CAE-Forum zeigt große Bandbreite der Simulation

Beim „1. Landshuter CAE-Forum“ an der Hochschule Landshut erhielten rund 50 Simulations-Spezialisten aus Hochschule und Wirtschaft einen übergreifenden Einblick in die Möglichkeiten des CAE und der entsprechenden Software-Tools.

Kaum ein technologiebasiertes Unternehmen kann heute auf den Einsatz von CAE-Methoden verzichten: von der ersten Konstruktion über das Prototyping bis hin zum Crashtest und dem Qualitätsmanagement - die Simulation spielt eine grundlegende Bedeutung. Grund genug für das Institut für technologiebasierte Zusammenarbeit (ITZ) der Hochschule Landshut ein Forum zu etablieren, in dem Simulationsexperten neueste Erkenntnisse austauschen „und einen Blick über den Tellerrand hinaus werfen können“, wie der wissenschaftliche Leiter der Veranstaltung, Prof. Dr. Detlev Maurer (Fakultät Maschinenbau), erläuterte.

Die Hochschule Landshut wolle durch die Aktivitäten der drei Kompetenznetzwerken Leichtbau-Cluster, Cluster Mikrosystemtechnik und Netzwerk Medizintechnik „Inspiration für Zusammenarbeit zwischen Hochschule und Wirtschaft schaffen und eine Plattform für den Austausch bieten“, wie Hochschulvizepräsident Prof. Dr. Holger Timinger in seiner Begrüßung erläuterte. Das neue Veranstaltungsformat sei hierbei ein weiterer wichtiger Baustein. Initiiert hatte die Veranstaltung das ITZ in Kooperation mit den drei Clustern, unterstützt durch www.cae-forum.de, eine deutschlandweit agierenden Kommunikations- und Netzwerk-Plattform für Simulationsexperten.

Die rund 50 Teilnehmer/-innen erhielten in Fachvorträgen, einer begleitenden Fachausstellung sowie bei einem Rundgang durch die Labore CAE, Leichtbaukonstruktion sowie Klebtechnik vielfältige Anregungen und Wissen rund ums Thema Simulation. Die Vorteile beim Einsatz des CAE liegen auf der Hand: Entwicklung, Produktion und auch das Qualitätsmanagement wird vereinfacht und optimiert sowie Kosten gespart. Voraussetzung für die Anwendung der Simulations-Tools sind allerdings die nötigen Spezifikationen, Erkenntnisse und Daten, die einer Berechnung zugrunde liegen. Eine Aufgabe u.a. von Forschungsprojekten an der Hochschule Landshut besteht darin, genau diese Grundlagen zu schaffen, die eine Simulation ermöglichen.

Forschungsprojekte bilden Grundlage für Simulation

Dies u.a. bei der Charakterisierung von Materialeigenschaften, wie sie Johannes Dallmeier (Kompetenzzentrum Leichtbau der Hochschule Landshut) am Beispiel von Magnesiumknetlegierungen vorstellte. Neue Verfahren ermöglichen eine kostengünstigere Produktion, die den Einsatz dieses Materials mit hohem Leichtbaupotenzial auch in der Serienfertigung ermöglichen sollen. Doch erst wenn Materialeigenschaften z.B. von der Biegefestigkeit bis zur Lebensdauer definiert sind, können diese Werte in ein Simulationsmodell übertragen werden. Die ersten Ergebnisse von Berechnungen, hier mit dem Software-Tool ANSYS, wurden im Experiment überprüft, das Modell optimiert und so die Basis für neue Möglichkeiten des CAE geschaffen.

Grundlegende Überlegungen aus dem Automobilbereiches stellte Prof. Dr. Manfred Strohe (Forschungsgemeinschaft Nachhaltige Mobilität der Hochschule Landshut) vor, der sich mit der Modellierung der Schaltvorgänge in einem sog. Klauengetriebe befasste. Diese werden vorrangig in Sportwagen, Motorrädern oder auch in der Nutzfahrzeugtechnik eingesetzt und ermöglichen hohe Drehmomente bei geringerem Gewicht und Bauraum. Allerdings verursachen sie hohe Geräusche und Vibrationen. Wie diese zu minimieren sind, stellt Prof. Strohe anhand von Vorüberlegungen und -untersuchungen sowie einem berechneten Modell vor.

Manuel Saska (Fakultät Elektrotechnik/Wirtschaftsingenieurwesen) entwickelte für ein intelligentes Modellauto, das in einem Studentenprojekt programmiert und dann auf einer dafür vorgesehenen Strecke Rennen fahren soll, eine neue Hauptplatine, mit der die Fahrzeug- und Motorsteuerung erfolgt. Da für den verwendeten Elektromotor keine Spezifikationen vorlagen, musste er Grundlagenarbeit leisten, um mit der SPICE-Software die Platine zu planen.

Medizin und Maschinenbau - zum Wohle des Patienten

Die Anbindung von medizinischen Daten an CAE-Programme, die Verknüpfung von Biomedizinischer Technik und Maschinenbau, zeigte Prof. Dr. Norbert Babel in seinem Vortrag „CAE meets Medicine“. Am Beispiel von individueller Prothetik bei der Wirbelsäulenchirurgie demonstrierte er, wie Daten aus dem Medizinbereich, hier der Computer Tomografie (CT)“ genutzt werden können, um damit Implantate individuell anpassen und optimieren zu können. Hier wird bei der Simulation die jeweilige Wirbelkörpergeometrie ebenso berücksichtigt wie der Wirbelwinkel. Einen weiteren Bereich, in dem CAE eine wertvolle Unterstützung leisten kann, besteht in der optimierten OP-Planung mit Rapid Prototyping. Bei Hüft- und Oberschenkeloperationen können mit der Berechnung des optimalen Trennschnitts, der Bohrtiefe oder des richtigen Winkels wertvolle Hilfestellungen geboten werden und so die bisher häufigen Revisionsoperationen minimiert werden. Bei der anschließenden Führung durch sein Labor zeigte Prof. Dr. Babel das Modell eines per 3-D-Drucker von ihm erstellten Wirbelsäulenimplantats.

Die Bandbreite der Möglichkeiten im Biomedizinischen Bereich erläuterte Dr. Christoph Bichlmaier (Materialise GmbH, Gilching). Mit dem CAE-Tool „Mimics Innovation Suite“ sowie breitem Know-How und technischer Ausstattung im Bereich 3-D-Printing ermöglicht das Unternehmen vielfältige Innovationen. Von der Reproduktion eines Kieferknochens über die Orthopädie-Technik und der Einsetzung von künstlichen Hüftgelenken auch unter Berücksichtigung von muskulären Auswirkungen bis hin zu richtigem Druck und Partikelgröße von Asthmasprays reichten die Beispiele.

CAE-Tools als Basis für Simulation im Unternehmen

Einen Einblick in die CAE-Praxis im Unternehmen bot Hagen König (Eurocopter Group, Donauwörth), der Berechnung von Lochlaibungen in Rotorblättern vorstellte. Per Computersimulation werden voraussichtliche Schadensverläufe bzw. Materialbeschädigungen errechnet, um aus Verbundmaterialien bestehende Rotorblättern optimal auslegen zu können.

Den Abschluss des Programms bildete ein interessanter Ausflug in die Hochfrequenz- bzw. Antennentechnik und deren Simulation. Prof. Dr. Christian Römelsberger (CADFEM GmbH, Grafing) schlug einen Bogen von der Vielfalt von Antennen über die Beeinflussung von Signalen z.B. durch die Umwelt und Schwierigkeiten bei der Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen bis hin zur Optimierung von Antennen. Hierbei erfordere gerade der HF-Bereich sehr präzise Simulationsergebnisse. Er zeigt Beispiele anhand des Simulationspaketes ANSYS und erläutert zum Abschluss wie „ungewollte Antennen“ z.B. bei einem Gleichstromwandler bereits bei der Entwicklung über die Simulation vermieden werden können. 

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