TRENDS » Digitalisierung/Digital Twin Digitales Simulieren und Testen für die Erforschung des Weltalls Wettbewerbsfähig im neuen Raumfahrtzeitalter Bild: Luca Oleastri/stock.adobe.com Komplexität ist für die Raumfahrt kein Fremdwort – nicht umsonst gehen die Wurzeln des Systems Engineering auf die Luft- und Raumfahrt zurück. Waren es in der Vergangenheit aber vor allem öffentliche Einrichtungen, die an der Umsetzung arbeiteten, bieten sich aufgrund der Privatisierung nun auch zahlreichen kommerziellen Anbietern Chancen. Digitale Durchgängigkeit und digitale Zwillinge legen auf der Tools-Seite die Basis dafür, im Wettbewerb zu bestehen. Thierry Olbrechts, Direktor, Siemens Simcenter Aerospace Industry Solutions, Siemens Digital Industries Software Die rasante Privatisierung hat die gesamte Raumfahrtindustrie dramatisch und schnell verändert. Das Geschäft boomt und soll sich bis 2030 verdrei - fachen. Zudem treten neben traditionell öffentliche Einrichtungen nun auch Newcomer. In dieser neuen Ära der Raumfahrt sind niedrige Kosten und ein anderer Umgang mit Risiken gefragt – flexiblere, kundenorientierte Geschäftsmodelle. Hier haben traditionelle Akteure Schwierigkeiten, Newcomer sehen ihre Chancen. Eine umfassende Digitalisierung während des Entwurfs und der Herstellung wird entscheidend sein, um sowohl auf Produkt- als auch auf Prozessebene Zeit und Kosten zu sparen. Der Einsatz digitaler Zwillinge verkürzt mit integrierten Modellen und Tests die Zeit bis zur Markteinführung. Zudem können digitale Technologien genutzt werden, um Prozesse zu integrieren, die die Automatisierung, die Massenfertigung von Komponenten, systemorientierte Ansätze, Wiederverwendbarkeit, vorausschauende Wartung, Rückkopplungsschleifen, additive Fertigung und die Zusammenarbeit zwischen Maschinenbau und Elektrotechnik fördern. Innovative Ideen erforschen Angetrieben durch einen kommerziellen Kontext bringen Newcomer oft Ideen ein, die etablierte Vorgehensweisen in Frage stellen – seien es wiederverwendbare Startsysteme oder große Konstellationen von Kleinsatelliten. Die Umsetzung solcher Ideen in die physischen Welt erfordert einen engen Zeit- und Kostenrahmen und ist mit viel technischer Arbeit verbunden. Dazu gehören das Festlegen von Anforderungen, das Untersuchen von Konzepten, das Erforschen von Architekturen, das Verfeinern von Entwürfen, die Realisierung von Produkten und das Verfolgen ihrer Entwicklung bis zum Ende ihrer Lebensdauer. Ein großer Teil dieser Arbeit kann virtuell auf der Grundlage großer Datenmengen durchgeführt werden. Dieser Ansatz erfordert leistungsfähige Explorationswerkzeuge und skalierbare Simulationsmethoden sowie eine digitale Plattform, die alle Komponenten miteinander verbindet. Die meisten Raumfahrtsysteme sind von Natur aus komplex. Sie enthalten fortschrittliche Materialien und vereinen eine Vielzahl von Funktionen. Als Beispiel lassen sich modernste Antriebssysteme oder Robotersysteme mit eingebauter künstlicher Intelligenz (KI) nennen. Bei ihrer Entwicklung spielen so viele Parameter eine Rolle, dass die Ingenieure einen digitalen Zwilling benötigen, um auch nur annähernd erfolgreich zu sein. Das Herzstück dieses digitalen Zwillings sind realistische, vorhersagefähige Simulationsmodelle, mit denen alle Systemaspekte von Beginn des Entwicklungszyklus an gleichzeitig optimiert werden können. 20 KEMKonstruktion » 05 | 2023
Bilder: Siemens Mit der Xcelerator-Plattform bietet Siemens eine Basis für die durchgängige digitale Unterstützung der Produktentwicklung in Raumfahrtprogrammen an. Our connections get reactions Das exzellente Reihenklemmen-Programm von CONTA-CLIP Dieses Systemverhalten erfordert die Verwaltung großer Datenmengen und die Nutzung von Analysen in einer digitalen Lösung, die den gesamten Produktlebenszyklus umfasst. Darüber hinaus sind Raumfahrtsysteme für den Betrieb in der rauen Umgebung des Weltraums vorgesehen. Geräte, die unsere schützende Atmos phäre verlassen, sind anderen Schwerkraftbedingungen, extremen Temperaturschwankungen, kosmischer Strahlung und weiteren Bedingungen ausgesetzt, die wir uns noch gar nicht vorstellen können. Jede technische Arbeit an weltraumgebundenen Systemen muss dieser Komplexität Rechnung tragen. Anwendungen oder Materialien, die in anderen Branchen als fortschrittlich oder exotisch eingestuft würden, sind in der Weltraumentwicklung Standard. Der Einsatz eines digitalen Zwillings bei Produktentwicklung und -konstruktion erfordert eine leistungsfähige Simula - tionssoftware. Nur solche Lösungen, die speziell auf die typischen Anforderungen der Raumfahrttechnik zugeschnitten sind, werden ausreichen. Es gibt nur eine Handvoll solcher Lösungen auf dem Markt. Aus diesem Grund wird kommerziell verfügbare Software oft mit firmeneigenen Tools kombiniert, was die Komplexität der Tool-Integration weiter erhöht. Sie muss deswegen so weit wie möglich unterstützt werden. www.sw.siemens.com INFO Mehr zur Xcelerator-Plattform von Siemens als Basis für den Einsatz in der Raumfahrttechnik: hier.pro/PpfUH Passgenauer Anschluss gefragt? Hier werden Sie fündig: CONTA-CLIP verfügt über ein vielseitiges Reihenklemmen- Sortiment in allen etablierten Anschlusstechniken. Top-Qualität ist bei uns selbstverständlich und das bei allen Produkten: zeitsparend, sicher und zuverlässig. www.conta-clip.de KEMKonstruktion » 05 | 2023 21
