Simulation

Multidisziplinäre Optimierung verändert Fahrzeugentwicklung

Seite: 3/4

Firmen zum Thema

„Um die mit einer fortschrittlicher Systemmodellierung verbundene Komplexität beherrschen zu können ist die sichere Handhabung der Modellarchitektur, des anwendungsübergreifenden dynamischen Verhaltens und der Verbindung von Modell, Simulation und Systemtechnik erforderlich,“ sagt Dr. Emmanuel Arnoux, Experte für Systemsimulation, ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) und autonomes Fahren bei Renault. „Das ist der Grund, warum Systemsimulationssoftware zukünftig zu einer absoluten Notwendigkeit wird.“

Mehr Software-Code im Auto als im Kampfjet

Angesichts der steigenden Bedeutung von Fahrerassistenzsystemen, steigt auch der Einsatz von Software-Komponenten. In welcher Weise, das verdeutlichen gigantische Zahlen: Während die Software des Mars Curiosity Rover aus „lediglich“ 5 Mio. Zeilen Code bestand, waren es beim kleinen Elektroauto Chevy Volt schon 10 Mio., beim Kampfjet F-35 24 Mio., bei einem modernen High-end-Fahrzeug allerdings 100 Mio. Zeilen. Hinzu kommt, dass diese Software sicher sein muss. Dafür stellen Unternehmen wie Ansys nach ISO 26262 zertifizierte Codegeneratoren zur Verfügung, damit die Entwickler sicherstellen können, dass ihre generierten Embedded-Software-Applikationen die für die Automobilindustrie strengen Sicherheitsvorgaben erfüllen.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 9 Bildern

Doch nicht nur die verschiedenen Disziplinen müssen zusammenarbeiten; auch alle Entwicklungsbereiche wie Fahrwerk, Elektrik, Antriebsstrang und Karosserie sind eng miteinander vernetzt und nutzen die gleichen Datenmodelle. Wiesen die Komponenten in physischen Prototypen früher unterschiedliche Entwicklungsgrade auf, so können mit der Erstellung virtueller Prototypen die Entwicklungsstände abgestimmt werden. Ist dann ein physischer Prototyp nötig, haben alle Komponenten die gleiche Entwicklungsreife. Bei Audi wurde zum Beispiel die Entwicklung des A4 maßgeblich durch virtuelle Methoden und Simulation bestimmt. Durch die hohe Produktreife konnten physische Prototypen minimiert werden. Zudem ist man dort sicher, dass eine Optimierung dieser Prozesse die Wettbewerbsfähigkeit in der Automobilindustrie steigern kann.

Leichtbaupotenziale dank multidisziplinärer Optimierung

Ein weiteres Beispiel für multidisziplinäre Optimierung ist das Gewicht beziehungsweise die Gewichtsreduktion. Seit September 2014 gilt in Europa die Norm Euro 6, die Grenzwerte für den Ausstoß von Kohlenmonoxid (CO), Stickstoffoxiden (NOx), Kohlenwasserstoffe (HC) und Partikel festlegt. Zudem haben die EU-Länder CO2-Grenzwerte beschlossen, sodass beispielsweise bis 2020 95 % aller neuen PKW maximal 95 g CO2 pro Kilometer ausstoßen dürfen; heute sind es noch 130 g. Die Autos müssen also weniger Kraftstoff verbrauchen, und hierbei spielt Leichtbau eine große Rolle. Doch so einfach ist das nicht, denn trotz weniger Gewicht muss der Komfort und das Fahrverfahren stimmen sowie die Crashsicherheit den Anforderungen genügen. Zu Ergebnissen kann man hier nur gelangen, wenn die unterschiedlichen Disziplinen, wie Schwingungsauslegung, Berechnung der Steifigkeit, Blechumformung und Akustiksimulation, in einem Team zusammenarbeiten.

Möglichst früh in der Entwicklungsphase und mit CAE-Methoden lässt sich das Optimierungspotenzial am besten umsetzen. In Betracht gezogen werden müssen die Geometrie, der zur Verfügung stehende Bauraum, Lastkollektive, das Material und die Fertigungsverfahren. Es genügt also nicht, einfach nur die Konstruktion zu verändern – auch wenn die Konstrukteure bereits in dieser Phase Simulationswerkzeuge einsetzen können. Zusätzlich muss er sich mit einem CAE-Ingenieur abstimmen, der die ideale Formgebung rein aus der Funktion heraus vorgibt. Nur gemeinsam kann schließlich ein optimales Ergebnis erreicht werden: Das kann einfach ein leichteres Bauteil sein, oder das Bauteil erhält noch weitere Funktionen, sodass die übergeordnete Baugruppe weniger Gewicht aufweist. CAE nimmt dabei eine strategieunterstützende Rolle ein

(ID:43504181)

Über den Autor

 Stefanie Michel

Stefanie Michel

Journalist, MM MaschinenMarkt