Computergestützte Entwicklung und Fertigung zur Beschleunigung des Fahrzeugdesigns
In den letzten Jahren realisierte technologische Fortschritte haben den Ersatz physischer Prototypen in der Automobilindustrie durch einen computergestützten Produktentwicklungsprozess (Product Development Process, PDP) erleichtert. Möchte Europa seine Wettbewerbsfähigkeit im Automobilbau bewahren, müssen zunehmend derartige virtuelle Prototypen und optimale Designverfahren übernommen werden, um die vorausgehende Entwicklungszeit zu reduzieren. Für die computergestützte Entwicklung und Fertigung (Computationally Aided Engineering, CAE) sind numerische Simulationsmethoden aus der numerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) erforderlich. Das Potenzial der numerischen Strömungsmechanik zur Optimierung des industriellen Designs kam bislang jedoch durch die übermäßig langen Rechenzeiten nicht vollständig zum Tragen. Neuere Untersuchungen in der Luftfahrtindustrie haben nun bewiesen, dass derartige Mängel mit CFD-optimierten Arbeitsabläufen auf Basis adjungierter Verfahren überwunden werden können, wobei die vorangehende Entwicklungszeit mittels PDP deutlich reduziert, Leistung und Qualität verbessert und die Umweltbelastung des Produkts verringert werden können. Das von der EU finanzierte Projekt "Fluid optimisation workflows for highly effective automotive development processes", kurz FLOWHEAD, konzentrierte sich auf die Entwicklung derartiger adjungierter Löser für CFD-Probleme in der Automobilindustrie und deren Einbindung in den Arbeitsablauf des Entwurfs, der Konstruktion und der Ausführung. Ultimatives Ziel war die Beschleunigung des Designprozesses, womit gleichermaßen dessen Arbeits- und Kosteneffizienz verbessert werden. In einem ersten Schritt erweiterte das Konsortium die Fähigkeiten der bereits existierenden Löser und erarbeitete außerdem neue automatische Parametrisierungsverfahren. Zur Bewertung der Leistungsfähigkeit der neuen Methoden unter "realen Bedingungen" implementierten die Forscher diese mit Erfolg in die PDP-Prozesse der führenden Fahrzeughersteller und Softwareanbieter. Man ermittelte Anwendungen in verschiedenen Testfällen im Zusammenhang mit der externen Aerodynamik des Fahrzeugs, der Seitenspiegelakustik, den Klimatisierungskanälen und der Kühlung der Elektrofahrzeugbatterie. Die Anwendung ergab in diesen Fällen eine signifikante Senkung der Durchlaufzeit und bietet damit eine umsetzbare Lösung für den Fahrzeugentwicklungsprozess. So veranschaulichte das FLOWHEAD-Projekt das volle Potenzial von CFD-Anwendungen in der Automobilindustrie. Seine Resultate werden zur Verteidigung der Position Europas auf diesem Gebiet beitragen. Im Rahmen des von der EG finanzierten Folgeprojekts “About Flow” wird weiter geforscht.
