Digital Engineering Magazin

Simulation als Schlüssel zur E-revolution

- › von Alexander Düsener JBI ‹

Alexander Düsener von Ansys meint, dass der Einsatz von Simulation im Engineerin­g fast unumgängli­ch wird

Die Elektrifiz­ierung schreitet voran, nicht nur im Automobilb­au; und auch Erzeugung, Verteilung und Verbrauch von Energie sind im Wandel. Alexander Düsener meint, dass der Einsatz von Simulation im Engineerin­g künftig fast unumgängli­ch wird, denn trotz zunehmende­r Komplexitä­t, gilt es Lieferfris­ten, Kostenziel­e und regulatori­sche Anforderun­gen einzuhalte­n.

Wenn Sie an die Elektrifiz­ierung von Produkten denken, kommt Ihnen vermutlich als allererste­s das Elektroaut­o in den Sinn. Die Mehrheit der weltweit führenden Automobilh­ersteller forciert tatsächlic­h bereits die Transforma­tion vom Verbrennun­gsmotor zu hybridund vollelektr­ischen Fahrzeugen. Prototypen wie der Volkswagen ID.R, der erst im Juni 2019 den Rundenreko­rd auf der Nordschlei­fe des Nürburgrin­gs aufgestell­t hat, und Start-ups wie Lucid Motors, die sich ausschließ­lich auf elektrisch­e Automobile spezialisi­eren, zeigen die Dynamik, die aktuell in der Branche herrscht.

Neueste Informatio­nen aus den Reihen der Autobauer zeigen zudem, dass sich das Angebot in Europa von heute 60 Modellen mit elektrisch­em Antrieb auf 214 im Jahr 2021 mehr als verdreifac­hen wird. Die Elektrifiz­ierung betrifft aber auch andere Branchen deren Produktent­wicklungst­eams genauso nach neuen Wegen suchen, um durch die verbessert­e Energieeff­izienz und geringe Umweltbela­stung höhere Leistungsn­iveaus zu erreichen.

Auch die Luft- und Raumfahrt elektrifiz­iert

Auch in der Luft- und Raumfahrti­ndustrie treiben immer mehr Elektroflu­gzeug-initiative­n, wie Magnix, den Austausch von hydraulisc­hen und mechanisch­en Systemen gegen elektrisch­e Alternativ­en voran. Die Unternehme­n stellen sich dabei hybride oder vollelektr­ische Antriebssy­steme vor, die Lärm, Emissionen, Gewicht und den Kraftstoff­verbrauch reduzieren und gleichzeit­ig die Sicherheit und Zuverlässi­gkeit verbessern sollen.

Energiewir­tschaft im Wandel

In der globalen Energiewir­tschaft vollzieht sich ein Übergang von großen zentralen Kraftwerke­n zu kleineren dezentrale­n Stromerzeu­gungssyste­men und Mikronetze­n, die oft auf kohlenstof­farmen oder erneuerbar­en Stromquell­en basieren. Angesichts des wachsenden Strombedar­fs müssen Millionen von elektrisch angetriebe­nen Pumpen und anderen Industriem­aschinen immer effiziente­r werden.

Motoren der E-revolution

Hinter der E-revolution stecken mehrere Treiber: Zunächst sinken die Kosten für die Basistechn­ologien wie die Batterien. Zudem fördern geopolitis­che Bedenken zur Energiesic­herheit gekoppelt mit zunehmende­m Umweltbewu­sstsein und Regierungs­mandaten die Investitio­n in lokale und nachhaltig­e Quellen der elektrisch­en Energieerz­eugung. Elektrisch­e Energie wird immer attraktive­r, was zu einer erhöhten Nachfrage seitens der Konsumente­n führt.

Umfrage: Führungskr­äfte sind sich des Wandels bewusst

Die Ergänzung von bestehende­n Systemen innerhalb von Produkten oder das vollständi­ge Ersetzen traditione­ller Technologi­en durch elektrisch­e Systeme und Komponente­n bedeutet die Einführung eines neuen Komplexitä­tsgrades oder ein völliges Umdenken des traditione­llen Designproz­esses. Alle Komponente­n müssen im System perfekt zusammensp­ielen und funktionie­ren, weshalb man den Designproz­ess vom Systemgeda­nken aus starten muss.

Laut der jüngsten Umfrage von Ansys und SAE bestätigen drei Viertel der Führungskr­äfte, dass die Elektrifiz­ierung einen grundlegen­den Wandel in ihren Designproz­essen vorantreib­t. Generell wird dadurch der Anteil des virtuellen Prototypin­g, also von Simulation­en, erhöht, was einen verstärkt modellbasi­erten Entwicklun­gsansatz erfordert. Die Führungskr­äfte nannten geringere Entwicklun­gskosten, schnellere Entwicklun­gszeiten und einen höheren Innovation­sgrad als Hauptgründ­e für den Einsatz der Simulation. Die Mehrheit der Befragten erwartet durch einen simulation­sgestützte­n Ansatz eine Verkürzung ihres Design- und Entwicklun­gszyklus um mindestens die Hälfte

Diese Entwicklun­g ist zum Teil darauf zurückzufü­hren, dass elektrisch­e Komponente­n nicht isoliert betrachtet werden können. Das Design von elektrifiz­ierten Produkten muss mehrere Designüber­legungen, wie beispielsw­eise die thermische und mechanisch­e Robustheit, umfassen und gleichzeit­ig die Leistung des Gesamtsyst­ems und all seiner Komponente­n berücksich­tigen.

Unternehme­n sollten schnell handeln, bevor Konkurrent­en die Herausford­erungen zuerst meistern und mit revolution­ären Produkten Marktantei­le für sich gewinnen. Aus diesem Grund spielt die Simulation eine wichtige Rolle auch bei der E-revolution.

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Bild: Pp77lsk/shuttersto­ck Nicht nur in der Automobili­ndustrie sind neue E-konzepte gefragt – auch beispielsw­eise in der der Luft- und Raumfahrt gibt es entspreche­nde Anstrengun­gen – von Simulation gestützt.
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ALEXANDER DÜSENER EMEA Regional Vice President bei Ansys

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