Fast wie real
Virtuelle Produktentwicklung ausgebaut
ISMANING (ABZ). - Das Team für virtuelle Produktentwicklung bei Volvo Construction Equipment (Volvo CE) revolutioniert derzeit den Produktentwicklungsprozess, indem es entscheidende Designelemente schon frühzeitig per Simulation testet und deren Sicherheit prüft, bevor ein Prototyp überhaupt erst gebaut wird.
Es ist kein Geheimnis, dass der Bau von Prototypen viel Zeit und Ressourcen verschlingt. Aus diesem Grund entwickeln Ingenieure der Technologieabteilung von Volvo CE neue Methoden für mehr virtuelle Tests und Simulationen vor dem Bau des ersten Prototypen. Dadurch wird nicht nur der Entwicklungszyklus verkürzt, sondern auch gewährleistet, dass die Prototypen dem endgültigen Produkt deutlich ähnlicher sind, wodurch wiederum Kosten gespart werden.
Virtuelles Testen und Simulieren ist für Volvo CE nicht neu. Das Unternehmen beschäftigt seit geraumer Zeit ein Team für virtuelle Produktenwicklung (VPD, "Virtual Product Development"). Dieses befasst sich mit frühzeitiger Simulation, der Simulation von Zukunftstechnologien und sogar dem Verhalten des Fahrers (mit einem Echtzeit-System für menschliche Wahrnehmung ("Human-in-the-Loop"). Vor kurzem haben die Ingenieure von Volvo CE nach eigener Aussage einen regelrechten Durchbruch erzielt. Mit dem sind Simulationen noch weit früher als vorher möglich.
Bislang benötigte das Team für Statik und Dynamik einen Prototypen, um die Festigkeit von Maschinenteilen, z. B. Rahmen, zu testen. Jetzt kann das Team für frühzeitige Simulation dem Team für Statik und Dynamik per Rechner und Simulation die Kräfte bereitstellen, die es für die Analyse von Standsicherheit und Leistung benötigt. So kann das Team die Festigkeit von Bauteilen bereits ein Jahr früher bestimmen, ohne Geld für den Bau von Prototypen ausgeben zu müssen.
Noch ist diese Methode nur für knickgelenkte Dumper von Volvo CE anwendbar. Aber die Ingenieure des Unternehmens wollen diese Technik für alle Volvo-Maschinen anpassen.
"Wenn bei einem knickgelenkten Dumper auf unebener Straße ein Rad auf ein Hindernis trifft, entstehen im Dumper Kräfte, die vom Reifen in Fahrwerk und Rahmen übertragen werden", erläutert Lennarth Zander, Leiter des VPD-Teams. "Durch Simulation und mathematische Berechnung können wir diese Kräfte genau bestimmen. Dadurch kann das Team für Statik und Dynamik die dynamischen Charakteristika und die erforderliche Festigkeit von Bauteilen bestimmen. Bisher wurden diese mit einem Prototyp auf einer Teststrecke ermittelt, aber jetzt erhalten wir mit einem Computer das gleiche Ergebnis schneller. Wir haben ein genaues 3D-Modell eines knickgelenkten Dumpers im Computer erstellt, ausgerüstet wie die reale Maschine. Die Bewegungen, wie das Bremsen und Wenden, sind identisch. Die animierte 3D-Maschine bewegt sich wie im Film.
Ein weiterer Vorteil dieser Technologie ist, dass virtuelle Messungen an Orten erfolgen können, wo physikalische Messungen unmöglich sind. An engen Stellen, z. B. an einem Bolzen, ist kein Platz für einen physikalischen Sensor, aber per Simulation können die Kräfte an diesen Stellen ermittelt werden. Das Simulationsmodell kann auch für die Bestimmung des Verhaltens der Maschine in unterschiedlichen Umgebungen herangezogen werden, z. B. in klirrender Kälte, glühender Hitze oder großen Höhen mit sauerstoffarmer Luft.
"Es wird immer wichtiger, Entwicklungszyklen zu verkürzen und möglichst viele virtuelle Tests und Simulationen am Rechner durchzuführen", erklärt Lennarth Zander. "Mit dieser neuen Volvo CE Technologie werden wir ohne Abstriche an der Sorgfalt die Effizienz erhöhen und den Produktentwicklungsprozess verbessern – das ist ein großer Durchbruch. Zukünftig können wir auf frühe Prototypen verzichten und deutlich ausgereiftere Modelle mit größerer Genauigkeit bauen, die dem endgültigen Produkt viel näher kommen. So sparen wir Zeit und Geld."
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