Der Beginn der agentischen CAE: KI-gestütztes Design for Manufacturing im Spritzguss
Von manueller Iteration zu intelligenter Orchestrierung: Wie autonome Workflows die Ingenieurexpertise verstärken und die nächste Ära der Fertigungsinnovation erschließen.
In naher Zukunft werden agentische KI-Automatisierung und Large Engineering Models (LEMs) konvergieren, um CAE-Workflows von Grund auf neu zu gestalten. Design for Manufacturing steht vor einem Wandel - nicht inkrementell, sondern fundamental - und nicht nur im Kunststoffspritzguss. Durch die Entwicklung des ersten LEM fuer den Kunststoffspritzguss arbeiten SIMCON und EMMI AI zusammen, um das technische Fundament fuer dieses neue Paradigma zu schaffen.
Warum jetzt
Klassische Trial-and-Error-Simulationsworkflows sind ineffizient.
Kaum ein Bereich hat mehr Reibung als simulationsgestütztes Design im Spritzguss. Noch heute führen viele Simulationsexperten einzelne Simulationen nacheinander durch, beobachten Ergebnisse, nehmen Anpassungen vor und wiederholen den Vorgang. Unsere Forschung zeigt, dass die meisten Anwender zwischen 5-20 Simulationsvarianten erkunden - was nicht besonders viel ist und grosse Teile des Lösungsraums unerforscht lässt. Die Lernrate wird durch die geringe Geschwindigkeit und kleine Anzahl an Beobachtungen begrenzt. Da dieser Prozess als manueller, arbeitsintensiver Workflow abläuft, dauert er lange, und Ingenieure akzeptieren pragmatisch "gut genug"-Lösungen anstelle wirklich optimaler. Während die statistische Versuchsplanung bereits Teile der Explorationsphase parallelisieren kann, macht die Rechenintensität klassischer numerischer Simulationssolver es unpraktisch und teuer, sehr grosse Anzahlen (1000+) von Beobachtungen durchzuführen, was es schwer macht, nichtlineare Auswirkungen veränderter Einstellungen zu beobachten.
Wir glauben, dass dieser Workflow in naher Zukunft ersetzt werden wird, weil zwei Entwicklungen zusammenkommen: Agentische KI und Large Engineering Models.
Agentische KI erreicht die Ingenieurwelt
Agentische KI-Systeme, die ein Ziel annehmen, eine Abfolge von Aktionen planen, Werkzeuge aufrufen, Ergebnisse interpretieren und eigenständig iterieren, sind kein Forschungskonzept mehr. Sie sind bereits Produktionsinfrastruktur in der Softwareentwicklung und dringen in jeden Bereich vor, in dem komplexe, mehrstufige Workflows Reibung erzeugen.
Stellen Sie sich einen Agenten vor, der ein übergeordnetes Ziel übernimmt - Verzug minimieren bei gleichzeitiger Füllbalance unter Kostenrestriktionen - und die gesamte Designexploration orchestriert: Einrichtung, Simulation, Bewertung, nächste Iteration. Die Bausteine existieren bereits heute: Large Language Models (LLMs) für das Schlussfolgern, Tool-Calling-Protokolle, Cloud-Computing, CAD- und CAE-APIs. Die Frage ist nicht mehr, ob dies passieren wird, sondern wie schnell Unternehmen in der Lage sein werden, sich neu zu organisieren und diese Methoden in zuverlässige, angewandte Workflows zu übernehmen.
Immer mehr vom Workflow wird sich davon weg bewegen, die Simulations-Engine über eine GUI zu bedienen. Der Agent wird dies für Sie übernehmen. Ingenieure werden sich stärker auf die Orchestrierung der agentischen Arbeit, die Bewertung, das Hinterfragen und Diskutieren von Ergebnissen und die Abstimmung von Entscheidungen mit anderen Beteiligten konzentrieren.
Es gibt jedoch einen Haken. Die LLMs, die agentische KI antreiben, sind Allzweck-Reasoner. Sie können Physik nicht mit fertigungsgerechter Genauigkeit vorhersagen. Und Genauigkeit ist entscheidend: Halluzinationen in physikalischen Vorhersagen könnten katastrophale Folgen haben.
Um also hochpräzise Physik in den Workflow einzubringen, werden Agenten spezialisierte, domänenspezifische Simulationswerkzeuge nutzen.
Ein Agent ist nur so schnell wie sein langsamstes Werkzeug
Ein KI-Agent nutzt ein LLM, um einen komplexen Workflow in Sekunden zu planen, und ruft Werkzeuge für spezialisierte Teilaufgaben auf. Aber wenn ein Agent einen klassischen numerischen Solver aufruft, der vier Stunden pro Design-Iteration benötigt, bleibt der Engpass bei Geschwindigkeit und Rechenkosten bestehen - er bekommt nur eine schickere Hülle. Die Orchestrierung eines langsamen Prozesses zu automatisieren ist nicht dasselbe wie den Aufbau einer grundlegend neuen Fähigkeit. Tatsache ist, dass klassische Solver zu rechenintensiv für schnelle, grosse Iteration sind.
Echte Transformation geschieht, wenn sich beide Dinge gleichzeitig ändern: Der Workflow wird automatisiert und das Simulationswerkzeug, das der Agent nutzt, wird radikal schneller. Was benötigt wird, ist eine fundamental andere Modellklasse.
Large Engineering Models: Das fehlende Puzzleteil
Large Engineering Models (LEMs)
LEMs sind domänenspezifische Transformer-Architekturen, die darauf trainiert sind, physikalisches Verhalten direkt aus Engineering-Eingaben vorherzusagen - Geometrie, Materialeigenschaften, Prozessparameter. Ihr Aufbau erfordert tiefe Domänenexpertise und fortschrittliche Machine-Learning-Fähigkeiten, die Hand in Hand arbeiten. Sie sind speziell für die Physik, Geometrie und Komplexität einer bestimmten Engineering-Domäne gebaut.
In den vergangenen 2 Jahren haben wir intensiv investiert, um den neuen Cadmould AI Solver zu entwickeln - das erste LEM fuer den Kunststoffspritzguss.
Unsere Forschung zeigt, dass er die gleichen hochpräzisen Ergebnisse wie unser klassischer numerischer Solver liefern kann - mit bis zu 1.000-facher Geschwindigkeit. Die hohen Rechenkosten fallen beim Training an, nicht bei der Inferenz. Die Workflows der Zukunft werden LLMs und LEMs kombinieren. LLMs zum Planen und Orchestrieren; LEMs zur Vorhersage der Physik. Komplementäre Fähigkeiten auf gemeinsamer Infrastruktur. Beide sind GPU-nativ.
Das bedeutet, dass Sie statt 5-20 Simulationen über Nacht jetzt 5.000-20.000 durchführen können. Plötzlich werden Fragen, die zuvor rechnerisch nicht zu erkunden waren, zugänglich - sogar automatisierbar. Designräume, die nie erforscht wurden, werden erforschbar. Nichtlineare Effekte werden analysierbar. Kombinatorisch herausfordernde Themen wie die Anzahl und Position der Anschnittpunkte, das Timing der kaskadischen Einspritzung, die geometrische Variation der Kühlkanäle usw. werden erstmals gründlich erforschbar und damit optimierbar.
Was sich ändert
Wenn Simulationsvor- und -nachbereitung durch Agenten automatisiert werden und die Simulationsausführung durch LEMs nahezu instantan wird, verändert sich die Rolle der Simulation in der Produktentwicklung auf eine Weise, die sich über die gesamte Wertschöpfungskette auswirkt.
Deutlich größere Suchräume
Heute neigen Ingenieure dazu, alternative Designs einzeln zu erkunden, oft 20 oder weniger Varianten. Stellen Sie sich jetzt vor, Sie könnten stattdessen Zehntausende von Simulationen über Nacht durchführen, bei vergleichbaren Rechenkosten. Die Chancen, eine überlegene Nadel-im-Heuhaufen-Lösung zu finden, steigen dramatisch. Endlich kann der Computer automatisch kombinatorisch anspruchsvolle Designvariablen wie Anzahl, Position und Timing der Anschnitte erkunden. Der Umfang dessen, was Sie wirklich optimieren können, steigt dramatisch.
Simulation rückt tiefer in den Designprozess
Heute ist Simulation ein Schritt, der oft erst stattfindet, nachdem das grundlegende Design weitgehend fertiggestellt ist. Wenn Ergebnisse in Sekunden vorliegen, kann Simulation nahezu in Echtzeit Feedback während des initialen Designs liefern. Dies führt zu besser informierten frühen Entscheidungen. Die vertraute Iteration zwischen Designer und Werkzeugingenieur - Modell senden, auf Analyse warten, Bericht erstellen, Änderungen verhandeln und wiederholen - komprimiert sich dramatisch oder verschwindet vollständig.
Institutionelles Wissen bleibt - und wächst
Eine Generation erfahrener Ingenieure geht in den Ruhestand. Weniger Kunststoffingenieure treten in den Arbeitsmarkt ein. Dies führt zu einem Verlust institutionellen Wissens und Erfahrung, der mit herkömmlichen Workflows nicht zu kompensieren ist. Weniger Menschen werden mehr in kürzerer Zeit leisten müssen. Agentische LEM-Systeme können Teil der Lösung sein. Sie können Routineaufgaben automatisieren - gestützt auf Simulationshistorie, Materialdatenbanken und Designrichtlinien - und institutionelles Wissen kodifizieren, bevor es das Unternehmen verlässt. Und während sie digitalisieren, was zuvor über die Organisation verstreut war, bauen sie das Datenfundament auf, das LEMs speist und sie mit der Zeit leistungsfähiger macht.
Vorreiter geben das Tempo vor
Wenn ein Wettbewerber an einem einzigen Tag Zehntausende von Designvarianten schnell testen kann, bevor er sich für Stahl entscheidet, komprimiert er Zeitpläne, reduziert Ausschuss und bringt bessere Produkte schneller auf den Markt. Dieser Vorteil potenziert sich: Jeder Designzyklus generiert Daten; mehr Daten verbessern die Modelle; bessere Modelle treiben den nächsten Zyklus weiter. Unternehmen, die jetzt damit beginnen, dieses Schwungrad aufzubauen, werden nicht nur schneller sein - sie werden beschleunigen, während andere noch aufholen.
Wo wir stehen
SIMCON entwickelt seit über dreissig Jahren Spritzgusssimulationssoftware. Wir verfügen über bewährte, funktionsvollständige, klassische Simulationstechnologie in Industriequalität. Und in Zusammenarbeit mit Emmi AI, Spezialisten für LEM-Architektur und -Training, haben wir unsere tiefe Domänenexpertise genutzt, um ein Large Engineering Model zu entwickeln, trainiert auf SIMCONs proprietären Daten. Frühe Benchmarks zeigen Beschleunigungen von 500-1.000x bei vergleichbarer Genauigkeit für Standard-Füllszenarien. Mit jedem Trainingslauf entwickeln sich Modellumfang und -fähigkeit weiter und verbessern sich.
Wir sehen die Konvergenz von agentischer Workflow-Automatisierung, domänenspezifischen Large Engineering Models und einer guten Datenstrategie als das Fundament für das, was als Nächstes kommt. Die Orchestrierung, die Geschwindigkeit und die physikalische Ground Truth - jedes verstärkt das andere.
Wir laden Ingenieure, Forscher und Technologiepartner ein, unsere Forschungsvorschau zu erkunden, die kostenlos auf unserer Homepage verfügbar ist, die Ergebnisse auf Herz und Nieren zu prüfen und mit uns zu bauen. Dies ist erst der Anfang. Die Werkzeuge für eine neue Ära des Engineerings im Spritzguss nehmen Gestalt an. Seien Sie die Ersten, die sie einsetzen.
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