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DER KONSTRUKTEUR 3/2020

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DER KONSTRUKTEUR 3/2020

DIGITALE

DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG SO WIRD SIMULATION GREIFBAR SPECIAL Effiziente Produktentwicklungsprozesse spielen im Konkurrenzkampf der Unternehmen eine entscheidende Rolle. Großunternehmen nutzen daher Simulationstechnologien, um ihre Produkte und deren Entwicklung zu optimieren. Kleine und mittelständische Unternehmen müssen jedoch häufig mangels Kapazitäten und/oder Know-how auf Simulationen verzichten. Um Abhilfe zu schaffen, können sie auf externe Hilfestellung zurückgreifen. Simulationstechnologien leisten einen wertvollen Beitrag, wenn es darum geht, die Effizienz von Produktentwicklungsprozessen zu verbessern. Mit ihrer Hilfe können Unternehmen zum Beispiel Prototypen bis hin zur Marktreife deutlich schneller und qualitativ hochwertiger entwickeln. Denn: Im Vergleich zu realen Experimenten sind Simulationen mit verhältnismäßig geringem Aufwand beliebig oft veränder-, wiederhol- und beeinflussbar. So lassen sich physikalische Eigenschaften – wie Druck, Temperatur oder Geschwindigkeit – am Computer in unterschiedlichen Variationen simulieren. Auf diese Weise können Autor: Dr. Andreas Wierse, Geschäftsführer, SICOS BW GmbH, Stuttgart Konstrukteure viele offene Fragen schon früh im Entwicklungsprozess klären. Das spart Zeit und Kosten – nicht zuletzt, weil Nachbesserung umso teurer und langwieriger ist, je später sie stattfindet. HÜRDEN FÜR KMU Als Paradebeispiele für die numerische Simulation werden immer wieder simulierte Fahrzeug-Crash-Tests oder Strömungssimulationen unterschiedlichster Art zurate gezogen. Meist sind es Großunternehmen, die mit derartigen Projekten in Verbindung gebracht werden und die entsprechenden Simulationstechnologien auch tatsächlich regelmäßig einsetzen. Aber (gerade) auch für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) kann die Verbesserung von kostenund zeitintensiven Entwicklungsprozessen, die den Einsatz von Simulationstechnologien erlauben, wettbewerbsentscheidend sein. Knackpunkt ist: Simulationen sind in vielen Anwendungsfällen komplex und erzeugen einen hohen Rechenaufwand. Ohne leistungsstarke Computer, wenn nicht sogar Höchstleistungsrechner, ist hier kein Weiterkommen möglich. Die dafür notwendigen Investitionen sind für KMU aber wirtschaftlich oft nicht sinnvoll. Hinzu kommt, dass innerhalb kleinerer und mittlerer Unternehmen häufig das nötige Know-how fehlt, um Simulationstechnologien gewinnbringend einzusetzen. MIT RAT UND TAT Externe Hilfestellung kann betroffenen KMU den Weg in die Welt der Simulation ebnen und es ihnen ermöglichen, am Puls der Zeit zu bleiben. Schließlich zeigen neueste Entwicklungen, dass Simulationen und Visualisierungen auch in Zeiten von Big Data und KI nicht an Stellenwert verlieren. Beispielsweise gibt es erste Ansätze, 40 DER KONSTRUKTEUR 3/2020

DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG Simulationen mit KI-Methoden zu verbinden, um Berechnungen deutlich zu beschleunigen und wesentliche Rahmenbedingungen leichter identifizieren zu können – mit dem Ziel, die erforderlichen Berechnungen quantitativ zu reduzieren. All dies spricht dafür, dass auch KMU Simulationstechnologien verstärkt nutzen und – bestenfalls – internes Know-how im High- Performance-Computing-Bereich aufbauen sollten. Unternehmen in Deutschland, die von Simulationstechnologien profitieren möchten, 01 AUCH KMU SOLLTEN SIMULATIONS- TECHNOLOGIEN NUTZEN UND SICH ENTSPRECHENDE WETTBEWERBS- VORTEILE SICHERN aber nicht über ausreichende Kapazitäten verfügen, können sich an unterschiedlichste Stellen wenden. Es sind genug Rechnerkapazitäten und Know-how am Markt verfügbar. So bietet zum Beispiel das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) Rechenkapazitäten zu attraktiven und rein nutzungsbasierten Preisen an. Aber auch andere Institutionen – wie Forschungsinstitute, Softwarehersteller und Dienstleister sowie spezielle branchenorientierte Simulationszentren – unterstützen KMU. Darüber hinaus bieten unterschiedliche Landes- und Bundesförderprogramme finanzielle Hilfe. 02 01 Eine 3D-Simulationssoftware bildet Prozesse in der virtuellen Realität ab, ohne dass es zu Auswirkungen auf den laufenden realen Betrieb kommt 02 Das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) bietet Rechenkapazitäten zu attraktiven und rein nutzungsbasierten Preisen an SIMULATION FÜR DIE INDUSTRIE WETTBEWERBSVORTEILE SICHERN Die Sicos BW GmbH bietet kleinen und mittleren Unternehmen eine kostenfreie Beratung rund um das Thema Simulation und Höchstleistungsrechnen an. Unsere Experten versorgen Simulationsneulinge mit Informationen über Anwendungsmöglichkeiten und Werkzeuge, verschaffen bei Bedarf den Zugang zu Höchstleistungsrechnern und unterstützen bei der weiteren Projektplanung – auch in puncto Partnersuche. ANDREAS WIERSE, Geschäftsführer, SICOS BW GmbH, Stuttgart Die Stuttgarter Recom Services GmbH kommt ohne Höchstleistungsrechnen meist nicht aus. Das Unternehmen widmet sich seit 1999 rechnergestützten Studien zur Problemanalyse sowie der Designund Prozessoptimierung industrieller Feuerungen. Jeder Brennstoffwechsel, jede Anlagenmodernisierung, jegliche Modifikation des Gesamtprozesses bringt technische Risiken mit sich, die den sicheren Anlagenbetrieb gefährden und die Betriebskosten in die Höhe schnellen lassen können. Mithilfe einer speziell von Recom für industrielle Feuerungen entworfenen 3D-Simulationssoftware bildet das Unternehmen die Verbrennungs- und Schadstoffbildungsvorgänge des Anlagenprozesses in der virtuellen Realität ab – ohne dass es zu Auswirkungen auf den laufenden realen Betrieb kommt. Denn für die Betreiber von Brennkammern sowie die Hersteller von Anlagentechnik ist es extrem wichtig, die Risiken im Anlagenprozess frühzeitig zu erkennen und so eine Kostenkontrolle zu erreichen. Entwickelt hat Recom die maßgeschneiderte 3D-Feuerraum- Simulation mit dem heutigen Institut für Feuerungs- und Kraftwerktechnik (IFK). Um sicherzustellen, dass die in der virtuellen Realität abgebildeten Prozesse mit der realen Welt übereinstimmen, werden als Ausgangspunkt eine vorgegebene Anzahl von Betriebszuständen simuliert und die gemessenen Werte verglichen. Erst bei ausreichender Übereinstimmung können dann zum Beispiel Variationen bei der Brennstoffzusammensetzung oder bei Veränderungen am Brenner zuverlässig simuliert werden. Reichen die eigenen Rechnerkapazitäten hierfür nicht aus, greift Recom auch auf die des HLRS zu. Bilder: Aufmacher + Statementbild: Wolfram Scheible, 01: HLRS, 02: Simon Sommer www.sicos-bw.de DER KONSTRUKTEUR 3/2020 41

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