KEM Konstruktion Automobilkonstruktion 02.2019

ELEKTROMOBILITÄT

ELEKTROMOBILITÄT SIMULATION Systems-Engineering-Ansatz optimiert Fahrzeugentwicklung Innovationstreiber Simulation Auch wenn die Entwicklung autonomer Fahrzeuge ganz andere Herausforderungen mit sich bringt, setzt sie ein ähnlich ganzheitliches Konzept voraus, da auch hier schnelle Lösungen für Designprobleme gefunden werden müssen. Systeme wie die Simulationsplattform 3D-Experience von Dassault Systèmes sind hier die Lösung. Sie optimieren nicht nur die E-Fahrzeugentwicklung, sondern verkürzen auch den Zeitaufwand bis zur Markteinführung. Euriel Malpiece, Simulia Business Development Executive, Dassault Systèmes Wenn alle Daten aus der Simulation über die 3D-Experience-Plattform verwaltet werden, können Hersteller einen gesamtheitlichen Ansatz verfolgen und so das komplette Endprodukt im Blick behalten Bild: Dassault Systèmes Deutschland genießt als Autonation ein hohes Ansehen. Dies macht sich nicht nur durch die Vielzahl an bekannten Herstellern bemerkbar, sondern auch durch die Vielzahl an Innovationen deutscher Autobauer. Dementsprechend spielen aktuelle Trends und neue Mobilitätskonzepte eine tragende Rolle, um weiter als „Leitmarkt“ zu bestehen – weit vorne, das Thema Elektromobilität. Um Elektrofahrzeuge flächendeckend einsetzen zu können, stehen Hersteller sowie OEMs allerdings noch vor einigen Herausforderungen. Schlüsselfaktoren – Infrastruktur und Ressourcen Der Markt für Elektroautos birgt ein enormes Wachstumspotenzial. Gleichzeitig hat dies zur Folge, dass der Wettbewerb in der Entwicklung und Konstruktion immer stärker wird. Bis Elektrofahrzeuge eine tatsächliche Alternative zu Autos mit herkömmlichem Verbren- nungsmotor darstellen, besteht aktuell jedoch noch ein hoher Entwicklungs- und Optimierungsbedarf, um flächendeckend Fahrzeuge mit alternativen Antriebskonzepten verfügbar zu machen. Eines der größten Hindernisse sind die verbauten Batterien: Diese besitzen heute noch eine relativ geringe Reichweite und zudem ist die Infrastruktur an vorhandenen Ladestationen noch recht begrenzt. Weiterhin sind die Batteriepreise hoch – und das obwohl diese in den letzten Jahren in den Bereichen Ladekapazität, Lebensdauer und Preispunkt bereits massiv verbessert wurden. Lag der Preis 2007 bei über 1000 Euro pro Kilowattstunde, so liegt er inzwischen bei knapp unter 200 Euro. Ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung, allerdings sind E-Autos erst ab einem Preis von 130 Euro rentabel gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. Auf dem Weg dorthin besteht bei Herstellern sowie OEMs noch Handlungsbedarf: Aufgrund des hohen Wettbewerbdrucks müssen sie das Know-how für neue Konzepte bündeln, Machbarkeitsstudien frühzeitig durchführen und unterschiedliche Optionen flexibel simulieren und testen. Nur mit einer strategischen Vorgehensweise können sie innovative Fahrzeuge zeitnah auf den Markt bringen und dabei Kosten, Qualität und Kundenerlebnisse optimieren. Simulation für flexible und agile Entwicklung Die Automobilbranche setzt in Hinblick auf die Konstruktion noch meist auf physikalische Tests. Für etablierte und langfristig erprobte Bereiche, wie den Verbrennungsmotor, ist dies auch weiterhin zielführend. Grund hierfür ist, dass die Hersteller auf umfangreiches Fachwissen, ausgereifte Bauteile und bewährte Prozesse setzen können. Dieser Vorteil besteht allerdings bei neuen Mobilitätskon- 32 K|E|M Konstruktion Automobilkonstruktion 02 2019

SIMULATION ELEKTROMOBILITÄT zepten nicht: Hier müssen die Hersteller ihr Wissen erst aufbauen und durch Forschungsarbeit Zusammenhänge zwischen einzelnen Komponenten ermitteln sowie die optimale Kombination dieser ergründen. Konkret für die Batterie bedeutet dies, umfangreiche Tests an Einzelteilen, um mehr über Zellchemie, Energiedichte und das thermische Verhalten zu erfahren. Simulation ist hierfür ein wichtiges und effizientes Mittel, um verschiedene Szenarien zu erforschen. Kosten- und zeitaufwendige physikalische Prototypen können durch virtuelle Tests ersetzt werden, um eine Vielzahl von Materialien zu erproben und verschiedene Legierungen oder Bauteilkombinationen auszuprobieren. So können Hersteller beispielsweise das Gewicht verbauter Komponenten in unterschiedlichen Materialien testen, um Herstellungskosten maximal zu reduzieren. Gleichzeitig können sie vorgeschriebene Sicherheitsaspekte für das Fahrzeug und die Kosten im Blick behalten. Denn Gewicht spielt bei einem E-Auto nicht nur für die Karosserie eine Rolle. Es betrifft auch Schutzelemente für die Unfallvorsorge oder die Batteriezellen. Simulationen helfen hier herauszufinden, welche Materialien in welcher Stärke und Legierung verbaut werden sollten und wie die Batteriezellen am besten platziert werden müssen, um eine optimale Balance aus Festigkeit, Funktionalität und Gewicht zu entwickeln. Im Bereich autonomes Fahren liegt das Augenmerk hingegen auf der Software. Hier hilft Simulation, die komplexen Zusammenhänge bei der Echtzeitberechnung von Umgebungsdaten und der Platzierung von Sensoren in einer digitalen Umgebung zu definieren, um diese anschließend direkt verbauen zu können. So können Hersteller sichergehen, dass sie die Sensoren an der richtigen Stelle anbringen und diese auch unter extremen Bedingungen zuverlässig ihren Dienst leisten. Bild: Dassault Systèmes Im Bereich autonomes Fahren hilft Simulation, die hochkomplexen Zusammenhänge bei der Echtzeitberechnung von Umgebungsdaten und der Platzierung von Sensoren in einer digitalen Umgebung zu definieren Simulationsplattform liefert zentralen Datenpool Eine effektive Möglichkeit, um die bestmögliche Zusammensetzung der Komponenten zu ermitteln bietet die 3D-Experience-Plattform von Dassault Systèmes. Diese liefert einen zentralen Datenpool mit dem verschiedene Teams in Echtzeit an der Entwicklung arbeiten können. Hersteller können so beispielsweise einen digitalen Zwilling des Fahrzeugs erstellen und damit ihre Konzepte im realen Umfeld simulieren. Wenn alle Daten aus der Simulation über diese Plattform verwaltet werden, können Hersteller einen gesamtheitlichen Ansatz verfolgen und so das komplette Endprodukt im Blick behalten. Diese Art der Zusammenarbeit beschleunigt Innovationen, erhöht die Produktivität, senkt die Herstellungskosten und optimiert die Konzeptentwicklung und -validierung. Durch den Einsatz von physikalischen Tests an einem späteren Punkt der Entwicklung – wenn das Produkt bereits ausgereift und optimiert ist – steigern Hersteller mit der Plattform ihre Effizienz und verkürzen den Zeitaufwand bis zur Markteinführung. Zudem geht es darum, das bestehende Fachwissen optimal mit dem neugewonnen Know-how zu verknüpfen. Auf Basis einer Plattform können Automobilhersteller innovative Prozesse im Bereich E-Mobility unternehmensübergreifend entwickeln und ganzheitliche Entscheidungen treffen. jg www.3ds.com/de Details zum Thema Simulation in der Fahrzeugentwicklung von Dassault Systèmes : hier.pro/or3ot KUNSTSTOFF IN HÖCHSTFORM Für unsere anspruchsvollen Kunden erweitern wir immer wieder die Grenzen des Machbaren – beispielsweise durch die Fertigung von komplexen Baugruppen mit integrierten Zusatzfunktionen. Dabei beherrschen wir die gesamte Prozesskette vom Engineering über Werkzeugbau, Spritzguss und Montage bis zur Logistik. Wir beraten Sie bei der Werkstoffauswahl und der Optimierung Ihrer Konstruktio- auf Ihre Wünsche. Von unseren hochmodernen Produktionsstätten in Illertissen (D) und Györ (HU) können Sie höchste Qualität erwarten – unabhängig davon, wie hoch die Stückzahl ist. Fordern Sie uns! WEISS Kunststoffverarbeitung GmbH & Co KG • D-89257 Illertissen • Rudolf-Diesel-Str. 2 • T +49 (0)7303 9699-0 WEISS Hungaria Kft • HU-9028 Györ • www.weiss-kunststoff.de K|E|M Konstruktion Automobilkonstruktion 02 2019 33