Simulation Everybody's Darling

Redakteur: Ute Drescher

Anspruchsvolle Entwicklungsprojekte fordern von allen Beteiligten einen guten Einblick in die physikalischen Zusammenhänge. Die computerunterstützte numerische Simulation erlaubt diesen genauen Blick.

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Strömungsanalyse ermöglicht Dyson ein völlig neues Design seiner Ventilatoren.
Strömungsanalyse ermöglicht Dyson ein völlig neues Design seiner Ventilatoren.
(Bild: Ansys/Dyson)

Durch die Visualisierungsmöglichkeiten der physikalischen Eigenschaften – die räumliche Verteilung von Potenzial- und Flussgrößen, die zeit- und frequenzabhängige Darstellung von Ergebnissen – können Ingenieure und Physiker Wirkmechanismen besser verstehen und dadurch bessere (effizientere) Produkte oder Fertigungsverfahren entwickeln. Sei es in Hinsicht auf eine höhere Leistungsfähigkeit bezüglich der Lasten, Beschleunigungen oder Energieeffizienz; oder seien es andere Produkteigenschaften wie die Größe des Bauraums, Leistungsdichte, Material- und Fertigungskosten oder die Sensibilität gegenüber den geforderten Toleranzen.

Entwurfsalternativen schnell bewerten

Wie wichtig es ist, die Physik zu verstehen, zeigt die Entwicklung der Air Multiplier von Dyson. Für das Design von Ventilatoren haben die Dyson-Entwickler ein seit Jahrzehnten bewährtes Konzept – ein vergitterter Propeller auf der Achse eines Elektromotors – hinterfragt und mit Simulationsmethoden weiterentwickelt.

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Dyson nutzte mehr als 200 Designs, um den Air Multiplier zu entwerfen und schrittweise zu verfeinern, was über reale Prototypen mehr als zwei Jahre Zeit beansprucht hätte. Speziell bei der Entwicklung neuer, innovativer Produkte oder Fertigungsverfahren kommen die Vorteile der Simulation, schnell verschiedene Entwurfsalternativen zu bewerten, voll zum Tragen. Das heißt der Gewinn an Erkenntnis liegt nicht nur in den Visualisierungsmöglichkeiten der physikalischen Größen, für Dyson beispielsweise die Druckverläufe, Stromlinien oder Geschwindigkeiten.

Vielmehr liefert die systematische Variation von geometrischen Abmessungen, Material, Lasten und Randbedingungen den Einblick, welche Parameter das gewünschte Ergebnis stark oder weniger stark beeinflussen und wie die verschiedenen Design- und Ergebnisgrößen zusammenhängen. Dieses Wissen ist kein Selbstzweck, sondern ermöglicht eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit. Im Fall von Dyson stieg beispielsweise der Marktanteil im ersten Jahr des Air Multipliers in einigen Regionen auf über 60 % und im Folgejahr der Gewinn um 30 %.

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