Variantenvielfalt, internationale Märkte und strenge Abgas-Gesetzgebungen: Die Anforderungen an Antriebsarchitekturen werden immer komplexer. Das macht den verstärkten Einsatz virtueller Entwicklung notwendig.
Dr. Christian Pötsch, Assistenz Entwicklung Ottomotoren bei Volkswagen, hält seine Keynote bei der 20. MTZ-Fachtagung "Simulation und Test" in Hanau.
Alex Kraus / ATZlive
"Bei der Aggregateentwicklung ist ein Verständnis auf Systemebene von entscheidender Bedeutung", hat Dr. Johannes Liebl, Herausgeber der Fachzeitschriften ATZ, MTZ und ATZelektronik, bei seiner Eröffnungsrede der 20. MTZ-Fachtagung "Simulation und Test" in Hanau festgestellt. Eine solche systemische Betrachtung erhöht jedoch die Komplexität in erheblichem Maße, ein Umstand, der durch immer kürzere Entwicklungsintervalle noch verstärkt wird.
Zusätzlich führen die Wünsche der Kunden und die in allen internationalen Märkten stetig strenger werdenden Abgas-Gesetzgebungen zu einer stark steigenden Variantenvielfalt. "Nur durch zunehmende Diversifizierung sind diese Anforderungen zu erfüllen", sagt Dr. Christian Pötsch, Assistenz Entwicklung Ottomotoren bei der Volkswagen AG, in der ersten Keynote der Veranstaltung mit dem Titel "Virtuelle Aggregateentwicklung bei Volkswagen – Wegbereiter für die Antriebe von Morgen".
Virtuelle Entwicklung zur Komplexitäts-Reduktion
In den zurückliegenden Jahrzehnten konnten eine synergetische Optimierung und eine Ausweitung der eingesetzten Ressourcen im Entwicklungsprozess die höhere Komplexität beherrschen. Künftig aber mache die Dynamisierung der Anforderungen den verstärkten Einsatz virtueller Entwicklung alternativlos – allein VWs MPI-Motorenfamilie umfasse theoretisch mehr als 600 Varianten. "Mit konventionellen Prozessen ist eine derartige Komplexität kaum zu bewältigen, daher müssen sich mit der Transformation der Antriebsarchitekturen auch die Entwicklungsprozesse ändern."
Genau das geschieht momentan durch eine kontinuierliche Ausweitung virtueller Entwicklung, flankiert durch eine konsequente Vermeidung nicht benötigter Varianten, die Nutzung von modularen Baukästen sowie der Etablierung von intelligenten Entwicklungsnetzwerken. Dies kann laut Pötsch einen unverhältnismäßig hohen Aufwand bezüglich Hardware eindämmen, sei jedoch keinesfalls ein Ersatz, sondern eine Erweiterung für Messungen und Tests, die dadurch künftig präziser sein und gezielter zur Validierung eingesetzt werden können.
Digitale Transformation als Kostenbremse
Die digitale Transformation ist auch ein Kernelement der Push-to-Pass-Startegie der Groupe PSA, wie Clément Dumand, Manager Powertrain Advances Research bei der Groupe PSA, in der zweiten Keynote "Advanced CAE Methods to Reduce Powertrain Development Costs" darlegte. Bis 2025 soll dieses Computer-Aided Engineering (CAE) alle Entwicklungsbereiche erfasst haben. Langfristig sollen CAE alle Validierungsprozesse abdecken. Simulationen kommen schon heute nicht nur bei der Optimierung von Aggregaten, sondern unter anderem auch in den Bereichen Interieur- und Exterieur-Design, Vibrationen, Crashsicherheit sowie Aerodynamik und vielen mehr zum Einsatz.
Am Beispiel der Verbrennungssimulation zeigte Dumand auf, dass nicht ein Entwicklungstool, sondern mehrere notwendig sind. PSA hat eine Optimierungsmethode für neue Verbrennungsmotoren entwickelt, die einen automatischen Algorithmus und ein Tool für numerische Strömungsmechanik beinhaltet. Anhand eines Dieselmotors wurden manuelle und automatische Optimierung verglichen, wobei die automatische das letztlich beste Ergebnis hervorbrachte. Dennoch können Simulationsmodelle nicht alle Risiken und Faktoren berücksichtigen. Daher seien physische Tests in Bezug auf die finale Auswahl und die Einhaltung von Standards weiterhin notwendig.