Optimierung und Simulation im virtuellen Fahrzeugdesign von Morgen

03.12.2010

Optimierung und Simulation im virtuellen Fahrzeugdesign von Morgen

Lösungen für Herausforderungen in der Fahrzeugentwicklung stehen im Mittelpunkt eines Forschungsprojekts der Bergischen Universität mit den Universitäten Köln, Halle-Wittenberg und Kaiserslautern sowie dem Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI (Köln/Bonn).

Prof. Dr.Markus Clemens Prof. Dr.
Markus Clemens

Ziel von SOFA („Simulation und Optimierung für robustes virtuelles Fahrzeugdesign“) ist, mit Hilfe mathematischer Modelle und Verfahren komplexe Systeme in Autos am Computer zu simulieren, um Bauteile zu optimieren und den Fahrkomfort zu erhöhen. Für die Bergische Universität sind der Ingenieurwissenschaftler Prof. Dr. Markus Clemens und der Mathematiker Prof. Dr. Michael Günther an SOFA beteiligt. Beide betonen die Industrierelevanz des Verbundprojekts. Praxispartner ist u.a. der Wuppertaler Automobilzulieferer Delphi Deutschland. Das Bundesforschungsministerium fördert SOFA mit 800.000 Euro.

Autos haben heute mehr elektronische Bauteile und Funktionen als je zuvor. In künftigen Kraftfahrzeugentwürfen werden bordeigene elektrische und elektronische Systeme weiter an Komplexität gewinnen. So könnten die hydraulischen Bremssysteme durch elektromechanische Komponenten („brake-by-wire“) abgelöst werden, kommen elektronische Lenkung („steer-by-wire“) oder Antriebskonzepte für Hybrid- und Elektrofahrzeuge.

Auch Trends zu energiesparender Leichtbauweise, der Einsatz energieautarker funkbasierter Systeme oder Sensortechniken (z. B. Abstandssensoren oder die Kommunikation zwischen Fahrzeugkomponenten oder den Autos selbst) stellen die Entwicklung vor immer neue Herausforderungen.

Im Projekt SOFA werden Komponenten und Prozesse mittels so genannter Multiphysik-Systeme am Bildschirm simuliert. So kann z.B. das Verhalten eines bestimmten Bauteils gegenüber mehreren physikalischen Phänomenen (daher Multiphysik), etwa elektromagnetischem und thermischem Verhalten untersucht werden. Um zuverlässige und realistische Simulationsergebnisse zu erzielen, sind gekoppelte Simulationen beteiligter Effekte notwendig.

Die beteiligten Arbeitsgruppen behandeln die mathematischen Problemstellungen solcher Multiphysik-Systeme. Anwendungsbereiche sind u. a. die Kopplung von Kabelsträngen und elektronischen Steuerelementen, elektromagnetischen Sensoren und Steuerelektronik. Industriepartner sind neben Delphi Deutschland und der Leopold Kostal GmbH (Lüdenscheid) als Entwickler von Simulationssoftware die Computer Simulation Technology AG (Darmstadt) und die SIMPACK AG (Gilching bei München). Sie testen die in SOFA entwickelten Tools und Methoden zur effektiven und robusten Simulation und Optimierung gekoppelter Multiphysikprobleme an realistischen Modellen aus der industriellen Praxis und integrieren sie – nach erfolgreichen Tests – in ihre jeweiligen Simulationsumgebungen.

Kontakt:
Prof. Dr. Markus Clemens (Theoretische Elektrotechnik)
Telefon 0202/439-1924
E-Mail: clemens@uni-wuppertal.de

Prof. Dr. Michael Günther (Angewandte Mathematik/Numerische Analysis)
Telefon 0202/439-4768
E-Mail: guenther@math.uni-wuppertal.de

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