Sicherheit erhöhen, Zeit und Geld sparen

Matthias Bönisch leistet bei seiner Arbeit regelmäßig „Detektivarbeit“. Durch Modellentwicklung und Simulation sucht er für unsere Kunden nach Problemen, die sie mit Hilfe von Messungen selbst nicht finden. Oder er testet im Vorfeld, um eine schnellere und dadurch kosteneffektive Entwicklung zu ermöglichen.

Konkret sieht das so aus: Er bildet mit Hilfe von Tools wie Matlab und Simulink physikalische Systeme ab, um sie (unter verschiedenen Randbedingungen) in einer virtuellen Umgebung zu testen.

Im obigen Bild ist eine vereinfachte Skizze einer Simulation zu sehen. In einem Gehäuse befinden sich mehrere abgetrennte Abschnitte. In der unteren Kammer entwickeln sich Temperaturen bis 100°C, vor denen ein Akku geschützt bleiben soll. So zum Beispiel in einer Brüheinheit eines Küchengeräts. Aus verschiedenen Gründen muss der Akku in der angrenzenden Kammer untergebracht werden, darf jedoch nur Temperaturen unter 60°C ausgesetzt werden. Nun kann simuliert werden, wie sich die Temperatur in der angrenzenden Kammer verhält, wenn man verschiedene thermische Isolationen und Wärmeleiter verwendet. Man simuliert unter verschiedenen externen Gegebenheiten (Randbedingungen), um so im Vorfeld bestimmen zu können, wie die Kammer gebaut werden muss, um eine Überhitzung zu vermeiden. Außerdem kann auch erkannt werden welche Maßnahmen überflüssig wären, so dass darauf verzichtet werden kann.

Drei Fragen an den Spezialisten:

Wo wird bei tech-solute die Modell-Simulation am häufigsten verwendet?

Überall dort, wo mit physikalischen Prozessen gearbeitet wird.

o            Thermische Mechanismen

o            Dynamische und kinetische Prozesse

o            Thermodynamische Prozesse von Gasen

o            Optische Mechanismen

o            Elektrische Mechanismen

o            Kraftwirkung von Magnetfeldern

Der Einsatz von Modellentwicklung und Simulation ist notwendig, um den steigenden Anforderungen an komplexe Technologien und Innovationen gerecht zu werden.

Wie sind Ihre Erfahrung bzgl. des Einsatzes der Modellentwicklung und Simulation im Engineeringbereich?

Der Einsatz von Simulationen ist im Engineering vor allem dort sinnvoll, wo kein wirkliches Experiment durchgeführt werden kann- zum Beispiel aufgrund von Zeitmangel oder auch aus Kostengründen, etc.  Oder wenn ein teurer Prototyp zuerst einmal im virtuellen Rahmen getestet wird, bevor die eigentliche Umsetzung geschieht. Das spart Zeit und Geld. „Ich habe festgestellt, dass immer mehr Kunden diesen Weg gehen, gerade im Bereich Innovation, um von Vorneherein ihren Prozess besser zu verstehen“.

Es gibt bei den Anfragen, die uns erreichen, im Wesentlichen folgende Bereiche:

• PROBLEMLÖSUNG – Ein Kunde hat ein Problem mit einem bestehenden Produkt und/oder einem Prozess. Aufschlussreiche Messungen sind nicht verfügbar. Der Einsatz von Modellentwicklung und Simulation gibt Aufschluss über die Situation und zeigt Lösungswege auf.
• OPTIMIERUNG – Ein System soll optimiert werden. Hier kann tech-solute ein mathematisches Modell erschaffen, in der die Effekte von Änderungen an Prozessen oder zum Beispiel Materialien vorhergesagt werden können.
• INNOVATIONSBESCHLEUNIGUNG – Bei der Entwicklung einer Innovation können mit Hilfe der Simulation sehr schnell kritische Teile von Prototypen  und verschiedene Situationen durchgespielt werden. Dies beschleunigt den Innovationsprozess und ermöglicht es, auf sich ändernde Anforderungen oder Probleme schnell zu reagieren und Entscheidungen zu treffen.
• VALIDIERUNG / VERIFIKATION – Simulation ermöglicht eine umfassende Validierung und Verifikation von Systemen, bevor sie implementiert werden. Ingenieure können sicherstellen, dass das entwickelte Modell den spezifizierten Anforderungen entspricht und korrekt funktioniert.

Welche Vorteile hat der Kunde, wenn er bei Ihnen eine Modellentwicklung und Simulation durchführen lässt?

Vorteile

• Der Kunde gewinnt Verständnis über seinen Prozeß und das System
• Unterstützung des Sensorsystemtechnikers
• Effizienterer Entwicklungsprozeß
• Enge Zusammenarbeit mit schnellen Reaktionszeiten
• Priorisierung beim Troubleshooting
• Validierung und Verifikation
• Deutliche Kostenreduzierung (Prototypen und Testausrüstung) durch Risikoreduzierung
• Identifizierung von Designfehlern und Optimierungsmöglichkeiten um kostspielige Anpassungen in späteren Entwicklungsstadien vermeiden
• Der Kunde gewinnt Wissen, über die Reaktion des Systems unter verschiedensten Bedingungen

Matthias: „Wie man sieht, wird die Modellentwicklung und Simulation bei uns für die verschiedensten Bereiche eingesetzt. Bei wirklichen Innovationen liegen zunächst keine Erfahrungswerte für die verschiedenen Fälle, die eintreten können, vor. Man kann jedoch aus dem eigenen Erfahrungsschatz schöpfen, um die richtigen Fragen an das Modell-System zu stellen und so die Systemgrenzen prüfen. Das Projekt wird als virtuelles System analysiert und getestet, bevor es real umgesetzt wird. Es lohnt sich in jedem Fall aus mehreren Aspekten, nicht zuletzt aus Gründen der Sicherheit und der Kosteneinsparung“.

Sie interessieren sich für dieses Thema? Matthias beantwortet gerne Ihre Fragen per E-Mail oder per Telefon an +49-7251-93675-64