TechnikSimulation

Booster für Entwicklungsprozesse

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Christoph Hammerschmidt

Christoph Hammerschmidt

freier Journalist

Immer schneller, immer wirtschaftlicher, immer komplexer: So lauten die Anforderungen an Entwicklungsabteilungen im Maschinenbau. Um sie zu meistern, setzen Entwickler zunehmend auf Computersimulation.

30. April 2015

Mit dröhnendem Motor arbeitet sich der Radlader aus der Baugrube. Vibrationen und Geländeunebenheiten können den Führerstand so stark in Schwingungen versetzen, dass die Bedienbarkeit nicht mehr gegeben ist. Dann müssen Federung und Motoraufhängung verändert werden. Was früher in langen Testreihen mit teuren Prototypen ermittelt wurde, lässt sich heute binnen Stunden auf dem Computer darstellen. Simulationsmodelle gibt es für immer mehr Anwendungsbereiche. »Im Grunde kann man alle Vorgänge abbilden«, bringt es Andreas Uhlig auf den Punkt. Uhlig ist Geschäftsführer der ITI GmbH aus Dresden, Hersteller der Softwareplattform »SimulationX« und mit Computersimulation bestens vertraut.

Aktuelle Programme imitieren die physikalischen Komponenten eines Produkts nicht mehr nur jede für sich, vielmehr wird das dynamische Zusammenspiel physikalischer Größen und ganzer Baugruppen selbst Gegenstand der Simulation mit dem Ziel, einzelne Komponenten perfekt aufeinander abzustimmen. Multiphysics-Simulation erfasst Mechanik, Hydraulik und Thermodynamik mit ihren Wechselwirkungen auf einer gemeinsamen Plattform und wird damit zur Nahtstelle verschiedener Ingenieurdisziplinen. Die Unternehmens-IT ist gefordert, die Simulation sowohl daten- als auch prozessseitig in vorhandene Product-Lifecycle-Management (PLM)- und Versionsmanagementsysteme zu integrieren.

Ein starkes Motiv für die Konstruktion am Rechner sind die Kosten: Jeder in der Computernachbildung aufgedeckte Planungsfehler spart Geld. ITI-Manager Uhlig nennt als Beispiel den Fall eines Herstellers von Steuerungsanlagen. Er setzte Simulationssoftware bereits in der Konzeptphase ein. Mit dem Ergebnis, auf den Bau mehrerer Motor-Prototypen verzichten und rund 15.000 Euro in einem einzigen Projekt einsparen zu können.

Am Lenkrad drehen, den Innenspiegel verstellen, Licht und Schatten auf der Fahrzeugoberfläche begutachten, sogar Spiegelungen der Karosserie im Außenspiegel betrachten – dies alles könnten Ingenieure und Designer von Volkswagen im virtuellen dreidimensionalen Raum ausprobieren, ohne ein Stück Metall anzufassen, berichtet das Fachportal »speedheads«. Mit Echtzeit-»Ray Tracing« stellt die VW-Kreativabteilung 3D-Objekte dar, simuliert, bewegt und verändert – direkt, interaktiv und ohne Verzögerung. Der Rechenaufwand lohnt sich. Er macht die Produktentwicklung um bis zu 30 Prozent billiger und schneller.

Kostensenkungen sind ein Aspekt, Einsparungen auf der Zeitachse ein zweiter, denn das Testen virtueller Prototypen geht schneller als Bau und Erprobung realer Prototypen. Simulation ist darum eine gefragte Softwaresparte; die Branche macht laut Beratungsunternehmen CimDATA weltweit einen Umsatz von vier Milliarden Dollar und wächst mit 14 Prozent im Jahr. Fachkräfte sind gesucht, der Bedarf schlägt sich mittlerweile auch in der Ingenieurausbildung nieder. So hat etwa die Hochschule Coburg einen Masterstudiengang für Simulation aufgelegt. »Interesse zeigt besonders der Automobilbau«, berichtet Professor Conrad Wolf, Leiter des neuen Studiengangs. Doch wolle die Hochschule den Studiengang nicht an eine Branche binden, denn die Fachleute würden in vielen Industriezweigen gesucht, von Halbleitertechnik über Maschinenbau bis zu Elektronik. »Die Zahl der Stellenausschreibungen steigt«, so Wolf, »Absolventen bieten sich in einer Vielzahl von Bereichen beste Chancen«.

Ausgabe 2015/01

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