Berechneter Realismus

CAD CAM Szene

Mehrkörpersimulation – FEM ist auf dem Vormarsch. Wenn es jedoch um die Simulation kompletter Systeme geht, benötigt man eine MKS-Software wie die von Simpack.

04. Mai 2012

FE-Simulationsfunktionen werden immer stärker in die Konstruktionsarbeit und die CAD-Systeme integriert. Berechnungen geben Sicherheit, dass ein Bauteil richtig dimensioniert ist. Was aber, wenn es um eine komplette Maschine geht? Viele FE-Systeme können Mehrkörpersysteme (MKS) verarbeiten, dann werden die Rechenzeiten jedoch extrem hoch. Vor allem, wenn sich die Körper gegenseitig beeinflussen, berühren oder gar aneinanderstoßen – also nichtlineare Abläufe stattfinden. Dann wird die Berechnung schwierig, da sehr viele Einzelberechnungen nacheinander durchgeführt werden müssen.

Züge, Windräder und Raketen

Da Ende der 1980er-Jahre keine entsprechende Lösung am Markt war, entwickelte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit MAN eine solche Software. Sie wurde unter anderem benutzt, um die Drehgestelle des ersten ICE zu berechnen. 1993 wurde dann die Firma Intec gegründet, um die Software kommerziell vertreiben zu können. 2002 war Simpack Weltmarktführer im Bereich Schienenfahrzeuge, Firmen wie BMW oder Bosch zählten zu den Kunden. Seit 2005 wird das System bei der Simulation kompletter Motoren bei Daimler und BMW eingesetzt. Mitte der 2000er-Jahre begann auch die Nutzung im Bereich Windenergie.

2009 ging Intec in der Simpack AG auf, die die Software bis heute entwickelt und vertreibt. 43 Mitarbeiter sind im bayerischen Gilching beschäftigt, etwa 20 weitere Mitarbeiter sind rund um die Welt in Vertrieb und Engineering beschäftigt. Etwa 50% des Umsatzes stammen aus dem Automotive-Bereich, weitere 30 aus dem Schienenfahrzeugbau, ebenfalls stark vertreten sind Maschinenbau, Luftfahrt und Windenergie.

Simpack wird oft im Verbund mit anderen Paketen eingesetzt, beispielsweise lassen sich Spannungen per FEM berechnen und als Eingangsgröße nutzen. Eine Spezialität von Simpack ist, dass Berechnungen auch von sehr hochfrequenten Schwingungen möglich sind, bis hinein in den akustischen Bereich. So können die Geräusche des Antriebsstrangs im Fahrzeug oder im Getriebe einer Windkraftanlage berechnet werden.

Dabei ist die Berechnungssoftware so effizient, dass die Simulation in Echtzeit ablaufen kann. Dies wird beispielsweise benutzt, um den gesamten Antriebsstrang eines LKW zu berechnen und mit den Ergebnissen die Reaktionen eines Fahrsimulators zu beeinflussen – so lässt sich der LKW schon im Computermodell sehr real »erfahren«.

Beeindruckend sind die Animationen, die sich mit dem Simpack-Postprozessor erzeugen lassen. Sie ermöglichen es, komplexe physikalische Abläufe zu erfassen, wie es Steven Mulski, Director Wind Energy Solutions, formuliert. Und es ist wirklich erstaunlich, welch komplexe Systeme berechnet werden können, beispielsweise der Rahmen und der komplette Antriebsstrang eines Fahrzeugs beim Gangwechsel.

Simpack ist keine Software für einen Massenmarkt, aber in vielen Bereichen unverzichtbar, um komplexe Systeme von Beginn an optimal konzipieren zu können. Bei der Simulation komplexer Maschinen und Fahrzeuge in realen Situationen führt kaum ein Weg an diesem System vorbei.

Erschienen in Ausgabe: 03/2012