Welche Rolle spielt Cloud-Computing bei FEM-Berechnungen?

Michael · 11 Aug. 2026

Cloud-Computing spielt bei FEM-Berechnungen eine zunehmend zentrale Rolle: Es ermöglicht Ingenieuren, rechenintensive Simulationen auf externen Hochleistungsrechnern auszuführen, ohne in eigene Hardware investieren zu müssen. Besonders für Unternehmen mit schwankender Projektauslastung oder großen Modellen bietet die Cloud einen echten Leistungsgewinn. Die folgenden Abschnitte beleuchten die technischen Grundlagen, die Wirtschaftlichkeit und die praktischen Hürden beim Einsatz von cloudbasierter FEM.

Welche Vorteile bietet Cloud-Computing gegenüber lokaler FEM-Hardware?

Cloud-Computing für FEM-Berechnungen bietet gegenüber lokaler Hardware vor allem drei Vorteile: nahezu unbegrenzte Rechenkapazität auf Abruf, keine Investitionskosten für eigene Server und die Möglichkeit, Simulationen parallel auf mehreren Instanzen auszuführen. Für technische Projektleiter bedeutet das kürzere Durchlaufzeiten bei komplexen Strukturanalysen.

Lokale Workstations und On-Premise-Cluster stoßen bei großen FEM-Modellen schnell an ihre Grenzen, sei es bei Kernanzahl, RAM oder Speicherplatz. Cloud-Anbieter stellen dagegen Konfigurationen bereit, die sich innerhalb von Minuten skalieren lassen. Wer ein Modell mit mehreren Millionen Freiheitsgraden rechnet, kann eine Instanz mit 64 oder 128 Kernen buchen, die Berechnung starten und danach wieder abschalten.

Ein weiterer Vorteil ist die geografische Flexibilität. Teams an verschiedenen Standorten können auf dieselbe Rechenumgebung zugreifen, ohne Daten per VPN oder physischem Datenträger zu übertragen. Das vereinfacht die Zusammenarbeit in verteilten Projektteams erheblich.

Auf der Kostenseite gilt: Cloud-Ressourcen werden nach tatsächlichem Verbrauch abgerechnet. Unternehmen zahlen nur für die Rechenzeit, die sie tatsächlich nutzen, anstatt Hardware vorzuhalten, die zwischen Projekten monatelang ungenutzt bleibt.

Wie funktioniert Cloud-HPC für FEM-Simulationen technisch?

Cloud-HPC für FEM-Simulationen funktioniert so: Das Berechnungsmodell wird auf eine virtuelle Maschine oder einen Cluster in der Cloud hochgeladen, dort auf einem installierten FEM-Solver ausgeführt und die Ergebnisse anschließend zurück in die lokale Umgebung übertragen. Der Prozess läuft typischerweise über gesicherte Verbindungen und spezialisierte Job-Scheduling-Systeme.

Technisch basiert Cloud-HPC auf virtualisierten Rechenknoten, die über schnelle Netzwerke miteinander verbunden sind. Für FEM-Berechnungen sind zwei Aspekte besonders relevant: die Latenz zwischen den Knoten (entscheidend bei parallelen Solver-Läufen) und der verfügbare Arbeitsspeicher pro Kern. Viele Cloud-Anbieter bieten spezialisierte HPC-Instanzen mit InfiniBand-Netzwerken an, die eine niedrige Latenz für MPI-basierte Solver gewährleisten.

Der typische Workflow sieht so aus: Das Modell wird lokal in der Preprocessing-Software aufgebaut, dann in die Cloud übertragen, dort gerechnet und die Ergebnisdateien werden anschließend lokal ausgewertet. Manche Plattformen bieten auch vollständig browserbasierte Oberflächen, bei denen Preprocessing und Postprocessing direkt in der Cloud stattfinden.

Welche FEM-Solver und Softwaretools sind Cloud-kompatibel?

Die meisten etablierten FEM-Solver sind Cloud-kompatibel, darunter ANSYS Mechanical, Abaqus, Nastran und LS-DYNA. Viele Anbieter stellen vorkonfigurierte Cloud-Images bereit, in denen die Software bereits installiert ist. Lizenzmodelle haben sich dabei von reinen Dauerlizenzmodellen hin zu nutzungsbasierten oder Burst-Lizenzen verschoben.

ANSYS bietet mit ANSYS Cloud Direct eine eigene Plattform, die direkt in die Workbench-Oberfläche integriert ist. Nutzer können Berechnungsjobs ohne manuelle Konfiguration in die Cloud auslagern. Ähnliche Ansätze verfolgen Siemens mit Simcenter sowie Dassault Systèmes mit der 3DEXPERIENCE-Plattform.

Für Unternehmen, die eigene Skripte oder ACT-Extensions in ANSYS einsetzen, ist die Cloud-Kompatibilität abhängig von der jeweiligen Konfiguration der Cloud-Umgebung. Maßgeschneiderte Erweiterungen lassen sich in der Regel auf Cloud-Instanzen übertragen, erfordern aber eine sorgfältige Abstimmung zwischen lokaler und cloudbasierter Umgebung.

Open-Source-Solver wie OpenFOAM (primär CFD, aber auch für strukturmechanische Anwendungen nutzbar) oder Code_Aster laufen ebenfalls auf Standard-Cloud-Instanzen und sind oft kostengünstiger zu betreiben, erfordern jedoch mehr Konfigurationsaufwand.

Wann lohnt sich Cloud-Computing für FEM-Projekte wirklich?

Cloud-Computing lohnt sich für FEM-Projekte, wenn die lokale Rechenkapazität regelmäßig zum Engpass wird, wenn Projekte zeitkritisch sind und parallele Berechnungsläufe benötigen, oder wenn die Auslastung stark schwankt und eine Investition in eigene Hardware wirtschaftlich nicht vertretbar ist.

Konkret rechnet sich der Cloud-Einsatz vor allem in diesen Situationen:

Großmodelle mit mehreren Millionen Elementen, die lokale RAM-Grenzen überschreiten
Parameterstudien oder Sensitivitätsanalysen, bei denen viele Varianten gleichzeitig gerechnet werden sollen
Projektspitzen, bei denen kurzfristig mehr Kapazität benötigt wird, als dauerhaft vorhanden ist
Start-ups oder mittelständische Unternehmen ohne eigene HPC-Infrastruktur

Weniger sinnvoll ist Cloud-Computing bei kleinen, schnell laufenden Modellen, bei denen der Overhead für Datentransfer und Jobkonfiguration die eigentliche Rechenzeit übersteigt. Auch bei sehr hoher und gleichmäßiger Auslastung kann ein eigener Cluster wirtschaftlicher sein, da die laufenden Cloud-Kosten bei Dauerbetrieb die Investitionskosten für Hardware übersteigen können.

Welche Datensicherheits- und Compliance-Risiken bestehen bei Cloud-FEM?

Bei cloudbasierter FEM-Berechnung bestehen Datensicherheitsrisiken vor allem in der Übertragung und Speicherung sensibler Konstruktionsdaten auf externen Servern. Für Unternehmen mit vertraulichen Bauteilgeometrien oder sicherheitsrelevanten Projekten stellt sich die Frage, welche Daten die eigene IT-Infrastruktur verlassen dürfen.

Aus Compliance-Sicht sind folgende Punkte relevant:

Datensouveränität: In welchem Land werden die Daten gespeichert und verarbeitet? EU-Datenschutzrecht gilt nicht automatisch für Server außerhalb der EU.
Vertragliche Regelungen: Verträge mit Cloud-Anbietern müssen klar regeln, wer Zugriff auf Berechnungsdaten hat und wie lange diese gespeichert werden.
Exportkontrolle: Bei Projekten mit rüstungsrelevanten oder Dual-Use-Komponenten können besondere gesetzliche Anforderungen gelten.

Viele Anbieter bieten dedizierte Cloud-Umgebungen oder Private-Cloud-Optionen an, bei denen Daten nicht auf gemeinsam genutzter Infrastruktur liegen. Für besonders sensible Projekte kann eine Hybrid-Strategie sinnvoll sein: Preprocessing und Postprocessing lokal, Berechnung auf einer zertifizierten, dedizierten Cloud-Instanz.

Unternehmen sollten ihre Cloud-FEM-Strategie mit der IT-Sicherheitsabteilung und dem Datenschutzbeauftragten abstimmen, bevor Produktionsdaten in die Cloud übertragen werden.

Wie integriert man Cloud-FEM in bestehende Engineering-Workflows?

Cloud-FEM lässt sich in bestehende Engineering-Workflows integrieren, indem man Cloud-Ressourcen als erweiterbare Rechenkapazität behandelt, die über definierte Schnittstellen angebunden wird. Der Schlüssel liegt darin, Dateiformate, Softwareversionen und Zugriffsrechte zwischen lokaler und cloudbasierter Umgebung zu synchronisieren.

In der Praxis empfiehlt sich ein schrittweiser Ansatz. Zunächst werden einzelne, gut definierte Berechnungsjobs in die Cloud ausgelagert, um Erfahrungen mit Datentransfer, Lizenzierung und Ergebnisqualität zu sammeln. Erst danach wird der Workflow systematisch erweitert.

Wichtige Integrationspunkte sind:

PDM- und PLM-Systeme: Geometriedaten sollten direkt aus dem Produktdatenmanagement in die Cloud-Umgebung übertragen werden können, ohne manuelle Zwischenschritte.
Versionskontrolle: Solver-Versionen in der Cloud müssen mit den lokal genutzten Versionen übereinstimmen, um reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten.
Ergebnismanagement: Wo werden Ergebnisdateien gespeichert, wie werden sie archiviert und wer hat Zugriff?

Für Teams, die ANSYS Workbench einsetzen, bieten ACT-Extensions die Möglichkeit, Cloud-Jobübergaben direkt in die gewohnte Oberfläche zu integrieren, ohne den Workflow grundlegend umzustellen. Das senkt die Einstiegshürde erheblich. Weitere Informationen zu den technischen Möglichkeiten finden Sie unter den Engineering-Kompetenzen von CE-SYS.

FEM-Berechnung in der Cloud: wie CE-SYS Engineering unterstützt

CE-SYS Engineering begleitet Unternehmen bei strukturmechanischen Berechnungen, bei denen Rechenkapazität, Modellkomplexität und Projektzeitplan zusammenpassen müssen. Das Leistungsangebot umfasst:

Spannungsnachweise, Verformungsanalysen und Festigkeitsberechnungen nach europäischen und internationalen Regelwerken
FEM-Berechnungen für komplexe Bauteile und Behälter unter statischer und dynamischer Belastung
Entwicklung und Einsatz von ACT-Extensions in der ANSYS Workbench, die sich auch in Cloud-Umgebungen integrieren lassen
Beratung zur sinnvollen Kombination aus lokaler Recheninfrastruktur und Cloud-HPC je nach Projektanforderung

Wenn Sie wissen möchten, wie cloudbasierte FEM-Berechnung konkret in Ihrem Projekt eingesetzt werden kann, nehmen Sie Kontakt auf und schildern Sie Ihre Aufgabenstellung. CE-SYS Engineering analysiert gemeinsam mit Ihnen, welcher Ansatz technisch und wirtschaftlich am besten passt.