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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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