1. Einleitung

Eine immer wiederkehrende Frage ist diejenige nach der richtigen Hardware für eine neue CAD Workstation. Dieser Artikel soll eine Hilfestellung bei der Auswahl der benötigten Komponenten bieten, (fast) ohne sich auf spezifische Produkte zu beziehen, die zum Zeitpunkt des Verfassens schon beinahe wieder veraltet sind.

2. Grundsätzliches

Wir empfehlen immer die Verwendung eines Markenprodukts. Im Supportfall ist es ohne Herstellersupport oft sehr schwierig, ohne ein ganzes Sammelsurium von Ersatzkomponenten zu Testzwecken, eine saubere Diagnose zu stellen. Der allfällige Mehrpreis eines Markenprodukts ist im Problemfall schnell erwirtschaftet, wenn man eine langwierige Problemsuche auf den Hersteller abwälzen kann, der im Idealfall einen Garantie-Service vor Ort bietet.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, dass alle Komponenten in genau dieser Konfiguration getestet und zertifiziert wurden. Daraus ergibt sich auch die Empfehlung in der "Workstation" Klasse der jeweiligen Hersteller zu suchen, da in der Regel nur hier die entsprechenden Grafikkarten von Haus aus verbaut sind, womit keine Kompatibilitätsprobleme zu erwarten sind.

3. Komponentenauswahl

3.1 CPU

Viele Vorgänge in parametrischen CAD-Applikationen wie SOLIDWORKS werden seriell abgearbeitet und profitieren generell mehr von höheren Taktraten als von sehr vielen Kernen. Die Investition in einen 8- oder 10-Core-Prozessor mit 5.x GHz Taktfrequenz ist also sinnvoller als in einen 16-Core-Prozessor, der aus thermischen Gründen auf 3 GHz begrenzt ist, wobei sich diese Aussage bei den Ultra 9-Prozessoren mit 24 Kernen und 5 GHz Taktfrequenz etwas relativiert. Wo immer möglich, wird SOLIDWORKS mehrere Kerne nutzen und auslasten. Dies ist z. B. bei der Berechnung von mehreren Zeichnungsansichten oder dem Neuaufbau von Baugruppenkomponenten der Fall. Die immer mal wiederkehrende Aussage, dass SOLIDWORKS mehrere CPU-Kerne nicht unterstützt, stimmt definitiv nicht, allerdings wird der Featurebaum eines Einzelteils zwangsläufig seriell abgearbeitet, da die einzelnen Features aufeinander aufbauen.

Einige Anwendungen im SOLIDWORKS Umfeld profitieren stark von einer hohen Parallelisierung. Dies wären z. B. das Rendern von photorealistischen Grafiken oder Simulationsaufgaben. Wird eine Workstation hauptsächlich für diese Zwecke verwendet, kann eine 10- oder 12-Kern CPU durchaus Sinn machen. 

Intel Core oder Xeon:
Xeon-Prozessoren der Workstation-Klasse (Xeon W) bieten vor allem mehr Speicherkanäle, eine höhere maximale RAM-Kapazität und mehr PCIe-Lanes für mehrere Grafikkarten oder NVMe-Laufwerke. Beim Takt liegen sie hingegen meist nicht über den Core-Ultra-Topmodellen. Gerade für die überwiegend seriell arbeitende CAD-Modellierung ist ein hoch taktender Core Ultra daher oft gleichwertig oder sogar schneller.
ECC-Arbeitsspeicher (automatische Fehlerkorrektur) ist heute nicht mehr Xeon-exklusiv. Auch aktuelle Core-Ultra-Prozessoren unterstützen ECC in Verbindung mit Workstation-Chipsätzen wie dem Intel W880, z. B. in der HP Z2 G1i.
Vom Preis-Leistungs-Verhältnis her steht für typische SOLIDWORKS-Anwendungen ein Core Ultra 7 oder Ultra 9 in der Regel besser da als ein Xeon-System. Ein Xeon lohnt sich vor allem bei sehr grossem Speicherbedarf (deutlich über 128 GB), bei mehreren leistungsstarken GPUs oder bei stark parallelisierten Simulations- und Renderaufgaben.
Systeme mit mehreren CPUs (Dual-Socket) sind nur mit bestimmten Xeon-Modellen möglich und kommen nur in High-End-Workstations vor. Für CAD bringen sie kaum Vorteile.

3.2 RAM

Beim Arbeitsspeicher gilt: „Viel hilft nicht immer viel“.
Ein System mit 128 GB RAM läuft nicht schneller als eines mit 32 GB RAM, sofern die 32 GB nicht ausgelastet werden. Problematisch wird es nur, wenn zu wenig Arbeitsspeicher zur Verfügung steht. Dabei ist zu beachten, dass sich z. B. der Speicherverbrauch einer vollständig geladenen Baugruppe immer aus der Baugruppe und der Summe aller Einzelteile zusammensetzt. Ausserdem werden die Dateien auf dem Datenträger in komprimierter Form gespeichert, sodass das Dokument im Arbeitsspeicher deutlich mehr Platz belegen kann als auf der Festplatte.

Aktuell empfehlen wir, ein CAD-System mit 64 GB RAM auszustatten. Diese Grösse wird nach aktuellem Stand das meiste abdecken, was benötigt wird. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass ab 32 GB gearbeitet werden kann und mit 64 GB ist man für alltägliche CAD-Arbeiten gut gerüstet. Sollen sehr grosse Modelle oder sehr grosse Fremddatenimports durchgeführt werden, empfiehlt sich, das System mit 128 GB oder mehr auszurüsten, dies dürfte aber nur in Ausnahmefällen nötig sein.
Mit der aktuellen Kostenexplosion im Speicherbereich kann auch eine Zwischengrösse wie z.B. 48GB (2x24GB oder 2x16 und 2x8GB) einen wirtschaftlich sinnvollen Mittelweg darstellen.
Folgende Tabelle zeigt die empfohlene RAM-Ausrüstung nach Use Case :

3.3 Grafikkarte

Bei der Auswahl der Grafikkarte ist es wichtig, eine zertifizierte Karte zu verwenden. Nur so kann im Supportfall auf den Softwarehersteller zurückgegriffen werden. Bei Stabilitäts- oder Grafikproblemen im Zusammenhang mit einer Spielekarte steht man ohne Herstellersupport da und die Ersparnis beim Kauf löst sich bei der Fehlersuche in Luft auf. Darüber hinaus sind professionelle OpenGL-Karten deutlich leistungsfähiger als Gaming-Karten, wenn es um die Berechnung komplexer Wireframe-Ansichten (die für die Darstellung von Kanten benötigt werden) oder die Beschleunigung mehrerer Fenster geht. Seit SOLIDWORKS 2019 steht eine neue Grafikpipeline zur Verfügung, die die Grafikkarte deutlich besser ausnutzt. Diese Funktion sollte nur mit professionellen Grafikkarten aktiviert werden.

Ob AMD- oder NVIDIA-Karten eingesetzt werden, hängt von den persönlichen Präferenzen ab (GPU-Rendering in Visualize wird heute auch mit AMD-Karten unterstützt). Im Supportalltag hat sich bei uns gezeigt, dass AMD bei der Treiberqualität etwas hinter NVIDIA anzusiedeln ist, obschon die Hardware sehr potent ist.

Zur Ausbaustufe der jeweiligen Grafikkartengeneration, aktuell bei NVIDIA

• Blackwell (RTX Pro x000)
• Ada Lovelace (RTXx000 Ada)

gibt es Folgendes zu beachten:

Für den Grossteil der Anwendungen im SOLIDWORKS Umfeld leistet schon die 1000er Serie gute Dienste (ältere Tests haben ergeben, dass eine NVIDIA P1000 in etwa auf dem Niveau einer Quadro K4200 liegt).
Die Empfehlung geht für die klassische Anwendung im Maschinenbau in Richtung »Mainstream«. Bei NVIDIA ist dies die 2000er Serie (also aktuell RTX PRO 2000/ RTX 2000 Ada).
Wer gerne noch etwas „Luft“ hat, kann eine Klasse höher auf die 4000er Serie gehen.
Alles darüber rechnet sich vom finanziellen Aufwand her selten, zumal SOLIDWORKS kaum von der Mehrleistung profitiert. Eine Ausnahme bilden hier wieder grosse Renderings mit Visualize. Hier kann eine oder sogar zwei Karten aus der 5000er Serie nochmal eine deutliche Zeitersparnis bringen. Wie hoch der monetäre Wert dieser Ersparnis ist, muss abgewogen werden.
NVIDIA hat in der Generation (Ampere) den Brand „Quadro“ bei der professionellen Grafikkarten gestrichen. Die korrekte Produktbezeichnung lautet also z. B. NVIDIA RTX PRO 4000. Unbedingt zu vermeiden ist die Verwechslung mit der Geforce RTX-Serie aus dem Gaming-Bereich (z. B. Geforce RTX 3060).

Für AMD FirePro / RadeonPro gelten im Grundsatz ähnliche Voraussetzungeetreibssystemn in Bezug auf die Klassen der jeweiligen Generation.

3.4 Festplatten

Bei den Festplatten werden SSD Speicher ab 512GB empfohlen. Je nachdem wo und wie die CAD Daten gespeichert (lokal oder auf einem Netzlaufwerk)  bzw. gechached (lokale PDM Ansicht) werden, kann die nötige Grösse variieren. Die Anbindung über NVMe ist heute Stand der Technik, SATA SSDs sollten bei neuen Systemen nicht mehr in Betracht gezogen werden.

Ein Hinweis noch zur Auslagerungsdatei: Gerade z. B. beim Import von grösseren Fremddaten kann die Auslagerungsdatei zwischenzeitlich signifikant wachsen (es wurden schon >100 GB beobachtet). Dies führt zum einen zur Empfehlung die Grösse der Auslagerungsdatei von Windows verwalten zu lassen und zum anderen darauf zu achten, dass immer eine genügende Reserve an freiem Platz auf dem Laufwerk C:\ verfügbar ist. Andernfalls kann es zu Abstürzen der Software oder gar des Betriebssystems kommen.

3.5 Monitor

Bei Displaygrössen < 30" empfehlen wir, auf eine 4k bzw. QFHD (3.840 x 2.160) Auflösung zu verzichten. Hier kann es zu unschönen Skalierungseffekten kommen, wenn die Bildschirmskalierung auf 150% oder gar 200% gestellt wird.
Leider ist auch bei weitem noch nicht jede(s) Applikation oder Addon „DPI-Aware“ und durch eine hohe Skalierungseinstellung wird der Platzvorteil der höheren Auflösung wieder aufgefressen.

3.6 Dockingstations

Bei der Auswahl einer Docking-Lösung ist etwas Aufmerksamkeit erforderlich. Einfache USB-C-Docks (DisplayPort Alt Mode) teilen die verfügbare Bandbreite zwischen Bildsignal und USB-Daten auf. Werden mehrere externe Monitore mit hoher Auflösung angeschlossen, stossen diese Docks schnell an ihre Grenzen, was sich in reduzierter Auflösung oder Bildwiederholrate oder gar schwarzen oder flackernden Bildschirmen äussert.
Docks mit Thunderbolt 4 oder 5 bieten deutlich mehr Reserven und sind vorzuziehen. Voraussetzung ist, dass auch das Notebook über einen entsprechenden Thunderbolt-Anschluss verfügt.
Von DisplayLink-Docks ist für CAD-Anwendungen abzuraten, da das Bild per Software komprimiert wird und nicht direkt über die Grafikkarte ausgegeben wird.

4. Beispiel Konfiguration HP

Um doch eine konkrete Angabe zu einer aktuellen Systemkonfiguration zu machen, finden Sie hier noch jeweils eine „vernünftig dimensionierte“ stationäre und eine mobile Workstationkonfiguration. Die Konfigurationsoptionen werden sich bei den anderen Herstellern wie Dell oder Lenovo nur marginal unterscheiden.

4.1 Desktop

HP Z2 G1i

• Intel® Core™ Ultra 9 Processor 285  (24C 1.9- 5.4 Ghz)
• 64 GB RAM
• NVIDIA RTX Pro 2000 oder RTX Pro 4000
• 1TB NVMe TurboDrive

4.2 Mobil

HP ZBook X G2i

• 16" Display (1920 x 1200)
• Core Core Ultra 7 366H (16C max Turbo 4.9 Ghz)
• 64 GB RAM (48GB ebenfalls erhältlich)
• NVIDIA RTX PRO 2000 oder RTX PRO 3000
• 1 TB NVMe TurboDrive