Simulation

Simulation ist nicht nur etwas für „Große“

| Autor / Redakteur: Andreas Wierse / Stefanie Michel

Simulationen ermöglichen interessante Einblicke und spielen in vielen Produktentwicklungsprozessen eine wichtige Rolle.
Simulationen ermöglichen interessante Einblicke und spielen in vielen Produktentwicklungsprozessen eine wichtige Rolle. (Bild: HLRS/Dr. Emmanuel Reynaud)

Wer in der Produktentwicklung ohne Simulationstechniken zurechtkommen muss, steht heute auf verlorenem Posten: Denn die Effizienz entscheidet mehr denn je über die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens. Auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU) müssen sich auf die Materie einlassen. Hürden können sie mit der richtigen Unterstützung schneller als gedacht umschiffen.

Um im Entwicklungsprozess wettbewerbsfähig zu bleiben, muss die Produktentwicklung vor allem eines sein: effizient. Simulationstechniken sind entsprechend gefragt. Mit ihnen lassen sich physikalische Eigenschaften wie Temperatur, Geschwindigkeit, Druck oder Verformung am Computer simulieren. Im Vergleich zur realen Variante bereitet es wenig Aufwand, Experimente beliebig oft zu beeinflussen, zu wiederholen und zu vergleichen. Offene Fragen – beispielsweise zum Verhalten einer ganzen Anlage, zur Veränderung einzelner Komponenten oder einem veränderten Materialfluss – können Unternehmen so bereits im Vorfeld klären. Das erspart ihnen zeitraubende Nachbesserungen, die schnell zu kostspieligen Verzögerungen führen.

Großunternehmen sind in der Simulationswelt schon lange unterwegs. Simulierte Crash-Tests oder Strömungssimulationen gehören hier zu den Paradebeispielen. Der Mittelstand ist in diesem Bereich noch zurückhaltender. Meist liegt es daran, dass KMU die Anforderungen für den Einsatz der Techniken nicht erfüllen können. Diese erfordern große Rechnerkapazitäten und müssen gegebenenfalls sogar in eigenen Rechenzentren betrieben werden. Dafür sind Investitionen nötig, die solche Unternehmen oft nicht stemmen können; ganz abgesehen davon, dass es ihnen in vielen Fällen am notwendigen technischen Know-how mangelt. Das heißt: Viele Firmen möchten zwar von Simulationstechnien profitieren, wissen aber nicht, wie sie es anpacken sollen.

Hilfestellung für Simulationsneulinge

Hilfestellung gibt die Sicos BW GmbH aus Stuttgart. Sie wurde im Sommer 2011 vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Stuttgart gegründet, um Unternehmen – speziell KMU – in den Bereichen Simulation und Höchstleistungsrechnen sowie Big und Smart Data zu beraten. Da es bei seiner Tätigkeit von den beiden Gesellschaftern und dem Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg (MWK) unterstützt wird, arbeitet das Unternehmen neutral und kostenfrei. Simulationsanwender aus ganz Deutschland, die sich für das Höchstleistungsrechnen interessieren, erhalten bei Sicos BW alle notwendigen Informationen über Anwendungsmöglichkeiten und Werkzeuge. Die Simulationsexperten helfen, eine funktionsfähige Arbeitskonstellation einzurichten – dazu zählt auch der Zugang zu den Höchstleistungsrechnern. Das Ziel: Die Unternehmen sollen in der Lage sein, Simulationen auf dem Höchstleistungsrechner letztendlich eigenständig oder mit passenden Partnern aus dem Kooperationsnetzwerk von Sicos BW in den Produktentwicklungsprozess einzubinden.

Neben großen Höchstleistungsrechenzentren, die ihre Rechnerkapazitäten zu für KMU attraktiven und rein nutzungsbasierten Preisen anbieten, gibt es mittlerweile zahlreiche weitere Kooperationspartner. Dazu zählen Forschungsinstitute, Softwarehersteller und Dienstleister sowie spezielle, branchenorientierte Simulationszentren, die Zugang zu entsprechenden Simulationstechniken verschaffen. Auf Landes- und auf Bundesebene finden sich darüber hinaus unterschiedliche Förderprogramme, die auch finanzielle Zuschüsse geben. Mit „Fortissimo“ existiert außerdem ein EU-Projekt, bei dem es darum geht, eine Web-basierte Plattform aufzubauen. Diese soll es KMU erleichtern, Höchstleistungsrechner für ihre Simulationen zu nutzen und so ihre Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern. In diesem Angebotsdschungel hilft Sicos BW, den Überblick zu behalten und eine passende Konstellation zu finden.

Dass es auch für KMU funktionieren kann, zeigen Mittelständler wie Optima Pharma. Das Unternehmen mit rund 550 Mitarbeitern ist seit mehr als 25 Jahren Spezialist in der Entwicklung, dem Design und Bau von Maschinen und Anlagen im Bereich aseptischer bis steriler Abfülltechnik für die Human- und Veterinärmedizin. Die Kunden von Optima Pharma haben hohe Qualitätsansprüche.

Erfolgsbeispiele zeigen den Weg

Deswegen verwendet das international tätige Unternehmen mit Hauptsitz in Schwäbisch Hall zunehmend Simulations- und Visualisierungstechnologien. Es macht so zum Beispiel die Luftströmungen in den Reinraumanlagen als wesentlichen Qualitätsfaktor sichtbar (Vermeidung von Schwebstoffen und Verunreinigungen) und optimiert sie. Der Mittelständler minimiert damit das Risiko von Fehlplanungen, beschleunigt den Prozess der Planung sowie Inbetriebnahme und erreicht Kosteneinsparungen.

Auch die Stuttgarter Recom Services GmbH kommt ohne Höchstleistungsrechnen meist nicht aus. Das Unternehmen widmet sich seit 1999 rechnergestützten Studien zur Problemanalyse sowie der Design- und Prozessoptimierung industrieller Feuerungen. Jeder Brennstoffwechsel, jede Anlagenmodernisierung, jegliche Modifikation des Gesamtprozesses bringt technische Risiken mit sich, die den sicheren Anlagenbetrieb gefährden und die Betriebskosten in die Höhe schnellen lassen können. Mithilfe einer speziell von Recom für industrielle Feuerungen entworfenen 3D-Simulationssoftware bildet das Unternehmen die Verbrennungs- und Schadstoffbildungsvorgänge des Anlagenprozesses in der virtuellen Realität ab – ohne dass es zu Auswirkungen auf den laufenden realen Betrieb kommt.

Mit Simulation Prozesse besser verstehen

Drittes Beispiel: die Kooperation der Fellbacher Lauer & Weiss GmbH und der Lasersystemtechnik Bollinger & Ohr UG aus Korb. Das gemeinsame Ziel der beiden Mittelständler war es, mithilfe von Simulationstechnik die Qualität der Schweißvorgänge für kritische Elemente im Produktionsprozess zu verbessern. Die Unternehmen analysierten im Rahmen eines Experiments den Schweißprozess eines Heizelements, das in einer Verpackungsanlage für das Verschweißen von Folien erforderlich ist, und optimierten ihn mithilfe von Simulationen. Hierzu wollten sie wissen, wie sich die Wärmeverteilung und der Verzug des Heizelements während des Schweißprozesses auf seine Dauerfestigkeit auswirken. Denn das herkömmliche Vorgehen bei der Auslegung eines Heizelements ist sehr aufwendig: Es muss eine ganze Reihe von Versuchsträgern für die Analyse aufgeschnitten und nachträglich untersucht werden. Die Analyse liefert dann zwar ein Ergebnis, gibt aber keinen Einblick in den Schweißprozess und keine Antwort auf die Frage, warum dieser nicht optimal lief. Ein Simulationsmodell schuf hier Abhilfe. Es erlaubte ein besseres Verständnis der Prozesse und lieferte Erkenntnisse, die zu einer Kostenreduzierung führten.

Erfolgsbeispiele wie diese zeigen, dass es sich auch für KMU lohnt, die Einstiegshürden zu überwinden und Simulationstechniken einzusetzen. Dank der Zeit- und Kostenersparnisse, die diese mit sich bringen, positionieren sie sich am Markt wettbewerbsfähig und zukunftssicher.

* Dr. Andreas Wierse ist Geschäftsführer bei der Sicos BW GmbH in 70569 Stuttgart

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Ausklappen
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Ausklappen
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 45353549 / Konstruktion)

DER BRANCHENNEWSLETTER Newsletter abonnieren.
* Ich bin mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung einverstanden.
Spamschutz:
Bitte geben Sie das Ergebnis der Rechenaufgabe (Addition) ein.

Whitepaper

Kompendium Leichtbau 2018

Ideen für den Leichtbau sammeln

Leichtbau bedeutet, das Verhältnis zwischen Belastbarkeit und Gewicht einer Konstruktion zu vergrößern um Energie und Material einzusparen oder Kosten zu senken. Wir haben in diesem Kompendium die meist gelesenen Artikel zum Leichtbau zusammengefasst lesen

Technologietrends 2018

Die Top Technologietrends für 2018 in der Industrie - Teil 2

In den schnelllebigen Zeiten der Digitalisierung ist es häufig schwer, am Puls der Zeit zu bleiben. Lesen Sie jetzt, welche weiteren 7 Trends dieses Jahr im Fokus der Industrie stehen. lesen

Dossier Teilereinigung

Teile effizient reinigen

Erfahren Sie in diesem Dossier mehr über effektive und wirtschaftliche Bauteil- und Oberflächenreinigung in der Blechbearbeitung. lesen

News aus unserer Firmendatenbank

BLM Group Deutschland GmbH

LS5 und LC5: nicht nur Laserschneiden von Blechen

Mit der LS5 unterstreicht die BLM GROUP ihre Praxiserfahrung, ...

Kohler Maschinenbau GmbH

Erfolgreicher Messeauftritt für KOHLER auf der EuroBLECH

Auch in diesem Jahr präsentierte sich die KOHLER Maschinenbau GmbH mit zwei Messeständen auf der EuroBLECH dem Fachpublikum und stellte ihre Innovationen im Bereich der Bandanlagen und Teilerichtmaschinen vor. ...