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antriebstechnik 1-2/2017

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Von der numerischen

Von der numerischen Simulation profitieren Wie kleine und mittlere Unternehmen mit Simulationstechnologien Zeit und Kosten sparen Simulation und Berechnung in der Antriebstechnik helfen, Entwicklungsprozesse zu beschleunigen, Investitionen für Neu- und Weiterentwicklungen zu reduzieren und auf diese Weise am Markt konkurrenzfähig zu bleiben. Viele kleine und mittlere Unternehmen wissen aber nicht, wie sie die Simulationstechnologien nutzen können und verschenken damit entscheidende Wettbewerbsvorteile. Partner und Förderprogramme geben den richtigen Antrieb. F ür Großunternehmen gehören Simulation und Berechnung zum „täglich Brot“: Sie simulieren z. B. komplexe Mehrkörper- und Antriebssysteme bei der Konzeption oder im Prototypenbau und ersetzen so die zeitund kostenintensive Herstellung und Prüfung von realen Prototypen und Systemen. Oder aber sie nutzen Simulationen für bereits fertige Maschinenelemente, deren Parameter „nur noch“ optimiert werden müssen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Dr. Andreas Wierse ist Geschäftsführer der Sicos BW GmbH in Stuttgart Die Unternehmen haben die Möglichkeit, das Produktverhalten unter unterschiedlichsten Einsatzbedingungen und in verschiedensten Umgebungen beliebig oft zu analysieren. Sie erhalten damit schnell fundierte Kenntnisse, die sie gewinnbringend umsetzen können. Oft fehlt es kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) am richtigen Zugang: Die Simulationstechnologien können sehr anspruchsvoll in Bezug auf die erforderlichen Rechnerkapazitäten sein. Die notwendigen Investitionen übersteigen teilweise die finanziellen Möglichkeiten der Unternehmen. Zudem verfügen KMU selten schon über das notwendige technische Know-how. Viel zu wenige nutzen aus diesem Grund das Potenzial der Technologien ausreichend. Effizienzsteigerung durch Simulationstechnologie Beispiele für den sinnvollen Einsatz von Simulationstechnologien in der Antriebstechnik gibt es viele. Bei der Leistungsfähigkeit von Riemen- und Kettengetrieben bspw. kommt es auf die effiziente Übertragung des Drehmoments an. Ob und wie diese Übertragung der Riemen in welchen Situationen – gerade auch in Ausnahmesituationen – funktioniert, lässt sich mithilfe von Simulationstechnologien einfach feststellen. Die Analyse auftretender Vibrationen im Riemen, der Funktionserfüllung des Riemenbetriebs oder auch dessen Einflüsse auf das Übertragungsverhalten des gesamten Riemenstrangs lassen sich mit den Technolo- 54 antriebstechnik 1-2/2017

KOMPONENTEN UND SOFTWARE gien schnell und zuverlässig umsetzen. So gewinnt das Unternehmen Erkenntnisse über Verhaltensweisen, Belastungsfähigkeit und Lebenserwartung der Riemen und kann sie effizienter auslegen. Ein Szenario, das sich auch auf andere Antriebsarten und deren Parameter übertragen lässt. Geräuschemissionen mindern und Lebensdauer berechnen Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Geräuschentwicklung von elektrischen Antrieben. Gesetzgeber und Kunden fordern eine geringe Geräuschemission – sei es im Verkehr oder für Maschinen und Werkzeuge. Bei der Neuentwicklung und Verbesserung von Anlagen und Produkten wird das Thema Geräuschentwicklung damit in steigendem Maße zu einem Qualitätsmerkmal. Kombinieren Unternehmen ihre Messungen mit Akustik-Simulationen, können sie bereits in der Phase der digitalen Prototypen die Geräuschausbreitung analysieren und Verbesserungsmöglichkeiten erarbeiten. Das spart sowohl Zeit als auch Kosten und steigert die Kundenzufriedenheit. Gerade Antriebskomponenten sind bei ihrem Einsatz in der Regel hohen Belastungen ausgesetzt. Ein vorzeitiger Ausfall ist oft mit wesentlich höheren als den reinen Materialkosten verbunden. Daher ist es sehr hilfreich, dass sich mit Simulation und Berechnung auch Lebensdauerabschätzungen durchführen lassen. Das funktioniert in der Regel über die Simulation der Belastung der einzelnen Teile und kann im Zusammenspiel mit Materialkenndaten auch die Abschätzung von Materialermüdungserscheinungen unterstützen; selbst Versagenswahrscheinlichkeiten lassen sich in einem gewissen Rahmen berechnen. Unterstützung durch Förderprogramme und EU-Projekt Die Vorteile von Simulation und Berechnung mögen noch so überzeugend und bekannt sein, viele KMU scheuen aus oben genannten Gründen ihren Einsatz. Partner und Förderprogramme können unterstützen. Große Rechenzentren – z. B. das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) – bieten KMU ihre Rechnerkapazitäten zu attraktiven und rein nutzungsbasierten Preisen an. Darüber hinaus stehen Softwarehersteller, Dienstleister und Forschungsinstitute sowie branchen- und lösungsorientierte Solution Center für Kooperationen zur Verfügung. Auf Landes- und Bundesebene gibt es zahlreiche Förderprogramme, die finanzielle Unterstützung geben. Mit dem Projekt „Fortissimo“ gibt es auch auf EU-Ebene eine interessante Unterstützungsmöglichkeit. Fortissimo (Factories of the Future Ressources, Technology, Infrastructure and Services for Simulation and Modelling) widmet sich dem Aufbau einer webbasierten Plattform. Diese erleichtert es KMU, Höchstleistungsrechner mit Unterstützung erfahrener Projektpartner für Simula tionen zu nutzen und ihre Wettbewerbs fähigkeit zu verbessern. Die 53 Projekte aus der ersten Runde laufen schon und kommen bspw. aus den Bereichen Flugzeugdesign, Automobil oder Mechatronik. Mit „Fortissimo 2“ ist die zweite Runde gestartet, wobei der erste Open Call für Projektvorschläge am 18. Mai 2016 endete. Für den zweiten Call konnten sich KMU im Herbst 2016 bewerben. Während es beim ersten Projekt ausschließlich um das Feld des Höchstleistungsrechnens ging, hat das Nachfolgeprojekt die Plattform für weitere Themen wie Big Data Analytics und Multi-Physik-Kopplung geöffnet. Das Gesamtfördervolumen der Ausschreibung liegt bei mehr als 1,3 Mio. Euro, einzelne Projekte fördert die EU mit max. 250 000 Euro. Alle Informationen aus einer Hand 01 Mithilfe der Simulation eines Wasserkraftwerks wurde die Motorleistung um 5 % gesteigert 02 Simulationen, z. B. von Strömungen in Turbinen, sind weniger aufwendig als reale Experimente und machen die Entwicklung teurer Prototypen überflüssig Informationen, Beratung und Unterstützung im Bewerbungsprozess für „Fortissimo 2“ erhalten interessierte Unternehmen bei Sicos BW. Das Stuttgarter Unternehmen fungiert u. a. als Fortissimo-Botschafter in Deutschland, informiert schwerpunktmäßig aber Simulationsneulinge – speziell KMU aus Baden-Württemberg, aber auch deutschlandweit – rund um das Thema Simulation und Berechnung im Allgemeinen. Dadurch, dass das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg unterstützend im Hintergrund steht, arbeitet der Simulationsexperte neutral und kostenfrei für alle ratsuchenden Unternehmen. Besteht nach der ersten Informationsweitergabe durch Sicos BW ein weitergehendes Interesse des Unternehmens, erhält es Antworten auf grundlegende Fragen – z. B. zu Anwendungsmöglichkeiten oder möglichen Werkzeugen – und Unterstützung dabei, eine funktionsfähige Arbeitskonstellation zu erhalten. Hierzu zählt auch der Zugang zu den Höchstleistungsrechnern. Ziel von Sicos BW ist es, dass Unternehmen letztendlich die Simulation eigenständig oder mit passenden Partnern in ihren Entwicklungsprozess einbinden. Die Beratung erfolgt branchenübergreifend. Neben schwerpunktmäßig anfragenden Unternehmen des Industrie- und Technologiesektors sind es weitere Branchen, die zu möglichen Anwendungsfeldern für Simulationstechnologie zählen – sogar nicht offensichtliche wie Wirtschaft und Finanzen. Fotos: Aufmacher und 01 HLRS, 02 Sicos BW GmbH www.sicos-bw.de antriebstechnik 1-2/2017 55

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