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Komplexe Produkte entwickeln: Simulationssoftware mit Modellierung auf Systemebene

Verantwortlicher Redakteur:in: Andreas Müller 4 min Lesedauer

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Die Simulationssoftware Elements ermöglicht eine integrierte, multidisziplinäre Systementwicklung und durchgängige Workflows.

(Quelle: Hexagon)
(Quelle: Hexagon)

  • Mit Elements stellt Hexagon Manufacturing Intelligence eine neue Simulationssoftware vor. Sie eröffnet Ingenieurteams wertvolle Einblicke in das Verhalten der zunehmend komplexen Systeme moderner Produkte.

  • Die Software ermöglicht die rasche Evaluierung der Leistung und Durchführbarkeit neuer Designkonzepte.

  • Somit soll sie für eine effizientere Produktentwicklung sowie reduzierte Risiken und Kosten sorgen.

Mit ihrem Leistungsumfang trägt die Simulationssoftware Elements der wachsenden Bedeutung einer integrierten, multidisziplinären Systementwicklung und durchgängiger Workflows Rechnung. Kunden aus allen Branchen fordern Technologien, die sowohl in zahlreichen Teilbereichen der Physik einsetzbar sind als auch mechatronische Herausforderungen auf robuste Weise meistern und damit den wachsenden Trend hin zum Engineering auf Systemebene weiter vorantreiben. Das erfordert die Integration aller relevanten technischen Disziplinen, Steuer- und Drittanbieter-Systeme. Das hilft, die Interaktionen zwischen den einzelnen Bereichen genauso zu verstehen, wie die Auswirkungen von Designentscheidung in einer Disziplin auf andere Disziplinen.

Simulationssoftware für Systemtechniker leicht erlernbar

Elements ist für Systemtechniker leicht erlernbar. Durch die Drag-and-Drop-Umgebung können sie nach Bedarf physikalische Typen sowie Logiken modellieren. Zudem können sie Systeme analysieren, indem sie intuitiv Blöcke verbinden. Dabei ist es gleichgültig, ob sie elektrische, hydraulische oder mechanische Komponenten darstellen. Somit können sie technische Probleme auf Systemebene lösen. Die Software basiert auf der Modellierungssprache Modelica, einem offenen und etablierten Standard für das rasche Erstellen flexibler, individuell anpassbarer Modelle.

Die Modellierung von Systemen ist für die frühen Konstruktionsschritte unerlässlich, da nur wenige Informationen benötigt werden – oft genügt ein CAD-Modell, eine Gleichung oder eine Look-up-/Wertetabelle. Ein 3D-Polygonnetz ist nicht erforderlich. Elements beschleunigt die technische Entwicklung noch weiter. Denn die Software gewährleistet zudem, dass sich Modelle auf Systemebene schnell und effizient errechnen lassen. Gleichungen und Code optimiert sie für eine schnelle Berechnung, und zwar ohne Kompromisse bei der Genauigkeit.

Komponenten in größeres System einbinden

Im Designprozess und bei der Detaillierung der Komponenten und Teilsysteme in einer speziellen Simulationssoftware lassen sich die Komponenten routinemäßig in ein größeres System einbinden. Denn sie entsprechen vollständig dem FMI-Standard und der proprietären SmartFMU-Technologie von Hexagon. SmartFMU aktiviert die Functional Mock-up Unit (FMU) für Hexagon-Produkte. Somit lassen sich Änderungen direkt im Systemebenen-Modell von Elements vornehmen. Spezialisierte Computer Aided Engineering (CAE)-Software oder erfahrene Anwender braucht es dafür nicht. So lassen sich Ressourcenengpässe, zeitaufwändige Wechsel zwischen Anwendungen sowie Versionierungsprobleme vermeiden.

Hexagon bereitet seine branchenführenden CAE-Technologien für den einfachen und effizienten Einsatz mit Elements vor. Beim Launch bietet die Software standardmäßig SmartFMU-Konnektivität mit Adams Multibody Dynamics Software und Easy5. Für die Zukunft sind unter anderem Workflows mit den Produkten Cradle CFD für thermische Strömungsdynamik und Actran für akustische Simulationen geplant.

Entwicklung und Modellierung komplexer Produkte

Sowohl die standardmäßige FMI-Unterstützung als auch die neuartigen SmartFMU-Plug-and-Play-Funktionen bieten einen unmittelbaren Mehrwert. Sie tragen den Herausforderungen zunehmender Systemkomplexität Rechnung, auch bei der Elektrifizierung des Transportwesens. Beispiele hierfür sind:

  • Die Unterstützung von Fahrzeugtechnikern beim Entwickeln optimaler Lösungen für die Reichweitenoptimierung. Der Energieverbrauch eines Fahrzeugs wird unter verschiedenen Fahrbedingungen berücksichtigt, auch im Hinblick auf E-Drive-Design, regeneratives Bremsen, Klimatisierung, ADAS-Sicherheitsanforderungen und die Batterieauswahl.

  • Die Verbesserung der Flexibilität und Genauigkeit von Industrierobotern durch die Entwicklung von Steuersystemen, die detaillierte mechanische Systemschwingungen und Wechselwirkungen aus Mehrkörperdynamik-Simulationen berücksichtigen.

  • Die richtige Dimensionierung schwerer Batteriesysteme in neuen eVTOL-Flugzeugdesigns. Dafür sorgt ein verbessertes Verständnis der Leistungsaufnahme bei Start und Landung, der Sicherheitsspannen und der Steuerung des Thermomanagementsystems.

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  • Das Implementieren sichererer, nachhaltigerer Batteriesysteme mit langer Lebensdauer. Elements dient der Entwicklung von Steuersystemen, die die höhere Leistung von Lithium-Ionen-Batterien bei hohen Temperaturen und deren Auswirkungen auf die Zelldegradation ausgleichen.

Mathematik-Engine von Maplesoft als Basis

Elements wurde in enger Zusammenarbeit mit Maplesoft entwickelt und basiert auf der Mathematik-Engine des Unternehmens. Die Software optimiert Systemgleichungen und liefert den Hexagon-Kunden schnelle und effiziente Simulationen. Chris Harduwar, VP of Strategic Solutions bei Maplesoft, erklärte dazu: „Wir freuen uns auf diese langfristige Zusammenarbeit mit Hexagon, einem Unternehmen mit beeindruckender Vision und Innovationsbilanz. Durch die Kombination der bewährten Maplesoft-Technologie für die Modellierung auf Systemebene mit dem umfangreichen CAE-Portfolio von Hexagon profitieren Ingenieure in vielen Branchen von neuen produktivitätssteigernden Lösungen, die den Simulationsaufwand erheblich reduzieren.“

Mit Simulationssoftware bessere Problemlösungen finden

Mahesh Kailasam, General Manager für Design- und Engineering-Software bei Hexagon, kommentierte: „Elements bietet Ingenieuren eine einfache, schnelle Möglichkeit, das Verhalten von Systemen zu untersuchen und mithilfe von Simulationsverfahren bessere Problemlösungen zu finden, noch bevor Entwürfe für nachfolgende ressourcenintensive Engineering-Prozesse bereitgestellt werden. Wir freuen uns auf eine langfristige Zusammenarbeit mit Maplesoft, in deren Rahmen wir die leistungsstarke, offene Technologiebasis von Maplesoft nutzen, um Synergien mit dem umfangreichen CAE-Ökosystem-Portfolio von Hexagon auszuschöpfen und unseren Kunden Funktionen mit noch größerem Mehrwert zu bieten.“

Bild oben: Die Modellierung auf Systemebene von Elements kann in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden. Bildquelle: Hexagon

Weitere Informationen zu Elements finden Sie auf hexagon.com/products/elements.

Erfahren Sie hier mehr über Maschinensimulation mit einer flexiblen Modellierungsumgebung.

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