Simulation als Schlüssel zur E-revolution
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.