Bild: © alphaspirit, Fotolia

Bild: © alphaspirit, Fotolia

Software vereinfacht Ingenieuren den täglichen Entwicklungsaufwand, darin waren sich die Experten der neunten fluid-Expertenrunde einig. Dabei dient die Simulation in der Fluidtechnik als begehrtes Mittel, um komplizierte physikalische Zusammenhänge zu verknüpfen, Lösungen für komplexe Systeme zu finden und die Qualität des Produkts zu erhöhen. Doch was kann die Simulation heute bereits leisten? „Die Simulation trägt dazu bei, eine wirklich gute oder sogar die beste Konstruktion eines Produkts zu finden“, sagt Kilian Glockner, Territory Technical Manager Solidworks bei Dassault Systèmes. Seiner Meinung nach hilft die Simulation schon in der Entwurfsphase dabei virtuell zu testen, ob die Idee des Konstrukteurs in der Realität funktioniert. Wie umfassend ein Simulationsmodell dabei ist, weiß Uwe Grätz, Head of Engineering bei ESI ITI. Es werden alle Komponenten und physikalischen Effekte berücksichtigt: „Die Hydraulik oder Pneumatik agiert nicht alleine. Ich brauche eine Mechanik, ich brauche eine Steuerung, ich habe eventuell thermische Einflüsse.“ Neben den Berechnungen dieser Aspekte bietet die Simulationssoftware mit einer breiten Modellbibliothek eine enorme Datenquelle für die Parametrierung.

Andreas Wierse - Bild: fluid
Andreas Wierse, Geschäftsführer der Sicos BW und der HWW: „Simulationssoftware in der Fluidtechnik ist auf der einen Seite schon sehr ausgereift und wird in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt. Andererseits steht sie auch vor großen Herausforderungen.“ Bild: fluid

Auch Andreas Wierse, Geschäftsführer bei Sicos BW, schätzt die Chancen und Möglichkeiten der Simulation: „Wenn ich in meiner virtuellen Welt ein Modell aufgebaut habe, kann ich es dort viel schneller ausprobieren und optimieren. Und hier komme ich inzwischen auch zu sehr guten Ergebnissen.“

Diese Vorteile sehen auch immer mehr die kleinen und mittelständischen Unternehmen, die Andreas Wierse und das Unternehmen Sicos in der Simulationstechnik berät. „Selbst bei kleinen und mittelständischen Unternehmen gibt es oft die Fragestellung, ob sie einen Prototyp bauen oder die Energie in ein numerisches Modell stecken, weil sie davon vielleicht mehr haben.“

Den großen Nutzen, unter anderem für die Kreativität des Ingenieurs, erkennt auch Professor Dr. Erwin Bürk, Studiendekan Industrial Virtual Engineering an der Hochschule Furtwangen (HFU). Das Spielerische eröffne häufig einen neuen Blick und damit einen Weg zur Innovation. Dank der Simulation gäbe es außerdem Pluspunkte bei der Qualität: „Ein vertieftes physikalisch-technisches Verständnis vom Produkt führt in Kombination mit dem Ideenreichtum des Ingenieurs zu einer verbesserten Qualität.“

Uwe Grätz - Bild: fluid
Uwe Grätz, Head of Engineering bei ESI ITI: „Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Einzelteile, denn nur wenn alle Puzzleteile perfekt ineinandergreifen, läuft Ihr System rund. Mit Systemsimulation beherrschen Sie komplizierte physikalische Zusammenhänge auch über die Fluidtechnik hinaus.“ Bild: fluid

In diesem Zusammenhang setzen Softwarehersteller auf eine ausgereifte Technik: Modellbibliotheken werden aus den Daten der Hersteller gespickt – von ersten Einschätzungen bis hin zu detailreichen Simulationsmodellen. Um ein anstehendes Problem sinnvoll zu lösen, müssen Konstrukteure jedoch auf Validierungen achten. Bastian Schnepf, Application Engineer CFD bei Altair Engineering: „Am Ende steht und fällt die Nutzbarkeit der CFD mit der Validierung für den spezifischen Anwendungsbereich. So wird man für die jeweilige Problemklasse zunächst Validierungsaufwand investieren und erst danach die Software sinnvoll und produktiv einsetzen können.“ Das bestätigt auch Uwe Grätz von ESI ITI: „Für Simulation und Modellierung gilt auch: So wie ich in den Wald hineinrufe, so kommt es heraus. Was ich also an Informationen zum Beispiel bei Parametern reinstecke, bekomme ich als Ergebnis aus dem Modell wieder.“

Ausgereifte Technik

Kilian Glockner - Bild: fluid
Kilian Glockner, Territory Technical Manager Solidworks bei Dassault Systèmes: „Strömungssimulation hat sich seinen Weg gebahnt – längst ist ihr Potenzial nicht mehr nur Experten vorbehalten, sondern liefert dem Konstrukteur vom ersten Entwurf an wichtige Informationen.“ Bild: fluid

Wegen der ausgereiften CFD-Technik und der umfangreichen Datenbibliothek scheint also eine Simulation einfach zu sein: Daten einspeisen, die Software arbeiten lassen, Ergebnis erhalten, Produkt optimieren. Einfache und wiederkehrende Simulationen könnten laut den Experten sogar von Nicht-Softwarespezialisten durchgeführt werden. „Einfachere Simulationsschritte, die im Entwicklungsprozess der Firma immer wiederkehren, kann man durchaus dem Konstrukteur überlassen, insbesondere dann, wenn sie in das CAD-System direkt eingebunden und erprobt sind“, erklärt Erwin Bürk. Dabei müsse die Simulation im CAD-Programm so intuitiv und einfach wie möglich gestaltet sein, meint Kilian Glockner von Dassault Systèmes.

Andreas Wierse hält dafür aber gewisse Grundkenntnisse für unerlässlich: „Wichtig ist, dass derjenige, der es tut, weiß, was er tut. Also er muss wissen, welche Aussagen kann ich basierend auf der Technologie treffen. Wenn die Aufgaben komplexer werden, braucht man allerdings schon einen Spezialisten, um die Software auf diese Systeme anzupassen und entsprechend zu nutzen.“ Egal ob ein einfacher Konstrukteur oder ein Spezialist simulieren will – dazu braucht er die richtige Schulung. „Sie brauchen einen gut ausgebildeten Nutzer dieser Software, der weiß, was er tut und der vor allem jeden Tag damit arbeitet. Weil mit dem ständigen Arbeiten steigern Sie einfach das Wissen über die Software, und wie sie sich verhält“, erklärt Professor Dr. Bürk von der HFU. Dafür müssten Unternehmen ihre Mitarbeiter in Simulationstechnik schulen. Der Wille sei da, erklärt Kilian Glockner, aber es müsste auch aktiv geschult werden: „Den Willen das zu machen, sehen wir auf jeden Fall. Jeder will Hand anlegen, und man muss durch Schulungen, Videos oder Online-Tutorials dem Nutzer die Möglichkeit schaffen, dass er die Simulationen auch selbstständig durchführen kann.“

Dr. Erwin Bürk - Bild: fluid
Dr. Erwin Bürk, Studiendekan Industrial Virtual Engineering, HS Furtwangen: „Die numerische Simulation ist ein notwendiges Werkzeug bei der Entwicklung innovativer Produkte und Prozesse. Es besteht die Herausforderung in der Zusammenführung der vielfältigen Analysemethoden.“ Bild: fluid

Besonders die Hochschulen setzen in ihrer Ausbildung auf die Kombination von praktischem und theoretischem Wissen. So ist Simulationstechnik an der HFU bereits in einigen Studiengängen wie Mechatronik, Medizintechnik, Materialwissenschaften und der Produktionstechnik Standard. Denn das sei auch der Wunsch, der aus der Industrie an die HFU herangetragen wurde, betont Professor Bürk. Die Studenten lernen deshalb die Strömungs- und Wärmelehre kennen, um dann Feldsimulation in der Strömungsmechanik einzusetzen. Danach werden Tools vermittelt, um in der Industrie direkt damit arbeiten zu können. Lernen könnten Unternehmen auch in der Zusammenarbeit mit Dienstleistern. So sollten Unternehmen bei komplexeren Aufgaben zunächst mit einem Dienstleister arbeiten. Wierse: „Dann gewinnen auch die Kollegen, die mit dem Dienstleister arbeiten, nach und nach ein Gefühl dafür, was sie brauchen.“