Alibre Design bringt eine umfangreiche Materialbibliothek mit. Für Masse und Schwerpunkt reicht sie aus, für viele Berechnungen jedoch nicht: In der mitgelieferten Bibliothek ist bei den meisten Werkstoffen nur die Dichte hinterlegt, alle übrigen Eigenschaften sind leer. Wer mit eigenen Legierungen arbeitet oder Werte für Festigkeits- und Wärme-Betrachtungen braucht, muss die Daten selbst pflegen.
Dieser Beitrag zeigt, wie Materialdaten in Alibre aufgebaut sind, wie sich eigene Werkstoffe mit dem kostenlosen MTL-Editor anlegen lassen, welche Eigenschaft wofür gebraucht wird und worauf bei der Datenqualität zu achten ist.
Wie Alibre Design Materialdaten speichert
Alibre legt Werkstoffe in einer eigenen Material-Datei im Format .mtl ab. Diese Datei ist im Kern eine lesbare XML-Struktur, in Ordner gegliedert; jeder Ordner enthält einzelne Materialien. Die mitgelieferte Bibliothek umfasst 139 Werkstoffe in 15 Ordnern:
| Ordner | Werkstoffe | Ordner | Werkstoffe |
|---|---|---|---|
| 3D-Druck | 4 | Nichteisenmetalle | 10 |
| Aluminium | 10 | Nitrierstahl | 5 |
| Induktionsstahl | 20 | Stahl nichtrostend | 7 |
| Elastomere | 7 | Stahl unlegiert | 8 |
| Einsatzstahl | 13 | Thermoplaste | 13 |
| Holz | 10 | Verbundwerkstoffe | 9 |
| Kaltarbeitstahl | 9 | Vergütungsstahl | 10 |
| Polymer | 4 |
Jeder Werkstoff speichert neben Name, interner ID und Schraffurmuster eine Reihe physikalischer, elektrischer und thermischer Eigenschaften. Die folgende Übersicht zeigt die Felder mit Einheit und ihren Befüllungsstand in der Standard-Bibliothek:
| Eigenschaft | Gruppe | Einheit | Standard-Bibliothek |
|---|---|---|---|
| Dichte | physikalisch | kg/m³ | gefüllt |
| Härte (Brinell) | physikalisch | HB | leer |
| Zugfestigkeit Rm | physikalisch | MPa | leer |
| Streckgrenze Rp0,2 | physikalisch | MPa | leer |
| Elastizitätsmodul | physikalisch | GPa | leer |
| Querkontraktionszahl ν | physikalisch | – | leer |
| Schubmodul G | physikalisch | GPa | leer |
| Scherfestigkeit | physikalisch | MPa | leer |
| Spezifischer Widerstand | elektrisch | Ω·m | leer |
| Wärmeausdehnung (CTE) | thermisch | µm/(m·K) | leer |
| Spezifische Wärmekapazität | thermisch | J/(kg·K) | leer |
| Wärmeleitfähigkeit | thermisch | W/(m·K) | leer |
Die Konsequenz ist wichtig und wird oft übersehen: Da außer der Dichte praktisch alle Felder leer sind, lässt sich die Standard-Bibliothek für FEM-Simulationen in Alibre nicht unmittelbar verwenden. Genau das Nachpflegen dieser Werte ist der eigentliche Mehrwert eines Material-Editors.
Das Schraffurmuster (z. B. ISO_STEEL, ISO_ALUM, ANSI32) steuert die Darstellung des Werkstoffs in technischen Schnittzeichnungen. Es hat keinen Einfluss auf Berechnungen, sollte aber zum Werkstofftyp passen.
Eigenen Werkstoff anlegen: der MTL-Editor
Materialdaten lassen sich direkt in Alibre eintragen. Für umfangreichere Pflege, für firmen-spezifische Bibliotheken oder für die Weitergabe an mehrere Arbeitsplätze ist ein eigenständiges Werkzeug praktischer. Der MTL-Editor von O-Punkt CAD ist eine einzelne HTML-Datei, die in jedem modernen Browser ohne Installation und ohne Internetverbindung läuft. Alle Daten bleiben dabei lokal auf dem eigenen Rechner.
Der typische Ablauf:
| Schritt | Vorgehen |
|---|---|
| 1 | MTL-Editor herunterladen und per Doppelklick im Browser öffnen |
| 2 | Vorhandene .mtl-Datei laden (Drag & Drop oder Dateiauswahl) oder eine neue Bibliothek anlegen |
| 3 | Ordner in der Seitenleiste wählen, Werkstoff auswählen oder neu hinzufügen |
| 4 | Eigenschaften eintragen: Dichte, E-Modul, Querkontraktionszahl, Streckgrenze, Zugfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität, Wärmeausdehnung |
| 5 | Datei exportieren, die fertige .mtl wird heruntergeladen |
| 6 | Datei in den Alibre-Materialordner kopieren: C:\ProgramData\Alibre Design\System Files\Materials |
| 7 | Alibre starten, der Werkstoff steht in der Materialauswahl bereit |
Der Editor prüft Eingaben unmittelbar, unterstützt Suche und Sortierung über die gesamte Bibliothek und arbeitet mit allen Alibre-Editionen (Atom3D, Pro, Expert). Den Editor selbst erreichst du über den Download-Button oben.
Mehrere .mtl-Dateien in diesem Ordner lädt Alibre parallel als eigene Bibliotheken. Eine selbst gepflegte Bibliothek lässt sich dort also zusätzlich ablegen, ohne die Standard-Bibliothek zu überschreiben. Der Ordner ProgramData ist unter Windows standardmäßig ausgeblendet; er wird über die Explorer-Adresszeile oder über eingeblendete versteckte Ordner erreicht. Vor einer Änderung an der Standard-Bibliothek empfiehlt sich eine Sicherungskopie der betroffenen .mtl-Datei.
Welche Eigenschaft wofür gebraucht wird
Nicht jede Eigenschaft ist für jede Aufgabe nötig. Welche Felder gefüllt sein müssen, hängt davon ab, was Alibre berechnen soll:
| Aufgabe | Benötigte Eigenschaften |
|---|---|
| Masse, Gewicht, Schwerpunkt | Dichte |
| Statik / FEM (lineare Spannungsanalyse) | Elastizitätsmodul, Querkontraktionszahl; zur Bewertung Streckgrenze und Zugfestigkeit |
| Thermische Betrachtung | Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität, Wärmeausdehnung |
| Schraffur in Zeichnungen | Schraffurmuster (keine Berechnungsgröße) |
Zwischen Elastizitätsmodul, Querkontraktionszahl und Schubmodul besteht bei isotropen Werkstoffen ein fester Zusammenhang:
G = E / (2 (1 + ν))
Für Stahl mit E = 210 GPa und ν = 0,30 ergibt sich daraus G ≈ 80,8 GPa. Wer den Schubmodul nicht aus einer belastbaren Quelle hat, kann ihn so berechnen – aber nur für isotrope Werkstoffe. Bei Holz, Faserverbunden oder anderen anisotropen Materialien gilt diese Formel nicht; hier sind richtungsabhängige Kennwerte nach der jeweiligen Norm (z. B. EN 338 für Bauholz, EN 14080 für Brettschichtholz) erforderlich.
Ein häufiger Fehler liegt bei den Einheiten. Der Elastizitätsmodul wird in der Alibre-Materialdatei in GPa geführt, Festigkeiten dagegen in MPa (1 GPa = 1000 MPa). Eine Verwechslung verschiebt das Ergebnis um den Faktor 1000. Vor dem Übernehmen lohnt der kurze Plausibilitäts-Check: Baustahl hat rund 210 GPa E-Modul, nicht 210 MPa.
Datenqualität: worauf zu achten ist
Materialdaten sind nur so gut wie ihre Quelle. Drei Punkte sind in der Praxis relevant:
Erstens die Herkunft. Werte sollten aus Werkstoffnormen, Datenblättern des Herstellers oder anerkannten Tabellenwerken stammen und mit Quelle dokumentiert werden. Aus zweiter Hand übernommene oder automatisiert erzeugte Datensätze enthalten erfahrungsgemäß Fehler, die sich später schwer zurückverfolgen lassen.
Zweitens berechnete gegenüber gemessenen Werten. Ein über G = E / (2 (1 + ν)) berechneter Schubmodul ist für isotrope Metalle zulässig, für anisotrope Werkstoffe nicht. Wer Datensätze übernimmt, in denen solche Werte flächig berechnet wurden, sollte das wissen und prüfen.
Drittens die Werkstoffbezeichnung. Norm-Kurznamen und Werkstoffnummern müssen zusammenpassen. Beispiel: S235JR trägt nach EN 10025-2 die Werkstoffnummer 1.0038. Ältere Quellen ordnen 1.0038 noch der Altbezeichnung RSt37-2 zu. Beides ist im jeweiligen Kontext korrekt, kann aber bei unkritischer Übernahme zu Widersprüchen führen.
Für sicherheitskritische Konstruktionen gilt unabhängig vom Werkzeug: Eingangswerte und Berechnungsergebnisse sind gegenzuprüfen. Der MTL-Editor wird ohne Gewährleistung bereitgestellt.
Tool und Quelle
Der MTL-Editor steht kostenlos für die Alibre-Anwender-Community bereit. Pflege und Weiterentwicklung erfolgen in Eigenregie der O-Punkt CAD GmbH; Rückmeldungen sind willkommen.
- Tool-Seite und ausführliche Hilfe: alibre.info/ressourcen/community-tools/mtl-editor
- Direkter Download: mtl-editor.html
Quelle: O-Punkt CAD GmbH, MTL-Editor für Alibre Design (Community-Tool), abrufbar unter alibre.info/ressourcen/community-tools/mtl-editor/.