Simulation Die Demokratisierung der Simulation

Autor: Ute Drescher

Etwa 700 Anwender sind der Einladung zur Ansys Conference & 33. Cadfem Users' Conference nach Bremen gefolgt. In der Plenum-Session ging es vor allem um die aktuellen Trends in der Simulation, nämlich die Produktsimulation und den Zugang zur Simulation für alle Konstrukteure.

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In Bremen findet die Ansys Conference & 33. Cadfem Users' Meeting, die Fachkonferenz zur numerischen Simulation vom 24. bis 26. Juni 2015 statt.
In Bremen findet die Ansys Conference & 33. Cadfem Users' Meeting, die Fachkonferenz zur numerischen Simulation vom 24. bis 26. Juni 2015 statt.
(Bild: U. Drescher/konstruktionspraxis)

"Simulation muss für jeden Konstrukteur möglich werden" forderte Dr.-Ing. Christoph Müller, Geschäftsführer der Cadfem GmbH, Grafing b. München, gleich zur Begrüßung der Teilnehmer der 3-tägigen Ansys Conference & 33. Cadfem Users' Conference, die am 24. Juni 2015 in Bremen startete. Wie Ansys und Cadfem noch bestehende Hürden mit ihren Produkten aus dem Weg räumen wollen, darüber soll der Kongress den etwa 700 Teilnehmern u.a. Aufschluss geben.

"Es gab noch nie eine bessere Zeit für die Produktentwicklung", beschwor James E. Cashman III, Ansys-CEO, gleich zu Beginn die Chancen für die Umsetzung guter Ideen in großartige Produkte. "Simulation macht dabei den Unterschied", ist der Ansys-CEO überzeugt. Die Bedeutung der Simulation für die effiziente Produktentwicklung begründet Cashman u.a. mit dem Argument, dass Design-Fehler zwar schwer zu finden, aber einfach zu beheben seien: "Fehler an fertigen Produkten dagegen finden Sie schnell, die können Sie aber nur noch schwer beheben".

Um aber alle Potentiale zu heben, die die Simulation berge, ist es laut Cashman notwendig, in Zukunft das Gesamtsystem statt einzelner Komponenten zu simulieren und allen Produktentwicklern Zugang zur Simulation zu verschaffen. Haben noch vor 10 Jahren nur wenige Konstrukteure und Produktentwickler mit Simulationsprogrammen gearbeitet, tut das heute schon jeder 6. Bis zum Jahr 2020 soll jeder Ingenieur damit arbeiten. "Wir haben uns die Demokratisierung der Simulation auf die Fahne geschrieben", verkündete der Ansys-CEO.

Die weiteren Schlagworte für zukünftige Entwicklungen heißen multiphysikalische Simulation, Systemengineering und Produktsimulation.

Wie dieser Ansatz in der Praxis funktioniert, zeigt die Entwicklung des BMWi-Antriebsstrangs für den BMWi8, von der Dr. Ing. Dirk Abendroth, Leiter Antrieb BMWi der BMW-Gruppe, berichtete. Zwar dauerte die Umsetzung einige Zeit – die Idee eines elektrischen Antriebsstrangs wurde 2005 geboren, der BMWi8 kam 2013 auf den Markt – aber der neue Ansatz habe sich gelohnt, erklärte Abendroth. "Wir haben bewusst nicht auf die bei BMW etablierten Entwicklungsmethoden zurückgegriffen". Der Erfolg gibt den Entwicklern bei BMW recht. So konnte sich Abendroth den Preis für den "Engine of the year 2015" für den elektrischen Antriebsstrang des BMWi8 abholen. Seine Erfahrung fasst Dirk Abendroth so zusammen: "Simulation hilft, wenn man Veränderungen wirklich will".

Die zukünftigen Simulationsprogramme benötigen allerdings entsprechend leistungsfähige Hardware, um ihre Leistungsfähigkeit voll auszuspielen. Die aktuellen Entwicklungen sowohl bei den Prozessoren als auch den Workstations präsentierten daher Stephan Gillich von Intel und Norbert Reil von HP. Den steigenden Anforderungen nach Variantenreichtum, Kostendruck, umweltschonenden Produktionsmethoden und Produkten, aber auch immer engeren Reglementierungen könne man nur mit einem integrierten Entwicklungsteam begegnen, so Norbert Reil von HP. Aus diesem Grund hat HP in den letzten Jahren das "Next Generation Engineering"-Framework entwickelt, sowohl für den Eigengebrauch als auch für Kunden. Damit will das Unternehmen die Wünsche von Ingenieuren an ihren Arbeitsplatz erfüllen, die Reil so zusammenfasst: Collaboration, Security und Flexibilität. Auch Intel habe Antworten auf die Bedürfnisse des CAE-Arbeitsplatzes der Zukunft: "Workstations müssen ins Rechenzentrum und um HPC-Cluster ergänzt werden". So entstehen Software-definierte Workstations, an denen sich die Arbeitsweise des Ingenieurs nur minimal ändert.

In einer weiteren Plenum Session mit dem Titel "Ansys Workbench Platform for Multiphysics Applications" erklärte Georg Scheuerer, wie Ansys die Vision der Produktsimulation umsetzt. Der Weg verläuft vom Konzept über die Erstellung virtueller Prototypen und den Test dieser Prototypen. Dabei wird – das ist neu – auch die Fertigung des Produkts mit einbezogen. Erst dann folgen CAD und PLM sowie die Optimierung. Am Ende des Weges steht ein robustes Design. Um wettbewerbsfähig zu sein, so Scheurer, müssen aber Produktinnovationen an erster Stelle stehen noch vor der Optimierung und der Kosteneffizienz. "Das ist wie beim Fußball", zieht der Geschäftsführer einen Vergleich. "Da kommen Sie auch eher weiter, wenn Sie Tore schießen, statt sie nur zu vermeiden".

Ansys hat in Zukunft also immer das ganze Produkt im Blick. "Ein Auto, eine Windenergieanlage, eine Gasturbine oder einen Elektromotor", zählt Scheurer Beispiele auf. Ob das realistisch ist? Ja, ist Georg Scheurer sicher, denn solche Projekte gebe es ja in der Industrie.

Diese gesamtheitliche Betrachtung hat Konsequenzen für die Simulation. Für ein "ganzes" Produkt sind immer verschiedene Simulationen relevant, darunter die Struktur-Simulation, die strömungstechnische oder die elektrische, die im Wechselspiel stehen. Ändert sich ein Parameter in einer Simulation, hat das Konsequenzen für die anderen. Daher verfolgt Ansys den Weg der multiphysikalischen Simulation: Unter der Oberfläche von Workbench sind die Daten der einzelnen Simulationen gekoppelt. Doch das allein reicht nicht, dabei gebe es noch zu große Hürden für den Konstrukteur. "Er springt dann von einer Simulation zur anderen", erklärt Scheurer. "Das ist viel zu umständlich". Daher integriert AIM (Integrated Multiphysics Simulation Environment for All Engineers) die multiscale simulation, die intelligente Kopplung zwischen Feld- und System-Simulation, die Ansys bisher nur in Teilen umgesetzt hat. Über Details können sie die Teilnehmer des Kongresses noch bis zum 26. Juni 2015 informieren. (ud)

* Ute Drescher ist Chefredakteurin der konstruktionspraxis.

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Chefredakteurin, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht