasttransfer 
Verbindung auswählen ⇨ Pleuel 
 
 
 ⇨ Neuer Graph aktivieren 
Somit werden die Ergebnisse des 
Lasttransfers im Bewegungsnaviga-
tor abgelegt. 
 
 
⇨ Wiedergeben 
Beim Starten der Wiedergabe wird 
der Export erzeugt und eine Excel-
Tabelle geöffnet, in der die Kräfte 
und Momente der an der gewählten 
Verbindung liegenden Gelenke ange-
zeigt werden. 
Nach dem Start der Wiedergabe kann 
der Lasttransfer einige Minuten in 
Anspruch nehmen. 
Im Anschluss wird aus der erzeugten 
Tabelle der Zeitschritt mit der größten 
Belastung ermittelt. 
 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 181 
 2. Zeitschritt mit der maximalen Belastung identifizieren 
 
In der erzeugten Excel-Tabelle wird nun der Zeitschritt ausgewählt, welcher die 
größten Kräfte enthält. Die Spalten E und M beinhalten die absoluten Kräfte am 
unteren (J003) bzw. oberen (J004) Gelenk des Pleuels. 
 
 
 In diesem Beispiel wird der Zeitschritt 9980 ausgewählt. Die Kraft am unteren 
Gelenk beträgt hier 1871,848 N und am oberen Gelenk 1235,128 N. 
Die Kraft auf das untere Gelenk ist dabei deutlich höher als die Kraft auf das 
obere Gelenk, da auf das untere Gelenk die Trägheitskräfte des Pleuels, des 
Kolbenbolzens und des Kolbens wirken. Auf das obere Gelenk wirken nur die 
Trägheitskräfte des Kolbenbolzens und des Kolbens. Die Ergebnisse sind also 
plausibel. 
⇨ Markieren der Zeile des gewünschten Zeitschritts in Excel 
Die Excel-Tabelle wird noch nicht beendet. 
 
Um den Zeitschritt mit der maximalen Belastung zu finden, ist es oft nützlich, 
die Excel-Tabelle nach verschiedenen Werten zu sortieren. 
 
 
 
 
 
182 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 
3. Verschieben an Zellenposition 
Mit diesem Befehl wird der in der 
Excel-Tabelle gewählte Zeitschritt 
(gewählte Zeile) im Grafikbereich an-
gezeigt und dessen Nummer einge-
fügt. 
Alternativ kann die Nummer des Zeit-
schritts auch manuell eingegeben 
werden. 
Aktueller Schritt ⇨ 9980 
 
 
 
4. Aktuellen Zeitstempel hinzufügen 
Somit wird der Zeitschritt zur Liste 
der wichtigen Zeitschritte hinzuge-
fügt. Hier wird auch der Zeitpunkt des 
Zeitschrittes angezeigt. Der Zeit-
schritt liegt bei 4.990 Sekunden. 
 
Obwohl ein wichtiger Zeitschritt ausgewählt wurde, werden die Lasten aller 
Zeitschritte exportiert. Beim Import werden die wichtigen Zeitschritte in den 
Informationen der jeweiligen Last notiert. Dies dient lediglich als Hilfe für das 
„Wiederfinden“ des richtigen Zeitschritts. 
 ⇨ Excel beenden 
 ⇨ Dialog mit OK bestätigen 
Nach dem Bestätigen des Dialogs wird 
der Lasttransfer im Bewegungsnaviga-
tor angezeigt. 
 
 
5. In Tabellenkalkulation exportieren 
Über diesen Befehl kann die Excel-Ta-
belle jederzeit wieder aufgerufen wer-
den. 
 
 
6. Datei speichern 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 183 
 7. Schnelllastransfer 
Alternativ zur beschriebenen Vorge-
hensweise kann über RMT auf eine 
Komponente in der Animation auch 
ein Schnelllastransfer erzeugt wer-
den. Hierbei werden stets alle Zeit-
schritte exportiert. 
 
8. Master in Fenster öffnen 
⇨ RMT auf bg_Motor 
⇨ Master in Fenster öffnen 
Somit wird die Baugruppe bg_Motor 
in einem neuen Fenster geöffnet. 
 
Importieren der Lasten in die FE-Simulation 
 Die FE-Simulation des Pleuels wird aus der Baugruppe heraus aufgerufen, da-
mit sich das Pleuel in der Position und Lage der Baugruppe befindet und die zu 
importierenden Lasten an den richtigen Positionen angreifen und die richtige 
Orientierung besitzen. 
 
9. Wechsel in die Pre/Post-Umgebung 
Datei ⇨ Pre/Post 
 
10. Neue FEM und Simulation 
⇨ RMT auf bg_Motor.prt 
⇨ Neue FEM und Simulation 
 
⇨ Idealisiertes Teil erzeugen 
deaktivieren 
Zu verwendende Körper ⇨ Auswäh-
len 
⇨ Pleuel auswählen 
 
Der nächste Dialog wird mit den 
Standardeinstellungen bestätigt. 
 
 
In der FE-Simulation wird zwar die Baugruppe bg_Motor als Master-Modell 
verwendet. Durch die manuelle Auswahl des Pleuels wird hierbei aber nur das 
Pleuel als Körper für die Simulation genutzt. 
184 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 
11. Wechsel in die Simulation 
⇨ Doppelklick auf bg_Motor_sim1.sim im Simulationsnavigator 
 
12. Alle Speichern 
Vor dem Import der Kinematiklasten sollte die Simulationsdatei und alle wei-
teren Dateien gespeichert werden. 
 
13. Kinematiklasten importieren 
⇨ RMT auf bg_Motor_sim1.sim 
⇨ Kinematiklasten importieren 
 
 
⇨ MKS-Simulationsdatei auswählen 
(bg_Motor_motion1.sim) 
⇨ Kinematiklast auswählen 
⇨ OK 
 
 
Die Simulationsdateien der MKS 
werden, sofern nicht anders festge-
legt, im gleichen Ordner wie die Bau-
gruppendatei gespeichert. 
 In dem FE-Modell wurden Punkte an 
den Positionen der Gelenkbasis-
punkte erzeugt. Diese Punkte dienen 
zum Eintrag der importierten Lasten. 
Die importierten Lasten sind im Las-
tencontainer sichtbar. 
 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 185 
 Weiteres Preprocessing 
 
14. Wechsel in die FEM-Datei 
⇨ Doppelklick auf bg_Motor_fem1.fem 
 
15. 3D-Tetraeder 
Typ ⇨ CTETRA(10) 
Elementgröße ⇨ 2 
 
 
16. Physikalische Eigenschaften 
⇨ PSOLID1 
 
 
⇨ Bearbeiten 
 
⇨ Material auswählen 
Material ⇨ Übernommen 
 Die Materialinformationen werden somit aus dem CAD-Modell des Pleuels 
übernommen und müssen nicht erneut definiert werden. 
 
Wird das Material manuell definiert, muss darauf geachtet werden, dass das 
Material identisch zu dem Material der Komponente in der MKS ist. 
 
17. 1D-Verbindung 
Typ ⇨ Punkt zu Fläche 
Punkt ⇨ oberer importierter Punkt 
Fläche ⇨ Fläche der oberen Bohrung 
Verbindungselement ⇨ RBE2 
 
 
18. 1D-Verbindung 
Typ ⇨ Punkt zu Fläche 
Punkt ⇨ unterer importierter Punkt 
Fläche ⇨ Fläche der unteren Bohrung 
Verbindungselement⇨ RBE2 
 
Durch die 1D-Verbindungen werden 
die importierten Punkte, an denen die 
Lasten angreifen, mit der Geometrie 
des Pleuels verbunden. 
 
 
19. Wechsel in die Simulation 
⇨ Doppelklick auf bg_Motor_sim1.sim 
186 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 Zeitschritt auswählen 
 20. Zeitpunkte wichtiger Zeitschritte ermitteln 
 Der markierte Zeitschritt muss später anhand seiner Zeit eingegeben werden. 
Ist diese nicht oder nicht mehr bekannt, muss sie erst ermittelt werden. 
 
⇨ RMT auf Force(1) im Simulati-
onsnavigator 
⇨ Informationen 
In dem Fenster werden der Index und 
die Zeit der vorher ausgewählten 
wichtigen Zeitschritte des Imports an-
gezeigt. 
 
 
Die in dem Informationsfenster unten 
aufgeführten Kräfte stellen die Kräfte 
des ersten Zeitschritts dar. 
 21. Identifizierung des Zeitschritts ohne Kenntnis der Excel-Tabelle 
Steht keine Excel-Tabelle zur Verfügung und wurde kein Zeitschritt markiert, 
kann zur Auswahl eines Zeitschrittes auch wie folgt vorgegangen werden: 
 ⇨ RMT auf Force(1) ⇨ Bearbeiten 
 
 
⇨ Komponenten ⇨ Bearbeiten 
Anzahl der Zeilen pro Seite ⇨ 10000 
 
In diesem Fenster werden die Zeit-
schritte des Imports mit den dazuge-
hörigen Zeiten und Lasten aufgeführt. 
Dabei fällt auf, dass diesmal die Zeile 
9981 die bereits ermittelten maxima-
len Kräfte beinhaltet. Dies liegt daran, 
dass die Excel-Tabelle mit der Zeilen-
ID 0 beginnt und diese Tabelle mit 
der Zeilen-ID 1. 
Zeitschritt 9981 ist bei ca. 4.990 Se-
kunden. 
⇨ Der Dialog kann anschließend 
wieder abgebrochen werden. 
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs 187 
 22. Zu berechnenden Zeitpunkt festlegen 
 
⇨ RMT auf Subcase - Static Loads 1 
⇨ Bearbeiten 
⇨ Steuervariablen für Rand- 
bedingung 
Auswertungszeit ⇨ 4.990 
Diese Zeit entspricht dem Zeitschritt 
9980 bzw. 9981. 
 
 
 
Werden nun die Informationen einer 
Kraft erneut aufgerufen, werden in 
dem Informationsfenster die Kräfte 
für die eingestellte Auswertungszeit 
bzw. den Zeitschritt angezeigt. 
⇨ RMT auf Force(1) im Simulati-
onsnavigator 
⇨ Informationen 
 
Wird keine Auswertungszeit angegeben, verwendet der Solver die Lasten zum 
Zeitpunkt 0, also im ersten Zeitschritt. 
Sollen mehrere Zeitschritte ausgewertet werden, müssen mehrere Subcases er-
stellt und in jedem Subcase eine andere Auswertungszeit definiert werden. 
 23. Trägheitsausgleich aktivieren 
 
⇨ RMT auf Solution 1 ⇨ Bearbeiten 
⇨ Bulk-Data 
⇨ Trägheitsausgleich (INREL) 
aktivieren 
 
Durch die Aktivierung des Trägheitsausgleichs werden geringe Ungleichge-
wichte in den Kräften herausgerechnet, welche Starrkörperbewegungen verur-
sachen können. Somit können auch statisch unbestimmte Systeme berechnet 
werden, ohne dass Fehler aufgrund von Starrkörperbewegungen auftreten. 
Wird der Trägheitsausgleich verwendet, sollte der iterative Element Solver 
nicht aktiviert sein. 
 
 
 
188 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS 
 Solving 
 
24. Berechnen 
Arbeitsspeicher und CPU können je nach der zur Verfügung stehenden Hard-
ware selbstständig eingestellt werden. 
 
Postprocessing 
 
25. Postprozessing-Navigator 
⇨ Doppelklick auf Structural 
⇨ Spannung - Element-Knoten 
 
Die weitere Analyse der Ergebnisse 
kann selbstständig erfolgen. 
 
 
 
Liegen die Ergebnisse nicht wie in der 
hier dargestellten Form vor, liegt dies 
womöglich an der NX-Version. Für 
die korrekte Anwendung des Träg-
heitsausgleichs wird NX mindestens 
in der Version 12.0.2.9 benötigt. 
7.3 Kontrollfragen 
 
1. Aus welchen Schritten besteht eine Mehrkörpersimulation in NX? 
2. Welche Gelenke gibt es? 
3. Wie werden Gelenke in einer Simulation editiert? 
4. Was ist ein Sensor? 
5. Welchen Einfluss hat die Anzahl der Zeitschritte auf das Simulations- 
ergebnis? 
6. Wie werden die Simulationsergebnisse in einem Diagramm dargestellt? 
7. Wie werden Lasten aus einer Mehrkörpersimulation exportiert und in eine 
FE-Simulation importiert? 
 
8 Optimierung 
 Die Optimierung spielt bei der Produktentwicklung eine immer wichtiger wer-
dende Rolle. Dabei wird der iterative Entwicklungsprozess zum Teil automati-
siert und durch einen Optimierungsalgorithmus gesteuert. Das Ziel ist es, die 
für die jeweilige Problemstellung unter Berücksichtigung von Zwangsbedin-
gungen optimalen Parameterwerte zu ermitteln. 
In NX können Optimierungen in der Konstruktionsumgebung und in der 
Pre/Post-Umgebung genutzt werden. Beide Anwendungen werden in den fol-
genden Abschnitten beschrieben. 
8.1 Optimierung einer Getränkedose in der Konstruktion 
 Das folgende Beispiel stellt eine vereinfachte Getränkedose dar, deren Höhe 
und Durchmesser noch festzulegen sind. Ziel dieser Optimierung ist die Mini-
mierung des Oberflächeninhalts, um somit Blech bei der Fertigung einzuspa-
ren. Dabei soll die Dose jedoch mindestens ein Volumen von 330 ml besitzen. 
 Vorgehensweise: 
I. Erstellen des parametrischen CAD-Modells 
II. Durchführen einer Empfindlichkeitsstudie 
III. Durchführen der Optimierung 
IV. Vergleich verschiedener Optimierungsalgorithmen 
 
 
 
Die Optimierung der Getränkedose in der Konstruktion ist 
vollständig als Video verfügbar. 
 
 
I. Erstellen des parametrischen CAD-Modells 
 Zunächst wird ein vereinfachtes para-
metrisches CAD-Modell der Dose er-
stellt. 
 
 
 
1. Neue Datei 
Dateiname ⇨ Dose 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7_8
S. Vajna (Hrsg.), 
http://static.springer.com/sgw/documents/1644926/video/mp4/8_1_Optimierung_Konstruktion_Dose.mp4
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1007/978-3-658-24773-7_8&amp;domain=pdf
http://static.springer.com/sgw/documents/1644926/video/mp4/8_1_Optimierung_Konstruktion_Dose.mp4
190 8 Optimierung 
 
2. Ausdrücke 
⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke: 
Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ 
D 50 mm Länge Anzahl 
H 100 mm Länge Anzahl 
 
 
3. Zylinder 
Durchmesser ⇨ D 
Höhe ⇨ H 
 
 
4. Fase 
Querschnitt ⇨ Offset und Winkel 
Abstand ⇨ 10 
Winkel ⇨ 30 
 
 
5. Kantenverrundung 
Radius 1 ⇨ 10 
 
 
6. Datei speichern 
II. Durchführen einer Empfindlichkeitsstudie 
 Bei einer Empfindlichkeitsstudie werden die ausgewählten Parameter innerhalb 
der vorgegebenen Grenzen und Schrittweiten variiert und somit alle möglichen 
Wertekombinationen überprüft. Diese Form der Analyse wird auch als 
vollfaktorieller Versuchsplan bezeichnet und zählt zu den Methoden der 
statistischen Versuchsplanung (Design of Experiments, DoE). Die zu variieren-
den bzw. die zu optimierenden Parameter werden auch als Designvariablen be-
zeichnet. 
Eine Empfindlichkeitsstudie kann eingesetzt werden, um den Raum, welcher 
durch die Designvariablen und ihre Wertebereiche definiert wird, zu untersu-
chen. Somit kann der Einfluss einzelner Designvariablen analysiert werden. 
Dieses Vorgehen wird auch als Sensitivitätsanalyse bezeichnet. 
Weiterhin kann das Modell mit einer Empfindlichkeitsstudie auf seine Robust-
heit überprüft oder eine Toleranzanalyse durchgeführt werden. 
 
Insbesondere wenn auch eine Optimierung durchgeführt werden soll, ist es 
sinnvoll das parametrische Modell vorher auf seine Robustheit zu testen. Dabei 
wird überprüft, ob durch das Modell auch alle notwendigen Wertekombinatio-
nen abgebildet werden können. 
8.1 Optimierung einer Getränkedose in der Konstruktion 191 
 Folgende Wertebereiche werden bei dieser Empfindlichkeitsstudie untersucht: 
Parameter Untergrenze Obergrenze 
D 40 80 
H 60 150 
 
 
1. Empfindlichkeitsstudie 
⇨ Register Werkzeuge ⇨ Weitere ⇨ Empfindlichkeitsstudie 
Studienname ⇨ Studie1 
 2. Designvariablen 
Hier können Ausdrücke, Knowledge-
Fusion-Attribute oder Geometriepa-
rameter gewählt werden. 
Designvariable ⇨ Ausdrücke 
 
 
⇨ Designvariable festlegen 
⇨ D=50 auswählen 
Verteilungstyp ⇨ Einheitlich 
 
Untere Begrenzung ⇨ 40 
Obere Begrenzung ⇨ 80 
 
⇨ Designvariable festlegen 
⇨ H=100 auswählen 
Verteilungstyp ⇨ EinheitlichUntere Begrenzung ⇨ 60 
Obere Begrenzung ⇨ 150 
 Die Wertezahl gibt die Anzahl der Werte an, welche in dem durch die Grenzen 
definierten Wertebereich geprüft werden. 
 
Über den Verteilungstyp kann festgelegt werden, wie die Werte zwischen den 
Grenzen verteilt sein sollen. Durch die Verwendung einer Normalverteilung 
lassen sich somit auch Toleranzanalysen durchführen. 
 
 
 
 
192 8 Optimierung 
 3. Kontrollwerte 
Kontrollwert ⇨ Geometrieparameter 
 
⇨ Kontrollwert festlegen 
Typenfilter ⇨ Volumenkörper 
⇨ Körper auswählen 
⇨ Surface_Area=18051.98 wählen 
 
 
 
 
⇨ Kontrollwert festlegen 
⇨ Körper auswählen 
⇨ Volume=187787.56 wählen 
 
 Die Kontrollwerte stellen die Ergeb-
nisse der Empfindlichkeitsstudie dar. 
Hierbei können zudem Grenzwerte 
für Warnungen und Fehlermeldungen 
festgelegt werden. 
 
 4. Anzeigeeinstellungen 
⇨ Anzeige aktualisieren aktivieren 
Die Parametervariationen werden so-
mit im Grafikbereich angezeigt. 
 
⇨ Graph der Empfindlichkeitsstudie 
anzeigen aktivieren 
Somit werden die Ergebnisse im An-
schluss als Excel-Tabelle geöffnet. 
 
5. Empfindlichkeitsstudie ausführen 
Alle Wertekombinationen können durch das Modell abgebildet werden. Das 
Modell ist also robust und kann im nächsten Schritt optimiert werden. 
8.1 Optimierung einer Getränkedose in der Konstruktion 193 
 
Die Ergebnisse der Empfind-
lichkeitsstudie werden in Excel 
in verschiedenen Tabellen und 
Diagrammen dargestellt. 
Im Diagramm für die Abhän-
gigkeit des Volumens vom 
Durchmesser D ist zu erkennen, 
dass mit größer werdendem 
Durchmesser das Volumen ex-
ponentiell größer wird. 
 
 
 Der Graph Maximum beinhaltet alle Ergebniswerte, bei denen der Wert der an-
deren Designvariablen maximal ist. Im Graph Minimum werden die Ergebnis-
werte dargestellt, bei denen die anderen Designvariablen minimal sind. 
Weiterhin werden auch die vorher eingestellten Grenzen für Warnungen und 
Fehler abgebildet. 
 
6. Speichern unter 
Die geöffnete Excel-Tabelle muss separat gespeichert werden, damit die Ergeb-
nisse inklusive der Diagramme weiterhin in diesem Dateiformat vorliegen. 
 7. Ergebnisse 
Neben der Excel-Tabelle werden die 
überprüften Wertekombinationen und 
deren Ergebnisse auch im Register 
Ergebnisse gespeichert. 
Über RMT auf den Tabellenkopf kön-
nen die angezeigten Tabellendaten 
exportiert werden. 
 
 
Empfindlichkeitsstudien und Optimierungen werden immer in der Datei des 
Modells (prt-Datei) gespeichert und können somit jederzeit wieder aufgerufen 
werden. 
III. Durchführen der Optimierung 
 Der Ablauf einer Optimierung ist in NX ähnlich zur Empfindlichkeitsstudie. 
Hierbei wird der Lösungsraum jedoch gezielt hinsichtlich des Optimierungs-
ziels durchsucht. Dabei werden definierte Zwangsbedingungen berücksichtigt. 
Für die Optimierung der Getränkedose werden die gleichen Wertebereiche wie 
in der Empfindlichkeitsstudie verwendet. 
194 8 Optimierung 
 
1. Ausdrücke 
⇨ Ändern der folgenden Ausdrücke: 
D ⇨ 50 
H ⇨ 100 
Diese Werte bilden den Startpunkt der Optimierung. 
 
2. Körper messen 
⇨ Register Analyse ⇨ Weitere 
⇨ Körper messen 
 
⇨ Körper auswählen 
⇨ Assoziativ aktivieren 
 
 Durch die Aktivierung der Assoziativität wird die Körperbemaßung in der Mo-
dellhistorie im Teile-Navigator abgelegt. Weiterhin werden die Messergebnisse 
als Parameter gespeichert. Diese Parameter werden bei der folgenden Optimie-
rung als Ziel und Zwangsbedingung verwendet. 
 
Die Körperbemaßung und die dadurch erstellten Parameter sind notwendig, da 
die Optimierung nur mit der Verwendung von Parametern als Ziel und Zwangs-
bedingungen stabil durchgeführt wird und nur auf diesem Weg korrekte Ergeb-
nisse erzielt werden. 
 
3. Optimierung 
⇨ Register Werkzeuge ⇨ Weitere ⇨ Optimierung 
Studienname ⇨ Opt1 
 4. Ziele 
Optimierungstyp ⇨ Minimum 
Ziel ⇨ Ausdrücke 
 
 
⇨ Ziel festlegen 
⇨ body_measurement.surface_area 
auswählen 
8.1 Optimierung einer Getränkedose in der Konstruktion 195 
 5. Variablen 
Variable ⇨ Ausdrücke 
 
 
⇨ Variable festlegen 
⇨ D=50 auswählen 
Untere Begrenzung ⇨ 40 
Obere Begrenzung ⇨ 80 
 
⇨ Variable festlegen 
⇨ H=100 auswählen 
Untere Begrenzung ⇨ 60 
Obere Begrenzung ⇨ 150 
 6. Zwangsbedingungen 
Zwangsbedingung ⇨ Ausdrücke 
 
 
⇨ Zwangsbedingung angeben 
⇨ body_measurement.volume 
auswählen 
 
Begrenzungswert ⇨ 330000 
Begrenzungstyp ⇨ Lower 
 
 7. Algorithmus 
Algorithmustyp ⇨ Globales Simplex 
Die Konvergenz-Einzelheiten können 
auf den Standardwerten belassen wer-
den. 
 
Die Konvergenz-Drehzahl gibt an, wie 
oft das Modell im Grafikbereich aktua-
lisiert wird und hat keinen Einfluss auf 
das Ergebnis. 
 8. Einstellungen 
⇨ Mit aktualisierter Anzeige optimie-
ren aktivieren 
⇨ Optimierungsgraph anzeigen 
aktivieren 
196 8 Optimierung 
 
9. Optimierung ausführen 
 10. Ergebnisse 
Analog zur Empfindlichkeitsstudie werden die Ergebnisse der Optimierung im 
Register Ergebnisse aufgelistet. Dabei stellt jede Zeile der Tabelle eine Iteration 
der Optimierung dar. 
 
Zudem erfolgt die Ergebnisdar-
stellung in einer Excel-Tabelle. 
Der Verlauf des Zielfunktions-
wertes (obj) sowie der Variab-
len und Zwangsbedingungen 
wird in verschiedenen Diagram-
men dargestellt. 
Die weitere Analyse der Ergeb-
nisse in der Excel-Tabelle kann 
selbstständig erfolgen. 
 
 In der folgenden Tabelle werden das Ausgangsmodell und das optimierte Mo-
dell noch einmal gegenübergestellt: 
Zustand D H Flächeninhalt Volumen 
Ausgangsmodell 50 100 18051.98 187787.56 
Optimiertes Modell 73.45 80.91 24924.5 330000 
 
 
 
 
 
 Da der ausgewählte Optimierungsalgorithmus einen stochastischen Anteil be-
inhaltet, können die Ergebnisse der Optimierung leicht abweichen. Die Wahl 
des Optimierungsalgorithmus ist zudem entscheidend für die Ergebnisqualität 
und die Anzahl der benötigten Iterationen zum Erreichen des Optimums. 
 
Für rein geometrische Probleme, bei denen die Auswertezeit in der Regel sehr 
kurz ist, liefert der Algorithmus Globales Simplex sehr gute Ergebnisse, da hier 
die große Anzahl an Iterationen vernachlässigt werden kann. 
 Im folgenden Abschnitt werden die in NX zur Verfügung stehenden Algorith-
men miteinander verglichen. Für weitere Informationen wird auf einschlägige 
Literatur zu dieser Thematik verwiesen. 
8.1 Optimierung einer Getränkedose in der Konstruktion 197 
IV. Vergleich verschiedener Optimierungsalgorithmen 
 Folgend werden die in NX zur Verfügung stehenden Optimierungsalgorithmen 
miteinander verglichen. Um jeweils die gleiche Ausgangssituation voraus-
zusetzen, müssen die Parameter D und H nach jedem Optimierungsdurchlauf 
wieder auf ihre Ausgangswerte geändert werden. Die Konvergenzkriterien blei-
ben bei der Untersuchung unverändert. 
 1. Algorithmustyp 
Algorithmustyp ⇨ Simuliertes Glühen 
 
 
2. Optimierung ausführen 
 
3. Zurücksetzen der Ausdrücke 
D ⇨ 50 
H ⇨ 100 
 
 Die weiteren Optimierungsdurchläufe können selbstständig durchgeführt wer-
den. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt: 
Algorithmus D H Flächeninhalt Volumen Iterationen 
Simuliertes 
Glühen 73.18 81.81 25008.1 331324 189 
Globales 
Simplex 73.45 80.91 24924.5 330000 765 
Powell 63.76 108.86 25834.1 330124 33 
Gradient 
Konjugieren 60.55 118.22 26380.8 330000 48 
Lexikogra-
phisch 67.78 94.73 25321.6 330000 292 
Pattern 
Swarm 69.87 89.24 25134.8 330000 368 
 
 Hierbei ist zu erkennen, dass sich die Ergebnisqualität generell mit der Anzahl 
der Iterationen verbessert. Simuliertes Glühen und Globales Simplex liefern 
sehr gute Ergebnisse. Diese beiden repräsentieren globale Optimierungsalgo-
rithmen. Powell und Gradient Konjugieren sind Suchrichtungsverfahren und 
zählen zu den lokalen deterministischen Optimierungsalgorithmen. 
Die Algorithmen Lexikographisch und Pattern Swarm liefern ebenfalls sehr 
gute Ergebnisse, streuen jedoch auch stärker, wie folgend untersucht wird. 
198 8 Optimierung 
 Werden die gefundenen 
Optima im Lösungsraum 
dargestellt, ist zu erken-
nen,dass sie zwar an der 
Grenze zur Zwangsbedin-
gung liegen, bzgl. des Flä-
cheninhalts aber unter-
schiedliche Werte liefern. 
 Die blaue Fläche stellt die 
Volumenabhängigkeit dar, 
wobei die rote Fläche die 
Zwangsbedingung reprä-
sentiert. Alle Volumen-
werte oberhalb der roten 
Fläche sind zulässig. 
Die türkisfarbene Fläche 
zeigt die Flächeninhalts-
abhängigkeit. 
 
 
 Zu Beurteilung der Ergebnisqualität von Optimierungsalgorithmen sollte neben 
der Anzahl der Iterationen auch die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse betrach-
tet werden. Hierzu wurden mit jedem Algorithmus 10 Optimierungsläufe 
durchgeführt. Die Ergebnisse sind in den folgenden Abbildungen dargestellt. 
 
 
 Dabei ist zu erkennen, dass die Ergebnisse bei der Minimierung des Flächenin-
haltes bei fast allen Algorithmen sehr stark schwanken. Zudem unterliegt auch 
die Annäherung an die Zwangsbedingungen beim Simulierten Glühen einer 
starken Streuung. Lediglich der Algorithmus Globales Simplex liefert in allen 
Optimierungsläufen das gleiche Ergebnis bei konstanter Anzahl an Iterationen, 
welche jedoch sehr hoch ist. Bei den anderen Algorithmen streut auch die An-
zahl der Iterationen sehr stark. 
40 45 50 55 60 65 70 75D 60
80
100
120
140
H
0
200000
400000
600000
800000
Simuliertes Glühen
Globales Simplex
Powell
Gradient Konjugieren
Lexikographisch
Pattern Swarm
330000
40 45 50 55 60 65 70 75D 60
80
100
120
140
H
0
10000
20000
30000
40000
50000
Simuliertes Glühen
Globales Simplex
Powell
Gradient Konjugieren
Lexikographisch
Pattern Swarm
24500
25000
25500
26000
26500
27000
27500
28000
28500
328000 330000 332000 334000 336000 338000 340000
Fl
äc
he
ni
nh
al
t [
m
m
²]
Volumen [mm³]
Simuliertes Glühen
Powell
Gradient Konjugieren
Lexikographisch
Pattern Swarm
Globales Simplex
8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation 199 
 
 
 Bei rein geometrischen Optimierungsproblemen, bei denen die Auswertezeit in 
der Regel sehr kurz ist, spielt die hohe Anzahl der Iterationen eine eher unter-
geordnete Rolle, da die Laufzeit der Optimierung hier nur um wenige Minuten 
variiert. 
8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation 
 Die FE-Simulation des Kurbelarms hat bereits gezeigt, wie durch das Ändern 
von Parameterwerten das CAD-Modell verändert und der Einfluss dieser Än-
derungen in der Simulation bewertet wird (s. Abschnitt 6.4). Im folgenden Bei-
spiel soll dieser iterative Prozess des Änderns und Bewertens durch einen Op-
timierungsalgorithmus durchgeführt werden. 
Dabei wird zunächst eine Empfindlichkeitsstudie in der Konstruktionsumge-
bung durchgeführt, um die Robustheit des Modells zu überprüfen. Anschlie-
ßend erfolgt die Optimierung des Modells in der Simulationsumgebung unter 
Verwendung des bereits erstellten Simulationsmodells des Kurbelarms. 
Vorgehensweise: 
I. Durchführen einer Empfindlichkeitsstudie 
II. Durchführen der Optimierung 
 
 
 
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
A
nz
ah
l d
er
 It
er
at
io
ne
n
Optimierungslauf
Simuliertes Glühen
Powell
Gradient Konjugieren
Lexikographisch
Pattern Swarm
Globales Simplex
200 8 Optimierung 
I. Durchführen einer Empfindlichkeitsstudie 
 Die Empfindlichkeitsstudie des Kurbelarms erfolgt analog zur Getränkedose. 
Für die Designvariablen werden dabei folgende Wertebereiche verwendet: 
Parameter Ausgangswert Untergrenze Obergrenze 
A1 30 26 40 
A2 20 18 30 
B1 24 22 30 
B2 14 11 18 
B3 4 2 6 
D1 10 6 12 
D2 12 6 13 
 
 Innerhalb der Grenzen der Designvariablen sind somit z. B. folgende Varianten 
des Kurbelarms möglich: 
 
 
 
1. Empfindlichkeitsstudie 
Aufgrund der größeren Anzahl der Designvariablen dauert die Empfindlich-
keitsstudie beim Kurbelarm deutlich länger als bei der Getränkedose. Dies 
sollte vor der Durchführung bedacht werden. Zudem sollte die Wertezahl redu-
ziert werden, z. B. auf einen Wert von 3. 
 
2. Kontrollwert 
Als Kontrollwert wird die Masse des Körpers verwendet. 
 
3. Empfindlichkeitsstudie ausführen 
 4. Ergebnisse 
Innerhalb der angegebenen Wertebereiche können alle Varianten durch das 
Modell abgebildet werden. 
 
 
 
8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation 201 
II. Durchführen der Optimierung 
 Die Optimierung des Kurbelarms in der Simulationsumgebung ähnelt der 
Optimierung der Getränkedose in der Konstruktion. Jedoch steht in der 
Simulationsumgebung nur ein Optimierungsalgorithmus zur Verfügung. 
Ziel der Optimierung ist die Minimierung der Masse des Kurbelarms unter 
Einhaltung der Zwangsbedingung der maximal zulässigen Spannung. Dies 
erfordert der Verwendung einer FE-Analyse zur Berechnung der Spannungen. 
Die Optimierung wird daher in der Pre/Post-Umgebung durchgeführt. 
 
1. Öffnen 
⇨ Kurbelarm_links.prt 
⇨ Kurbelarm_links_fem1.fem 
⇨ Kurbelarm_links_sim1.sim 
 Zunächst werden die Ausgangswerte der in Abschnitt 6.4 geänderten Parameter 
wieder hergestellt. Das Ergebnis der Optimierung kann somit später mit dem 
der manuellen Parameteränderung verglichen werden. 
 2. CAD-Modell aktivieren 
⇨ Doppelklick auf Kurbelarm_links in der Simulationsdateiansicht 
 
3. Ausdrücke 
⇨ Ändern der folgenden Ausdrücke: 
B1 ⇨ 24 
B3 ⇨ 4 
 
4. Wechsel in die FEM-Datei 
⇨ Doppelklick auf Kurbelarm_links_fem1 
 
5. FEM-Modell aktualisieren 
 
6. Wechsel in die Simulation 
⇨ Doppelklick auf Kurbelarm_links_sim1 
 
7. Berechnen 
Eine durchgeführte Simulation des aktuellen Modells bildet die Basis für die 
Optimierung. Daher sollte das Modell in jedem Fall noch einmal berechnet wer-
den, um sicherzustellen, dass alle Dateien korrekt geladen sind. 
 
Alle relevanten Dateien müssen bei der Optimierung geladen sein, um die As-
soziativität der Modelle sicherzustellen. 
202 8 Optimierung 
 
8. Geometrieoptimierung 
⇨ RMT auf 
Kurbelarm_links_sim1.sim 
⇨ Neuer Lösungsprozess 
⇨ Geometrieoptimierung 
 
 Prozesstyp ⇨ Optimierungsfunktion 
 
 
Alternativ zur Optimierungsfunktion ist als Prozesstyp auch die Auswahl der 
Globalen Empfindlichkeit möglich. Analog zur Empfindlichkeitsstudie in der 
Konstruktion werden dabei die Designvariablen innerhalb der vorgegebenen 
Grenzen variiert und es wird der Einfluss jeder Designvariable auf die Ziel-
größe sichtbar. Auf diesem Weg kann somit eine Sensitivitätsanalyse durchge-
führt werden. 
Im Unterschied zur Empfindlichkeitsstudie wird hier jedoch jede Designvari-
able einzeln variiert. Es werden also nicht alle möglichen Wertekombinationen 
der Designvariablen erzeugt. 
Der Wert für die Maximale Anzahl Iterationen (Control Parameters) definiert 
die Anzahl der Änderungen pro Designvariable und somit die Wertanzahl in-
nerhalb der Grenzen der Variable. Hierbei ist in der Regel ein Wert von 3 oder 
4 ausreichend. 
Insbesondere wenn das Modell sehr viele Parameter besitzt, kann es sinnvoll 
sein, vorab den Einfluss der Designvariablen zu untersuchen und die relevanten 
Designvariablen für eine nachgelagerte Optimierung zu ermitteln. 
Soll der Einfluss der Designvariablen auf eine Zwangsbedingung untersucht 
werden, muss die ursprüngliche Zwangsbedingung zunächst gelöscht und an-
schließend als Zielgröße hinzugefügt werden. Das weitere Vorgehen ist analog 
zur Optimierungsfunktion. 
8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation 203 
 9. Allgemeine Einstellungen 
Name ⇨ Opt1 
Optimierungstyp ⇨ Optimie-
rungsfunktion 
 
 
Die Auswahl des Optimie-
rungstyps entspricht der Aus-
wahl des Prozesstyps im vori-
gen Dialog und kann an dieser 
Stelle noch einmal geändert 
werden. 
 10. Zielsetzung definieren 
Typ ⇨ Gewicht 
 
 
Kategorie ⇨ Modellziele 
Somit wird das Gewicht des 
gesamten Modells berechnet. 
Parameter ⇨ Minimieren 
Einheit ⇨ N 
 11. Zwangsbed. definieren 
 
 
⇨ Zwangsbedingungen 
erzeugen 
Typ ⇨ Ergebnismessung 
 
 
⇨ Ergebnismessungen 
 
⇨ Neu 
 
204 8 Optimierung 
 Ergebnismessung 
Subcase ⇨ Pedalkraft 
Ergebnistyp ⇨ Spannung - 
Element-Knoten 
Komponente ⇨ Von Mises 
Koordinatensystem ⇨ Abso-
lut rechteckigEinheiten ⇨ MPa 
Operation ⇨ Maximum 
Ausdrucksname 
⇨ Pedalkraft_max_Spg 
 
 Durch die Ergebnismessung wird vom System die maximale Spannung unter 
der Pedalkraft ermittelt. 
 Zwangsbedingungen definieren 
Begrenzungstyp ⇨ Oben 
Begrenzungswert ⇨ 360 
 
8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation 205 
 Die maximale Spannung soll 
später unterhalb von 360 MPa 
liegen. Dieser Wert stellt also 
die obere Grenze der maxima-
len Spannung dar. 
 
 12. Designvariablen definieren 
 
 
⇨ Designvariablen erzeugen 
⇨ "Kurbelarm_links"::A1=30 
Obere Begrenzung ⇨ 40 
Untere Begrenzung ⇨ 26 
 
Die weiteren Designvariablen können 
selbstständig hinzugefügt werden. 
 
Designvariable Ausgangswert Obergrenze Untergrenze 
A1 30 40 26 
A2 20 30 18 
B1 24 30 22 
B2 14 18 11 
B3 4 6 2 
D1 10 12 6 
D2 12 13 6 
 
206 8 Optimierung 
 Die hinzugefügten Designvari-
ablen werden mit ihren Aus-
gangs- und Grenzwerten noch 
einmal aufgelistet. 
 
 13. Control Parameters 
Max. Anzahl Iterationen ⇨ 50 
⇨ Ergebnis aller Iterationen 
speichern aktivieren 
Sollen die Ergebnisdateien al-
ler Iterationen gespeichert wer-
den, muss im Vorfeld sicherge-
stellt sein, dass genügend Spei-
cherplatz zur Verfügung steht. 
 
⇨ Beenden 
 
Die Berechnung wird mit den vorgenommenen Einstellungen maximal 50-mal 
durchgeführt. Der Optimierungsprozess kann also bis zu mehreren Stunden an-
dauern. 
Benötigt bereits eine Berechnung sehr viel Zeit (ca. mehr als 15 min), sollte die 
Berechnungszeit reduziert werden. Dies kann durch eine Vergrößerung der 
Elementgröße (z. B. auf 3 mm) oder die Verwendung linearer Elemente erfolgen 
(s. Kapitel 6). 
 
 
 
 
 
 
 
8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation 207 
 Die definierte Optimierung wurde 
im Simulationsnavigator abgelegt. 
 
 
14. Optimierung berechnen 
⇨ RMT auf Opt1 
⇨ Berechnen 
 
Wird nach dem Start der Optimierung eine Warnung bzgl. der fehlenden Asso-
ziativität des Modells angezeigt, kann diese zunächst ignoriert werden. In der 
Ergebnisauswertung sollte anhand der Excel-Tabelle jedoch überprüft werden, 
ob eine Änderung der Designvariablen auch zu einer Änderung des Gewichts 
und der max. Spannung führt. Ist dies der Fall, ist die Assoziativität des Modells 
gegeben. 
 15. Zusammenfassung der Ergebnisse 
 
Nach dem Starten der Optimierung wird Excel aufgerufen. In der Excel-Tabelle 
werden der aktuelle Stand der Optimierung sowie am Ende die Ergebnisse an-
gezeigt. Das erste Arbeitsblatt zeigt eine Zusammenfassung. Die einzelnen 
Spalten repräsentieren dabei die jeweiligen Iterationen. Die weiteren Arbeits-
blätter zeigen den Verlauf des Zielwertes und der Designvariablen über die ein-
zelnen Iterationen. 
 
 
208 8 Optimierung 
 In diesem Beispiel benötigte die Optimierung 42 Iterationen. Die Abbildung 
zeigt die ersten 11 Iterationen. Bei der Ergebnisanalyse ist zu erkennen, dass 
die max. Spannung von anfänglich 505,99 MPa auf 356,72 MPa reduziert wer-
den konnte, wodurch sich jedoch auch das Gewicht des Kurbelarms auf 1,81 N 
erhöht. Diese Werte finden sich in der letzten Spalte der Tabelle. 
Die Optimierung wurde aus dem unzulässigen Bereich heraus gestartet, da die 
max. Spannung bereits im Vorfeld über der definierten Obergrenze von 360 
MPa lag. Dies kann ggf. dazu führen, dass die Lösung nicht konvergiert und 
kein Ergebnis erzielt wird. Um dies zu vermeiden, können die Variablenwerte 
im Vorfeld auch so gewählt werden, dass der Zwangsbedingungswert innerhalb 
der definierten Grenzen liegt. 
Es ist auch denkbar, eine erfolgreich durchgeführte Optimierung ein zweites 
Mal zu starten und dabei das erste Optimum als Ausgangspunkt zu verwenden. 
Weiterhin kann die max. Anzahl der Iterationen vergrößert werden, um das 
Konvergenzverhalten und die Lösung zu verbessern. 
 Die Excel-Tabelle mit den Ergebnis-
sen kann im Nachhinein beliebig oft 
geöffnet werden. 
⇨ RMT auf Opt1 
⇨ Optimierungstabellenkalkulation 
 
 
16. Postprozessing-Navigator 
Die detaillierten Ergebnisse der einzel-
nen Iterationen werden über den Post-
prozessing-Navigator aufgerufen. 
⇨ Doppelklick auf Opt1 
Wurde das Speichern der Ergebnisse 
aller Iterationen aktiviert, sind die Er-
gebnisse für jede Iteration (Konstrukti-
onszyklus) auswählbar. 
Die letzte Iteration beinhaltet das er-
reichte Optimum. 
 
 
 
 
 
Beim Aufrufen der Simulationsergeb-
nisse werden automatisch auch die 
Werte der Designvariablen geändert, 
sodass die betrachteten Ergebnisse 
auch der Geometrie der jeweiligen Ite-
ration entsprechen. 
8.3 Kontrollfragen 209 
 ⇨ Letzten Konstruktionszyklus auswählen 
⇨ Spannung - Element-Knoten 
 
 
17. Alle Speichern 
8.3 Kontrollfragen 
 
1. Was versteht man unter einer Optimierung in der Produktentwicklung? 
2. Was beinhaltet eine Empfindlichkeitsstudie und wozu kann sie genutzt 
werden? 
3. In welchen Umgebungen können in NX Optimierungen durchgeführt wer-
den und welche Optimierungsalgorithmen stehen zur Verfügung? 
4. Worin unterscheiden sich die zur Verfügung stehenden Optimierungsalgo-
rithmen der Konstruktionsumgebung? 
5. Durch welche Schritte lässt sich das Konvergenzverhalten einer Optimie-
rung verbessern, wenn keine Lösung gefunden wurde? 
Literaturverzeichnis 
[1] DIN 6885: Paßfedern Nuten, August 1968 
[2] Nasdala, L.: FEM-Formelsammlung Statik und Dynamik, Springer Vieweg, 
Wiesbaden, 3. aktualisierte Auflage, 2015 
 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7
S. Vajna (Hrsg.), 
Sachwortverzeichnis 
1 
1D-Verbindung 143, 185 
2 
2D-Netz 117, 130 
3 
3D-Tetraeder 142 
A 
Aktualisieren 160 
Anheben 129 
Animation 170 
Anwenderstandards 52, 104 
Arbeitsspeicher einstellen 121 
Attribute 5 
Ausdrücke 
exportieren 9, 21 
importieren 9 
Ausgabeanforderungen bearbeiten 
120 
Ausgabemedium 120 
Automatische Elementgröße 142 
B 
Baugruppenfamilie 53 
Bauraum ermitteln 176 
Bedingungs-Assistent 4, 47 
Begrenzungsdefinition 67 
Beziehungsbrowser 18 
C 
CPU einstellen 121 
D 
Design of Experiments, DoE 190 
Design Simulation 113 
Diagramm erstellen 171 
Doppelte Knoten 150 
Drehmoment 166 
Durchdringung 175 
E 
Einheiten 121 
Empfindlichkeitsstudie 190, 200 
Entlang Führung extrudieren 76 
Ergebnisse 
identifizieren 150 
importieren 149 
Exportieren von Lasten 179 
F 
FEM 108 
Elemente 109 
häufige Fehler 112 
Formelement 
mustern 26, 43, 57 
spiegeln 13, 26 
Freiheitsgrade anzeigen 160 
Freikörperdiagramm 178 
Führungsparameter 20, 29 
G 
Gelenk 154, 162 
Geometrieoptimierung 202 
Globale Empfindlichkeit 202 
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019
NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7
S. Vajna (Hrsg.), 
212 Sachwortverzeichnis 
Graphobjekt erstellen 173 
I 
IF-Funktion 4, 47, 56, 97 
Intelligenter Punkt 167 
K 
Kante zusammenfügen 130, 150 
Kehlnahtschweißung 19 
Kinematiklasten importieren 184 
Kollision 175 
Konvergenzanalyse 111 
Körper messen 194 
Körper trimmen 77 
Kreisbogen 83 
L 
Ladeoptionen für Baugruppen 66 
Lasten importieren 183 
Lastfälle 146 
Lasttransfer 180 
Legende anpassen 124 
Logische Bedingung 4, 47, 56, 97 
Lösungsattribute bearbeiten 120 
M 
Markierung 167 
Master-Modell 5, 113, 153 
Material auswählen 117, 134, 143, 
185 
Materialdaten einsehen 117 
Mathematische Funktionen 3 
Messen 5, 14, 194 
Mittelfläche durch Flächenpaare 129 
MKS 152 
Modell aktualisieren 17, 29 
Motion-Umgebung 152, 161 
Muster 
kreisförmig 26, 32 
linear 43, 57 
Staffelung 58 
vereinfachtes Layout 67 
N 
Nach Ausdruck unterdrücken 45, 59, 
97 
Netz ausblenden 136 
Netzeinstellung 131 
Netzkollektor 117 
O 
Öffnen von Simulationsdateien 149 
Optimierung 
Konstruktion 189, 193 
Simulation 199 
Optimierungsalgorithmen 197 
P 
Palette hinzufügen 93 
PhysikalischeEigenschaften 117, 
133, 142, 185 
Postprocessing 122, 135, 146, 170 
PP-Ansicht 123, 136 
Pre/Post-Umgebung 113 
Preprocessing 108, 116, 128, 142, 
161 
R 
RBE2 143, 151, 185 
Redundante Zwangsbedingungen 
163 
Reference Set 16, 72 
Reibung 165 
 213 
Ressourcenleiste 102 
Rohr 83 
S 
Schale 127 
Schnelllastransfer 183 
Schraubenverbindungen modellieren 
151 
Schweiß-Assistent 19 
Sensitivitätsanalyse 190, 202 
Sensor 167, 168 
Simcenter 3D 113, 152 
Simulationsdateien 113 
Simulationsnavigator 114 
Skalares Drehmoment 167 
Solution 114 
Solver 113 
Parameter bearbeiten 121 
wählen 170 
Solving 119, 169 
Standardteile 52 
Steuerskizze 9 
Subcase 114, 145 
T 
Teilefamilie 30 
Teileübergreifende Aktualisierung 
29 
Teileübergreifende Ausdrücke 15, 22 
Teileübergreifender Verbindungs-
Browser 17 
Trägheitsausgleich 187 
U 
UDF 89 
anwenden 101 
bearbeiten 106 
Bibliothek 90, 101 
Bibliotheksklasse 92 
erstellen 93 
Explosion 103 
Umgebungsvariablen 91 
V 
Verknüpfte Netzdaten 132, 133 
Vernetzung 117 
Video exportieren 171 
W 
WAVE-Geometrie-Linker 8, 11, 86 
Wiederverwendungsbibliothek 51, 
104 
Z 
Zeitschritte 163, 169, 173, 180, 186 
Zwangsbedingungstyp 118, 134 
 
	Vorwort zur 3. Auflage
	Inhaltsverzeichnis
	1 Einleitung
	1.1 Erweiterte Parametrik
	1.2 Master-Modell-Konzept
	1.3 Kontrollfragen
	2 Top-Down-Modellierung
	2.1 WAVE-Geometrie-Linker
	2.2 Bauteilübergreifende Parameter
	2.3 Kontrollfragen
	3 Teilefamilien
	3.1 Teilefamilie einer Lochplatte
	3.2 Teilefamilie einer Passfeder
	3.3 Ablegen in der Wiederverwendungsbibliothek
	3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks
	3.5 Kontrollfragen
	4 Deformierbare Teile
	4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder
	4.2 Referenzbasierte Deformation eines O-Rings
	4.3 Kontrollfragen
	5 User Defined Features (UDF)
	5.1 UDF-Bibliotheken
	5.2 UDF für eine Passfedernut
	5.3 Kontrollfragen
	6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM
	6.1 Grundlagen
	6.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils
	6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters
	6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms
	6.5 Ausgewählte Funktionen und Hinweise
	6.6 Kontrollfragen
	7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS
	7.1 Grundlagen
	7.2 Simulation eines Kurbeltriebs
	7.3 Kontrollfragen
	8 Optimierung
	8.1 Optimierung einer Getränkedose in der Konstruktion
	8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation
	8.3 Kontrollfragen
	Literaturverzeichnis
	Sachwortverzeichnis