Suchen

Nachhaltigkeit Dank Generativem Design zu leichteren Fahrzeugen

Generatives Design sorgt für mehr Nachhaltigkeit: Dank kreativer Lösungen, die Computer und Konstrukteur gemeinsam entwickeln, entstehen leichtere Fahrzeuge, die entsprechend weniger Treibstoff benötigen.

Firmen zum Thema

Je weniger ein Automobil wiegt, desto weniger Energie wird benötigt, um es zu bewegen. Dank Generativem Design konnte unter anderem das Gewicht der Räder des T2 Bully von VW um 18 % gesenkt werden.
Je weniger ein Automobil wiegt, desto weniger Energie wird benötigt, um es zu bewegen. Dank Generativem Design konnte unter anderem das Gewicht der Räder des T2 Bully von VW um 18 % gesenkt werden.
(Bild: VW)

Die Automobilindustrie ist einer der Eckpfeiler der deutschen Wirtschaft. Ihre Bedeutung rührt nicht nur aus dem hohen Beitrag zu Wertschöpfung, Beschäftigung und Exporten. Sie nimmt als eine Branche mit umfangreichen Vorleistungsverflechtungen auch eine Schlüsselrolle für andere Sektoren ein: Die Anforderungen der Automobilindustrie an neue Produkte und Prozesse geben wichtige Impulse für andere Branchen. Häufig ist die Automotivebranche ein Vorreiter in Sachen neue Technologien. Ein aktuelles Beispiel dafür ist der Einsatz des Generativen Designs in Kombination mit der Additiven Fertigung.

Was Generatives Design ist

Generatives Design ist eine Form der künstlichen Intelligenz, die die Rechenleistung der Cloud nutzt, um bessere Ergebnisse für Entwürfe von Produkten, Gebäuden, Infrastruktur und Systemen zu erzielen. Generatives Design nutzt Algorithmen, maschinelles Lernen und algorithmische Geometrie, um schnell unterschiedliche Lösungen für die verschiedenen Anforderungen eines Entwurfs zu finden. Das generative Design erzeugt eine Vielzahl von Alternativen – diese werden auf die verschiedenen Kriterien, die ein Entwurf erfüllen muss, geprüft.

Bildergalerie

Vorteile von Generativem Design

Einer der ersten Anbieter von Generative-Design-Software für Entwicklung und Konstruktion war Autodesk. In den Anfängen noch unter dem Namen Dreamcatcher geführt, ist die Software heute unter anderem in die CAD/CAM-Software Fusion 360 integriert. Vorteile des generativen Designs sind laut Karl Osti, Sr. Industry Manager Manufacturing bei Autodesk, zum einen die Beschleunigung des gesamten Design-to-Make-Prozesses.

Zum anderen hebt Generatives Design Leichtbaupotenzial, da Masse und Materialeinsatz unter Beibehaltung von Leistungsdaten und technischen Einschränkungen minimiert werden.

Der Prozess berücksichtigt die Fertigung bereits in der frühen Phase des Entwicklungsprozesses, so dass ein Produkt schneller auf den Markt gebracht werden kann. Generatives Design hilft auch bei der Verbesserung und Optimierung der Produktlebensdauer und eliminiert Schwachstellen.

Karl Osti, Sr. Industry Manager Manufacturing bei Autodesk

Wie die Methode eingesetzt wird

Beispiele aus der Automobilindustrie gibt es einige. Als erster großer Automobilhersteller in Nordamerika setzte General Motors auf Generatives Design von Autodesk. „Ziel war eine stärkere Gewichtsreduzierung bei den Entwürfen, als es mit traditionellen Optimierungstechniken möglich war“, so Osti. So wurde eine kleine, aber wichtige Fahrzeugkomponente neu konzipiert: Die Sitzhalterung, an der die Sicherheitsgurte angelegt werden, sei ein eindrucksvolles Beispiel. Die Software erzeugte mehr als 150 gültige Konstruktionsoptionen auf der Grundlage der von den Ingenieuren festgelegten Parameter wie erforderliche Verbindungspunkte, Festigkeit und Masse. „Es wurde auf ein neues Design zurückgegriffen, dessen organische Struktur sich kein Mensch allein hätte ausdenken können“, fasst Osti zusammen. Durch dieses Vorgehen entstand eine Sitzhalterung, die 40 % leichter und 20 % steifer als das Originalteil ist.

Ein weiteres Beispiel ist gemeinsam mit der Volkswagen-Gruppe entstanden. Das Team wandte das Generative Design unter anderem auf die Räder des legendären T2 Bully aus dem Jahr 1962 an und überdachte die Struktur völlig neu: Leichtere Räder reduzieren nicht nur das Gesamtgewicht des Autos, sondern verringern auch den Rollwiderstand der Reifen. Die neuen Räder sind 18 % leichter als ein Standardreifensatz und die Gesamtentwicklungszeit vom Design bis zur Herstellung wurde von 1,5 Jahren auf wenige Monate verkürzt.

Bedeutung für Automobilkomponenten

Speziell für die Entwicklung von additiv gefertigten Automobilkomponenten ist die Bedeutung der Methode groß, da weniger Gewicht bei gleicher Stabilität gefragt ist. Laut Osti war der Einfluss der Einschränkungen, wie sie bei traditionellen Fertigungswerkzeugen auftreten können, in der Vergangenheit groß. „Diese Werkzeuge stellen meist sehr einfache Geometrien her. Außerdem sind die bisher etablierten Tools ebenso teuer wie unflexibel, was die Kosten für Experimente während der Entwicklungsphasen unerschwinglich macht“, so Osti weiter. Generatives Design und additive Fertigung dagegen könnten unendliche viele Lösungen unterstützen.

Dieser Beitrag wurde ursprünglich auf unserem Partnerportal Konstruktionspraxis veröffentlicht.

(ID:46833574)

Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht