Suchen

Konzeptleichtbau

Erst simulieren, dann konstruieren

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Es ist nie zu früh für richtige Entscheidungen: Der Einsatz von Simulation in der Konzeptphase und im Konzeptleichtbau bringt viele Vorteile mit sich.

Firmen zum Thema

Simulationsgetriebener Designprozess für Guss und 3D Druck.
Simulationsgetriebener Designprozess für Guss und 3D Druck.
( Bild: Altair )

Bisher hieß es: Zuerst konstruieren – dann simulieren. Die Simulation kam in früheren Jahren erst sehr spät im Produktentwicklungsprozess zum Einsatz, um Konstruktionen zu untersuchen und zu validieren. So standen den Konstrukteuren früher nur analytische Berechnungsmethoden zur Verfügung, die zum Teil sehr aufwendig zu erlernen oder in anderen Abteilungen angesiedelt waren und von Simulationsexperten bedient werden mussten. Berechnungen beschränkten sich daher auf das Notwendigste und wurden nur zur Validierung oder dann eingesetzt, wenn Probleme auftraten. So wurden beim Brückenbau nicht die Konzepte abgesichert, sondern entsprechend aktuellem Kenntnisstand lediglich die finalen Entwürfe überprüft. Diesen Konstruktionen lag jedoch schon eine Vielzahl an Designentscheidungen zugrunde, so dass sich dem Konstrukteur zu diesem späten Zeitpunkt nur noch wenig Spielraum für Verbesserungen bot.

Bildergalerie

Kosten für Produktentwicklung senken

Heute sind die Möglichkeiten größer. Dank höherer Rechenkapazitäten und sinkender Kosten für Rechenleistungen sind Berechnungen und Simulationen heute erschwinglicher als früher. Außerdem werden die Werkzeuge zunehmend anwenderfreundlicher und richten sich an einen deutlich größeren Anwenderkreis. Wenn es gelingt, die Simulation schon früh in der Produktentwicklung einzusetzen und sie von der Konstruktion über die Entwicklung bis hin zur Fertigung abteilungs- und disziplinübergreifend zur Verfügung zu stellen, bietet sich für Hersteller ein großer Vorteil, da sich die zusätzlichen Kosten für die Produktentwicklung im Allgemeinen aber auch für den Leichtbau so erheblich reduzieren lassen. Damit die Simulation das Design vorantreibt, wird heute daher erst simuliert und dann konstruiert.

Konzeptleichtbau – das Gesamtsystem im Blick

Im klassischen Leichtbau galt lange die Devise „Gewichtsersparnis durch Materialsubstitution“ , wobei sich der Mehrwert Leichtbau durch innovative Materialien ergibt. Allerdings verursachen leichtere Materialien sowohl in der Anschaffung als auch in der Auslegung und im Einsatz oft hohe Kosten. Zudem können mögliche Optimierungs- und Einsparpotenziale nicht genutzt werden, wenn eine einmal in der Konzeptphase festgelegte Struktur der Konstruktion unverändert bleibt. Moderne Leichtbaumethoden wie der Konzeptleichtbau gehen einen Schritt weiter: Hier wird das Gesamtsystem betrachtet und rückt so die Gewichtsreduktion schon in der Konzeptphase in den Fokus. Beim Konzeptleichtbau ermöglicht der frühe Einsatz von Simulation den Teams, bereits in der Konzeptphase Potenziale zu identifizieren und Optimierungen vorzunehmen, so dass sie ihre Designziele einfacher erreichen. Diesen Ansatz umschreibt man mit simulationsgetriebenem Design bzw. der Nutzung der Simulation als Gestaltungswerkzeug.

Simulation in der Konzeptphase: neu denken – Vorteile nutzen

Simulationswerkzeuge sind aus der heutigen Produktentwicklung nicht mehr wegzudenken. Auch in der Konzeptphase spielt Simulation eine immer größere Rolle und ermöglicht es mehr Unternehmen, bereits in der frühen Phase der Produktentwicklung Konzepte zu vergleichen und wichtige Designentscheidungen rechtzeitig zu treffen. Mithilfe von Simulation und Optimierung können Leichtbaupotenziale schon während der Konzeptphase durch eine frühzeitige konzeptionelle Strukturoptimierung bewertet werden, wodurch sich Wettbewerbsvorteile ergeben können.

Strukturierter Konzeptleichtbau – an den richtigen Schrauben drehen

Altair verfolgt mit seiner Simulationsplattform den Ansatz, schon zu Beginn einer Produktentwicklung verschiedenste Vorgaben und Parameter zu berücksichtigen, um von vornherein noch zielgerichteter entwickeln zu können und das Design in eine optimale Konstruktion zu führen. Mit der Plattform sind sämtliche Schritte der Entwicklung wie Strukturoptimierungen, Struktursimulation, Fertigungsprozesse bis hin zur Materialauswahl bereits in der Konstruktionsphase verfügbar. Mit der disziplinübergreifenden Inspire Plattform erhält der Anwender schnell einen Entwurf, der bereits hinsichtlich Struktur, Kinematik und der gewünschten Fertigungsmethode optimiert und validiert wurde. Und das einfach und schnell in einer einzigen, intuitiven Simulationsumgebung, die es Anwendern unabhängig vom jeweiligen Kenntnisstand, vom Designer über den Konstrukteur, den Berechner oder Systementwickler bis hin zum Fertigungsexperten ermöglicht, innerhalb der Plattform Funktionalitäten abzusichern und Machbarkeitsanalysen durchzuführen.

Das Erschließen von Leichtbaupotenzialen in der Konzeptphase mit Simulationswerkzeugen und Methoden wie dem simulationsgetriebenen Design ermöglichen einen effizienten Produktentwicklungsprozess, an dessen Ende noch bessere und noch leichtere Produkte stehen. Für richtige Entscheidungen ist es eben nie zu früh, das gilt nicht zuletzt in der Produktentwicklung und der Fertigungsindustrie, wo Zeit und Kosten eine Schlüsselrolle spielen. (jup)

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserem Partnerportal Konstruktionspraxis veröffentlicht.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 46018546)