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EditorialNeue Herausforderungen annehmen

»CAE-Technologien bieten viel Nutzenpotenzial«.

Dass die Produktentwicklung einen sehr hohen Stellenwert für die Industrieunternehmen hat – und dass dieser Stellenwert in den letzten Jahren stetig gestiegen ist und auch in absehbarer Zukunft weiterhin steigen wird – steht außer Frage. Jedoch steht heute mehr denn je zur Diskussion, in welche Richtung die Produktentwicklung in den einzelnen Branchen zukünftig gehen wird. Der Verweis auf notwendige Innovationen allein – der in den letzten Jahren in aller Munde war – reicht bei weitem nicht mehr aus. Denn die Zeiten sind wahrscheinlich endgültig vorbei, in denen alle zwei bis drei Jahre ein neuer noch leistungsfähigerer Computer gekauft wurde und mindestens jedes Jahr ein neues Handy, mit noch mehr Funktionalität, die aber nur von einer verschwindend geringen Minderheit gewünscht und genutzt wurde. Und auch in der Automobilindustrie hat teilweise schon ein grundsätzliches Umdenken begonnen, da die Ära »noch größer, noch schneller, noch mehr Luxus« abrupt ihr Ende fand. In immer mehr Bereichen rückt eine nachhaltige Produktentwicklung in den Vordergrund. Diese beinhaltet unter anderem eine kundenorientierte, maßgeschneiderte Funktionalität mit hohem Qualitätsstandard, eine umweltgerechte und energieschonende Produktentstehung und -nutzung, wobei eine möglichst kosteneffiziente Produktion und ein langfristiger Produkteinsatz angestrebt werden sollten.

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Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, bieten die schon vorhandenen Konzepte der virtuellen Produktentwicklung beziehungsweise des Digital-Prototyping vielfältige Möglichkeiten. Schon in der frühen Konzeptphase lassen sich die verschiedensten Alternativen bezüglich ihres Funktionsumfanges miteinander vergleichen und erste Konzeptemodelle begutachten, um die grundsätzliche Entwicklungsrichtung festzulegen. In der anschließenden Konstruktions- und Detaillierungsphase erfolgt die Optimierung der geometrischen Formen und damit einhergehend die Auswahl der notwendigen beziehungsweise am besten geeignetsten Werkstoffe. Gleichzeitig werden zum größten Teil schon zu diesem Zeitpunkt die grundlegenden Fertigungsverfahren durch die Art der Konstruktion festgelegt.

Mit den heutigen CAE-Technologien bestehen vielfältige Möglichkeiten, die generierten Produktmodelle basierend auf den 3D-CAD-Daten umfassend zu testen und – entsprechend den Ergebnissen der Berechnungs- und Simulationslösungen – zu optimieren; und zwar bevor die ersten Späne fliegen und die ersten Schrauben angezogen werden. Mit Hilfe von mechanischen, thermischen, elektrischen, magnetischen und strömungsmechanischen Untersuchungen können in kurzer Zeit eine Vielzahl von Varianten berechnet und bewertet werden, um der optimalen Lösung für ein zukünftiges Produkt möglichst nahe zu kommen.

Hier können sowohl Material- als auch Gewichtsreduzierungen im Mittelpunkt stehen, so dass die Antriebskräfte angepasst und die Energieaufwände minimiert werden können. Das reduziert die Kosten und schont die Umwelt. Außerdem sind eventuell kostengünstigere Materialien und Fertigungsverfahren einsetzbar. Dem Aufwand, der in den frühen Produktentstehungsphasen für entsprechende Analysen notwendig ist, steht ein umfassender Nutzen in den gesamten späteren Folgeprozessen gegen- über. Der Konstrukteur selbst erhält aus den Simulationen und Berechnungen (wenn er diese mit den richtigen Randbedingungen durchgeführt hat) aussagekräftige Ergebnisse (wenn er diese richtig interpretieren kann) und damit ein tiefergreifendes Verständnis für das physikalische Verhalten seiner Konstruktion. Die Erfahrungen, die dadurch gesammelt wurden, fließen natürlich automatisch auch in zukünftige Entwicklungsprojekte ein. Aber grundsätzlich gilt auch hier: Vertrauen auf die Software-Ergebnisse ist gut, eine überschlägige Kontrolle, beispielsweise durch einen erfahrenen Teamkollegen, ist besser.

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