CAD-Daten CAD- und CAE-Daten durchgängig nutzen

Wenn CAD- und CAE-Daten in der Berechnung und Konstruktion schnell nutzbar sind, lassen sich Optimierungsmöglichkeiten bereits in der frühen Entwicklungsphase darstellen.

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invenio AG

item Industrietechnik GmbH

TECOSIM Technische Simulation GmbH

Immer mehr Fahrzeugtypen werden in immer kürzeren Innovations- und Entwicklungszyklen auf den Markt gebracht. Zusätzlich stellen die Themen Elektrifizierung, Leichtbau und alternative Fertigungsverfahren die Entwicklungsabteilungen vor neue Herausforderungen.

Das Engineering-Unternehmen Tecosim möchte durch eine engere Verzahnung von Berechnung und Konstruktion insbesondere die frühe Entwicklungsphase und damit den Moment der Designfestlegung spürbar beschleunigen. „Hier ist die Entwicklungskomplexität besonders hoch, müssen Konstrukteure doch vielfältige Anforderungen wie Qualität, Gewicht, Steifigkeit sowie fertigungstechnische Machbarkeit oder Kosten berücksichtigen“, erläutert Tecosim-Geschäftsführer Udo Jankowski die Intention dahinter.

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Modelle besser entwickeln

Als größte Herausforderung gilt die Schaffung einer durchgängigen CAE- und CAD-Datenbearbeitung. Häufig werden CAE-Ergebnisse zur weiteren Bearbeitung in das CAD-Umfeld überführt. Umgekehrt gilt dies natürlich auch. Kommt es hier zu Medienbrüchen, gehen wichtige Modellparameter und -informationen verloren, die dann oft aufwendig nachgeführt werden müssen. Die Folge: Entwicklungsabteilungen reduzieren den Aufwand für spezifische Modellerstellungen. Das Risiko, dass wichtige Modelldetails mit Verbesserungspotential nicht ausreichend verstanden oder nicht weiter untersucht werden, steigt.

CAE- und CAD-Daten parallel bearbeiten

Tecosim setzt hier an und hat mit Tec-Concept einen Prozess zur verbesserten Analyse und Neuberechnung von virtuellen Fahrzeug- oder Modulentwürfen entwickelt. Die Methode erlaubt eine Optimierung der CAD-Struktur direkt am CAD-Modell. Es kommt zu keinen Medienbrüchen, die gesamten Berechnungsprozesse laufen im Hintergrund. Die optimierte Struktur kann auch direkt bearbeitet werden. Zusätzliche Potenziale sich in der Entwicklung befindenden Fahrzeug- oder Moduleinheiten werden aufgezeigt. Möglich wird dies durch die Verwendung parametrischer CAD-Modelle.

Plug-In erstellt parametrische CAD-Modelle

Mithilfe einer neu installierten Plug-In-Werkbank können auf gängigen CAD-Konstruktionsprogrammen, wie zum Beispiel Catia, diese parametrischen CAD-Modelle erstellt werden. In einem Berechnungsschritt werden automatisch Struktur-Finite-Element (FE)-Modelle für gezielte NVH- oder Crash-Anwendungen abgeleitet. Die Besonderheit: Für diese Schritte können bereits vorhandene Teil- oder Designlösungen einer CAD-Karosseriestruktur oder eines Bauteils für das Gesamtmodell benutzt werden.

Das erstellte parametrische CAD-Modell kann daraufhin mithilfe verschiedener Parameter virtuell verändert werden. Mit Blick auf einzelne Marktbedürfnisse passt der Nutzer beispielsweise vorhandene Einbauräume, Geometrieverläufe oder auch Positionen von lokalen Versteifungen an die neuen Rahmenbedingungen an. Darüber hinaus kann er alle wichtigen Aspekte der Fahrzeugsicherheit, Lebensdauer und Geräuschentwicklung analysieren und gegebenenfalls optimieren. Somit bringt Tec-Concept auch komplexe und teilweise widersprüchliche Anforderungen in Einklang. Die „Rück“-Integration der optimierten CAE-Parameter in die CAD-Welt funktioniert sozusagen automatisch.

Prozesse virtuell abbilden

Über die klassischen Berechnungs- und Entwicklungsthemen hinaus, kann Tec-Concept mögliche Auswirkungen entwicklungsbegleitender Prozessthemen wie Lackierarbeit, Tiefziehen, Gießen oder auch die Kostenentwicklung mit kalkulieren. Daraus ergeben sich eine Vielzahl von neuen Möglichkeiten. „Je nach Umfang des Projektes kann Tec-Concept deutlich über einhundert neue Konzeptlösungen ermitteln. Daraus resultiert ein wichtiger Produktvorsprung gegenüber dem Wettbewerb, insbesondere durch die realisierbaren Zeit- und Kosteneinsparungen“, so Jankowski.

Tecosim stellt die Integration von Tec-Concept in den Gesamtentwicklungsprozess der Hersteller sicher. „Unser erklärtes Entwicklungsziel war es, bestehende Simulationstools weitestgehend zu nutzen“, konkretisiert Jankowski.

Der eigenentwickelte Prozess besteht insgesamt nur aus drei neu zu installierenden softwaretechnischen Lösungen. Je nach Bedarf können weitere gängige CAE-Tools, zum Beispiel zur Simulation von Fertigungsprozessen oder zur Strukturqualifikation, das Lösungs-Tool ergänzen. Durch eine Vor-Ort-Installation beim Kunden werden die softwaretechnischen Lösungen als ein Software-Element implementiert. Die jeweiligen Nutzer werden in der Erstellung des parametrischen Modells geschult.

Bis heute kam Tec-Concept bei verschiedenen Projekten erfolgreich zum Einsatz, etwa bei der Optimierung eines Stirnwandgussknotens oder der Auslegung einer kompletten Rahmenstruktur für einen Reisebus. (ud)

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