Virtualisierung

Virtuelle Prozessketten verkürzen die Produktentwicklung

 

12.05.2009 | Autor: Frank Grabow

 

In der traditionellen Produktentwicklung entstehen zunächst Detailkonstruktionen als Grundlage für einen Prototyp und dessen Re-Designs. Im virtuellen Entwicklungsprozess eines Prüfstands für Airbus-Bauteile geschahen die Abläufe dagegen parallel und damit schneller.

Ausgangspunkt des Projekts war die Anfrage von Airbus S.A.S. zur Entwicklung eines Prüfstands für Bauteile von High-Lift-Systemen für Großraumpassagier- und Transportflugzeuge der Reihe Airbus A3xx und des Militärtransporters A400M. Die besonderen Herausforderungen dabei: In diesem Stadium der Produktentwicklung würde kein Zugriff auf die zu prüfenden Bauteile möglich sein, die Inbetriebnahme sollte innerhalb eines halben Jahres geschehen.

Auch die weiteren Kriterien waren anspruchsvoll. So sollte der Prüfstand die in der Praxis auftretenden Zug- und Druckbelastungen von bis zu 250 kN simulieren. Zudem musste sichergestellt sein, dass die Prüflinge bei unvorhersehbaren kurzzeitigen Überlastungen vor Beschädigungen geschützt waren. Für alle belasteten Bauteile und Baugruppen hatten die entsprechenden Nachweisdokumentationen vorzuliegen. Auch Verzögerungen aufgrund von Kollisionen bei der Integration der Prüflinge waren im Vorfeld auszuschließen. Die Inbetriebnahmezeiten waren zu optimieren, da Experten aus den unterschiedlichsten Fachrichtungen benötigt wurden.

Prüfling hat vergleichbare Eigenschaften wie das Original

Um mit der Planung des Prüfstands beginnen zu können, musste zunächst ein Prüfling entwickelt werden, der in den wesentlichen Punkten vergleichbare Eigenschaften wie das Original aufwies. Hinzu kam, dass aus Kostengründen nicht mit dem Material gearbeitet werden konnte, aus dem der spätere Originalprüfling bestehen würde. Statt Titanlegierungen sollte Stahl Verwendung finden.

Der herkömmliche und der virtuelle Prozess der Produktentwicklung unterscheiden sich erst nach der Ideenfindung und der Erstellung eines ersten Entwurfs im weiteren Vorgehen voneinander. In der traditionellen Entwicklungsmethode entstehen zunächst Detailkonstruktionen, auf deren Basis ein Prototyp erstellt wird. Dessen Überprüfung führt zu neuen Erkenntnissen und Re-Designs.

Im virtuellen Produktentwicklungs-Prozess dagegen erfolgen Entwurf und Detailkonstruktion nahezu zeitgleich. Unter Zuhilfenahme virtueller Produktentwicklungs-Tools wie Finite-Elemente-Methode (FEM), Mehrkörpersimulation (MKS) und Computer Aided Engineering (CAE) werden detaillierte Berechnungen und Simulationsergebnisse in die Entwürfe eingearbeitet und schnell mit den Detailkonstruktionen abgeglichen. Als Ergebnis dieser integrierten Entwicklungsarbeit entsteht ein virtueller Prototyp, der unter realistischen Bedingungen geprüft wird. So lassen sich beispielsweise Fallstudien, Stress-, Temperatur- und Strömungsanalysen durchführen, deren Auswertungen sofort in die Weiterentwicklung einfließen.