Wettbewerbsvorteil durch Simulation
Gastbeitrag von DI Alexander Dopf, GF AXD Engineering GmbH, und DI Christoph Schlegel, GF 7tech GmbH
08.04.2020
Europäische Maschinenbauer stehen vor großen Herausforderungen: technologischer Wandel, geographische Verlagerung der Nachfrage, Transformation der Autoindustrie als größter Abnehmer, stetig steigende Kundenanforderungen hinsichtlich Performance und individueller Konfigurierbarkeit ihrer Maschinen. Hinzu kommt immer mehr eine „The winner takes it all“-Mentalität.
Nach Michael E. Porter gibt es drei Wettbewerbsstrategien, mit denen ein Unternehmen dieser Situation begegnen kann: Kostenführerschaft, Differenzierungsstrategie oder Nischenstrategie. Je nachdem, für welche Strategie sich ein Unternehmen entscheidet, muss die Produktentwicklung auch auf unterschiedliche Schwerpunkte fokussieren, um diese Strategie umzusetzen. Als wichtiger Bestandteil der Produktentwicklung kommt daher auch der Simulation eine Schlüsselrolle zu.
Simulation spart Kosten
Systemsimulation hilft bereits in sehr frühen Phasen, grundsätzliche Architekturentscheidungen treffen zu können. Ob z. B. der Antrieb einer Maschine rein elektrisch ausgeführt werden soll oder ob auch eine hydraulische Anlage benötigt wird. Außerdem konkurrieren Ziele und Prioritäten unterschiedlicher Abteilungen häufig. Die Auswirkungen werden oft viel zu spät, nämlich erst beim Zusammenbau des ersten Prototyps, erkannt. Indem alle Disziplinen in einem Gesamtmodell vereint werden, können solche Probleme wesentlich früher identifiziert und gelöst werden. Das spart Kosten und ermöglicht auch, ein insgesamt besseres Produkt zu bauen. Sobald mit der 3D-CAD-Konstruktion gestartet wird, sollte mit begleitenden struktur- und strömungsmechanischen Analysen begonnen werden.
Frühe Analysen sind wichtig
Je früher diese gestartet werden, umso größer ist der Nutzen. Die Simulationsabteilung spart Kosten, indem sie die Geometrie nicht unnötig vereinfachen muss und kann wertvolles Feedback für die Konstruktion liefern. Entscheidend ist dabei nicht nur die fachliche Expertise, sondern auch ein gut organisierter Kommunikationsfluss zwischen Berechnung und Konstruktion.
Mehr Produktsicherheit
Völlige Neuentwicklungen finden selten statt, meist wird ein vorhandener Stand weiterentwickelt. Eine Finite-Elemente-Analyse kann die häufig gestellte Frage „Was geht hier noch?“ beantworten, und zwar nicht nur go/no-go, sondern mit einem konkreten Zahlenwert: um wie viel die Last größer werden darf, ohne umkonstruieren zu müssen. Mit anderen Worten, wie viel Sicherheit steckt in der Struktur? Dieses Wissen ist auch entscheidend für den Festigkeitsnachweis gegenüber den Behörden.
Viele Varianten werden simuliert
Eine Systemsimulation wiederum kann Auskunft darüber geben, ob die Maschine mit der neuen Komponente noch richtig funktioniert, oder ob sie nun geändertes Verhalten zeigt und als Lösungsmaßnahme beispielsweise die Regelung neu parametriert werden muss. Außerdem ermöglicht sie, sehr schnell verschiedene Komponenten auszuprobieren, sodass in kurzer Zeit eine hohe Anzahl von verschiedenen Varianten virtuell abgesichert werden kann.