Open-Source-Software zur Simulation von Bewegungen entwickelt

Multi-Body SIMulation software (MBSim) von Prof. Dr. Martin Förg (Hochschule Landshut) entwickelt.

Simulations-Tools sind von der Entwicklung über die Produktion bis hin zum Qualitätsmanagement oftmals ein grundlegender Baustein für die Produkte technologiebasierter Unternehmen. Die dafür nötigen hochspezialisierten CAE-Software-Pakete haben jedoch ihren Preis. Eine kostenlose Open-Source-Lösung zur Simulation von Bewegungen in dynamischen Systemen hat Prof. Dr. Martin Förg (Hochschule Landshut) mit dem Programm Multi-Body SIMulation software (MBSim) entwickelt. Dieses sog. Mehrkörpersimulationsprogramm (MKS-Programm) wurde für den Einsatz in Entwicklung,  Forschung  und Lehre konzipiert und stellt gerade für klein- und mittelständische Unternehmen eine wertvolle Alternative dar.

Die von Prof. Dr. Förg im Rahmen seiner Dissertation an der TU München (Lehrstuhl angewandte Mechanik) entwickelten Funktionalitäten bilden die Basis des Programmes. Im Laufe der Zeit wurde und wird es auch heute noch um weitere Module an der TU München ergänzt. Aktuell wird das Tool von Prof. Dr. Förg, der seit Oktober 2010 in der Fakultät Maschinenbau der Hochschule Landshut lehrt, stetig weiterentwickelt und hier auch in der Lehre eingesetzt.

Neben der Kostenersparnis hat das System noch einen weiteren Vorteil, wie Prof. Dr. Förg erläutert: „Grundsätzlich befassen sich dieses Software-Tools mit mechanischen Systemen, bei denen u.a. auch Stöße bzw. Kollisionen und Reibung auftreten können. Durch ein anderes Rechenmodell kann die Software gerade bei diesen Fragestellungen wesentlich effektiver als herkömmliche MKS-Tools Lösungen generieren.“ Zusätzlich sind die Berechnungen der Open-Source-Software frei einsehbar, das Programm schafft hier große Transparenz und die Möglichkeit, es auf individuelle Ansprüche bzw. Problemstellungen hin zu erweitern. „Für Unternehmen können wir flexibel Simulationsmodelle für verschiedene Aufgabenstellungen entwickeln, bzw. das System über zusätzliche Module an individuelle Anforderungen anpassen“, erklärt Prof. Dr. Förg.

Bei der Mehrkörperdynamik müssen je nach Aufgabenstellung verschiedene Größen, z.B. Kräfte oder Drehmomente, vordefiniert bzw. vorgegeben werden, ehe das Programm die Bewegung simulieren und weitere Kennwerte berechnen kann. So wird beispielsweise im Bereich der Robotik bei humanoiden Robotern eine Soll-Gehbewegung vorgegeben, aus der die Software die optimalen Gelenk-Momente und daraus die Bestromung für die elektrischen Motoren ermittelt. Anschließend wird die tatsächliche Bewegung des Roboters simuliert. Auf die Bauteile, z.B. das Kniegelenk des Roboters, wirkende Kräfte werden berechnet und daraus Schlüsse für die konstruktive Auslegung von mechanischen Teilen oder auch der Elektromotoren gezogen.

Mit der Software, die ursprünglich speziell für die Berechnung „nicht-glatter“ mechanischer Systeme konzipiert wurde, können also klassische Mehrkörpersysteme aus starren Körpern modelliert und simuliert werden. Darüber hinaus stehen diverse Module zur Verfügung, die die Berechnung hybrider Systeme mit flexiblen Körpern, hydraulischen Komponenten und Regelstrukturen ermöglichen.

Einen ersten Eindruck vermittelt die animierte Simulation eines humanoiden Roboters. Weitere Informationen bei Prof. Dr. Martin Förg.