CFD-Simulation, Bild: Dassault Systèmes

Damit Unternehmen vernünftige Ergebnisse aus der CFD-Simulation erhalten, muss die Software validiert werden. Bild: Dassault Systèmes

Wie intensiv würden Sie den Einsatz von Simulations-Software in Unternehmen einschätzen?
Meiner Erfahrung nach ist dies stark von der Region, in der die Unternehmen ansässig sind, abhängig. Gerade im Stuttgarter Raum, wo ich lange Jahre gearbeitet habe, ist es gang und gäbe, dass man Simulation im Entwicklungsprozess einsetzt. Und ich meine damit den gesamten Produkt-Lebenszyklus von der Idee bis zum Recycling. Hingegen benötigen im Kreis Tuttlingen einige Firmen noch Hilfestellung.

Setzen eher die großen Konzerne Simulation ein? Oder sind verschiedene Unternehmen aktiv?
Die großen Konzerne setzen die Simulation schon lange ein. Wenn man an die Strukturmechanik denkt, dann wird die Simulation bestimmt schon seit mehr als 40 Jahre in den Entwicklungsabteilungen umfassend genutzt. Bei der Strömungsmechanik sind es etwa 25 Jahre.

Im Prinzip ist die numerische Simulation heutzutage ein Standardwerkzeug. Und bei den kleinen und mittleren Unternehmen kommt es sehr darauf an, ob Sie einen Mitarbeiter haben, der in der Simulation sein Arbeitsfeld sieht und Interesse hat. Je nachdem ist dort dann auch die entsprechende Software im Einsatz.

Das heißt, die Fluidtechnik hinkt in Sachen Simulation nicht hinterher?
Genau. Diese positive Situation hängt auch stark mit den beiden Universitätsinstituten für Fluidtechnik in Deutschland zusammen. Es gibt in Dresden das IFD und in Aachen das IFAS. Diese beiden Institutionen haben die Thematik zukunftsweisend schon sehr früh aufgegriffen. Ich denke hier insbesondere an meinen Doktorvater Professor Dr. Siegfried Helduser, der die Simulationstechnik zu einem der Hauptthemen in Dresden gemacht hat.

Dr. Erwin Bürk, Bild: fluid
Dr. Erwin Bürk ist Professor für Strömungsmechanik an der Hochschule Furtwangen am Campus Tuttlingen. Hier beschäftigt er sich mit der Simulationstechnik. Seine Hobbys sind Lesen, Querflöte spielen und Sport. Bild: fluid

Gibt es trotz des langen Einsatzzeitraums bei der Software noch Defizite?
Eher nicht. Lässt man die Grundlagenforschung einmal außen vor und beschränkt sich auf die anwendungsorientierte Forschung, die von besonderem Interesse für die Industrie ist, dann stehen Ihnen mittlerweile eine Vielfalt an physikalisch- und chemisch-technischen Modellen innerhalb der Software zur Verfügung. Zudem besitzen wir heutzutage leistungsstarke Rechenplattformen, die die großen Datenmengen in kurzer Zeit verarbeiten können.

Man denke nur an die aktuellen Entwicklungen im Cloud Computing, ein Hype, der gerade in aller Munde ist.
Auf den Clouds finden Sie in der Regel eine Menge Analysesoftware mit den unterschiedlichsten Analysefunktionen. Da gibt es also eigentlich keine Einschränkungen. Lediglich die Datensicherheit dürfen Sie nicht aus den Augen verlieren. Und wenn Sie eine Einschränkung hinsichtlich der Modelle hätten, dann finden sie bei entsprechender Bezahlung auch immer einen Software-Hersteller, der mit Ihnen zusammen diese Lücke schließt.

Würden Sie dann sagen, Simulation geht nicht ohne Real-Test?
Das kommt darauf an, wie viel Erfahrung Sie mit Ihren eigenen Produkten beziehungsweise Prozessen und Entwicklungswerkzeugen haben. Da ist die Frage, welche Erfahrung Ihre Konstrukteure sowie Ihre Versuchs- und Berechnungsingenieure mitbringen. Wenn Sie in ein Unternehmen die Simulationstechnik neu einführen, dann dürfen Sie nicht erwarten, dass in kurzer Zeit durchschlagende Ergebnisse geliefert werden, die das Produkt aus dem Stand besser und kostengünstiger machen oder die Entwicklungszeit verkürzen.

Gerade am Anfang gilt es zwei Dinge besonders zu beachten: Zum einen brauchen Sie qualifizierte Mitarbeiter. Diesen müssen Sie auch Zeit geben, um sich mit der Simulation auseinanderzusetzen. Vielleicht müssen Ihre Mitarbeiter nochmals geschult werden, denn nicht alles, was wir in unserer Ausbildung oder im Studium gelernt haben, ist uns nach fünf oder zehn Jahren noch präsent.

Zum anderen muss gerade in der Anfangsphase die Software für Ihren Einsatzbereich, das heißt für Ihre Branche und Ihre Produkte, validiert werden. Sie kommen also nicht umhin, reale Tests durchzuführen, um Versuchs- und Simulationsergebnisse vergleichen zu können. Ein Stück weit werden Sie die Parameter der verwendeten Simulationsmodelle auf Grundlage Ihrer Versuchsergebnisse anpassen, wir sprechen in diesem Zusammenhang von einem Kalibrierungsprozess.

Am Ende all dieser Arbeiten steht Ihnen dann eine erprobte Anwendungsmethodik für den Simulationseinsatz zur Verfügung und Sie können sich immer mehr auf die Simulation verlassen. Vollständig ersetzen wird die Simulation den Versuch jedoch nie.

In meinen letzten beiden Jahren bei der Firma Festo haben wir Berechnungsingenieure sehr eng mit den Kollegen aus dem Versuch zusammengearbeitet. Der Grund hierfür waren neue Fertigungsverfahren, speziell das Rapid Prototyping, die ein schnelles Messen am realitätsnahen Produkt ermöglichen. In Bezug auf die Schnelligkeit konnte der Versuch dann besser mit der Simulation schritthalten.

Wird die Simulationssoftware irgendwann den Konstrukteur ersetzen?
Nein, sie wird ihn unterstützen. Dafür gibt es auch einen ganz einfachen Grund: Es wird immer der Konstrukteur sein, der die kreative Anfangsidee hat. Bei ihm werden dann auch alle Stränge im Entwicklungsprozess zusammenlaufen. Dabei wird er von der Simulation und von den entsprechenden Experten unterstützt. Er wirkt somit integrativ und leistet die so wichtige Synthesearbeit.

Die Arbeitswelt des Konstrukteurs wird sich also ändern, aber er selbst wird nicht verschwinden. Es bleibt die Frage: Wenn der Konstrukteur nicht verschwindet, wie steht es dann mit der Anzahl an Konstrukteuren im Unternehmen? Wird sich diese verringern? Und diese Frage muss, meiner Meinung nach, leider mit ja beantwortet werden. Als Gesellschaft müssen wir uns in Zukunft überlegen, ob wir das tatsächlich so wollen.

Sollen Innovationen allein vom Markt getrieben sein, oder wollen wir bei den Entscheidungen, welche Innovationen gefördert werden, auch andere Komponenten, zum Beispiel soziale Aspekte, mit berücksichtigen. Meine Generation wird diese Frage nicht mehr so stark betreffen, aber die kommenden Generationen müssen sich darüber umso mehr Gedanken machen.