Nachhaltige Elektroantriebe: Projekt zur digitalen Produktentwicklung kommt in Fahrt

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Forschungsprojekt DigiTain: Auftakt in die Zukunft einer volldigitalen Produktentwicklung und nachhaltiger Architekturen für Elektroantriebe. Software- und Entwicklungsdienstleister Dynamore verantwortet in DigiTain ein zentrales Arbeitspaket bei der Entwicklung neuer Ansätze der räumlichen Diskretisierung, homogenisierter, datengetriebener Werkstoffmodelle und implementiert diese in die Simulationsumgebung LS-Dyna.

Bestehend aus 26 geförderten und 2 assoziierten Partnern aus Industrie und Wissenschaft startete das Forschungsprojekt DigiTain (Digitalization for Sustainability) zum 01.01.2023 mit einer Projektlaufzeit von insgesamt 36 Monaten. In DigiTain entwickeln die Projektteilnehmer Prozesse, Methoden und Modelle zur volldigitalen Produktentwicklung und Zertifizierung nachhaltiger Architekturen für Elektroantriebe und erproben sie anhand eines Technologieträgers. Das Projekt wird im Rahmen des Konjunkturpakets, Ziffer 35c im Modul b „Neue, innovative Produkte als Schlüssel für Fahrzeuge und Mobilität der Zukunft“ von der Bundesregierung und der Europäischen Union gefördert.

„Insbesondere der ganzheitliche Ansatz, welcher gleich mehrere technologische Innovationen integriert, die wertschöpfungsübergreifende Vernetzung der Partner und deren Fachexpertisen, sowie das damit verbundene Transferpotenzial auf Industrie und Gesellschaft, machen DigiTain zu einem Leuchtturmprojekt unseres Fachprogramms“, so Stefan Heidemann vom BMWK. Die Projektträgerschaft für DigiTain wurde von der TÜV Rheinland Consulting GmbH übernommen.

Zum Auftakttreffen am 31.01.2023 kamen rund 100 Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Konsortiums größtenteils vor Ort beim Konsortialführer Mercedes-Benz AG in Sindelfingen, zum Teil aber auch virtuell, zusammen. Neben der Vorstellung der Arbeitspakete und Planung der Zusammenarbeit bot das Auftakttreffen den Partnern die Möglichkeit des übergreifenden Austauschs über die geplanten Forschungsinhalte.

Elektroantriebe: Nachhaltigkeitsbewertung schon im Produktentstehungsprozess

Ökologisch und wirtschaftlich nachhaltige Kriterien in der Fahrzeug- und Antriebsarchitekturentwicklung erfahren eine steigende Relevanz in Politik, Gesellschaft und Industrie. Die technisch-ökonomischen Kriterien der klassischen Produktentwicklung und -optimierung mit einer ökologischen Produktbewertung erst in der späten Phase der Produktentstehung sind deshalb nicht mehr ausreichend und zeitgemäß.

Die entwicklungsbegleitende Nachhaltigkeitsbewertung während des Produktentstehungsprozesses der Elektroantriebe stellt die Entwickler derzeit vor große Herausforderungen, da geeignete digitale Prozesse, Methoden und Werkzeuge zur entwicklungsbegleitenden ökologischen Optimierung des Gesamtfahrzeugs einschließlich der Antriebskomponenten nicht verfügbar sind. Zudem fehlen verbindliche Standards zur volldigitalen Produktentwicklung und -bewertung, weshalb zur Zertifizierung noch eine Vielzahl experimenteller Absicherungsversuche vorgeschrieben sind.

Simulationen und Analysen für DigiTain: Aufgaben von Dynamore

Software- und Entwicklungsdienstleister Dynamore verantwortet in DigiTain ein zentrales Arbeitspaket bei der Entwicklung neuer Ansätze der räumlichen Diskretisierung, homogenisierter, datengetriebener Werkstoffmodelle und implementiert diese in die Simulationsumgebung LS-Dyna. Hierzu werden zum einen verbesserte Elementformulierungen von Schalen- sowie Solid-Elementen für klassische FE-Technologie in Kooperation mit den Partnern der Universität Stuttgart entwickelt. Die Notwendigkeit hierzu erwächst aus geänderten Anforderungen an die strukturelle Lastabtragung im Crash-Lastfall infolge des geänderten Packagings neuer Elektroantriebe. Zum anderen wird die neue Technologie der isogeometrischen Analyse, in der LS-Dyna als Marktführer und Technologietreiber gelten kann, in Kooperation mit den Partnern BMW und Mercedes-Benz weiterentwickelt. Somit lässt sich diese am Ende des Projekts produktiv in Gesamtfahrzeugmodellen einsetzen.

Homogenisierte, datengetriebene Werkstoffmodelle

Weiterhin entwickelt Dynamore mit den Spezialisten der Universität Stuttgart und der beteiligten Fraunhofer Institute homogenisierte, datengetriebene und skalenbrückende Werkstoffmodelle. Sie sollen die aktuellen Grenzen der Prognosegüte in der Crashsimulation für feingliedrige Bauteile verschieben. Die vorgenannten Entwicklungen werden kollaborativ mit den Partnern in der Komponentenentwicklung vorangetrieben und final in einem Technologieträger eingesetzt. Und letztlich wirkt Dynamore intensiv an der Entwicklung eines Modellbaukastens zur Standardisierung bzw. Zertifizierung von Simulationsmodellen mit.

„Mit der in DigiTain angestrebten, zukünftig noch besseren Prognosegüte von Modellen für die Crashsimulation, rückt die Zertifizierung dieser Modelle und die damit mögliche Homologation von Produkten über den digitalen Prototyp bzw. Zwilling in greifbare Nähe. Dies hilft nicht nur die sehr hohen Entwicklungsaufwände im Prototypenbau einzusparen, sondern auch die gesamte Entwicklungszeit noch weiter zu verkürzen, was den Entwicklungsingenieuren erlaubt, mehr Optimierungsschleifen für nachhaltigere Konstruktionen durchzuführen. Wir freuen uns mit diesem Entwicklungsbeitrag unseren Anteil für eine nachhaltigere Produktentwicklung leisten zu können.“

Professor André Haufe, Leiter des Dynamore Material Competence Center

Arbeitspaket zum Wissenstransfer und zur Wissensverbreitung

Die Arena2036 verantwortet und bearbeitet in DigiTain das Arbeitspaket zum Wissenstransfer und zur Wissensverbreitung. Ziel ist dabei die Verwertung der generierten Ergebnisse und Werkzeuge auch jenseits des Konsortiums sicherzustellen sowie den übergreifenden, fachwissenschaftlichen Austausch zu ermöglichen. Gleichzeitig bildet dieses Arbeitspaket die Schnittstelle in Richtung Gesellschaft, um die breite Öffentlichkeit für technologische Entwicklungen im Sinne der Nachhaltigkeit zu sensibilisieren.

Weitere Informationen: https://www.dynamore.de/de/

Erfahren Sie hier mehr darüber, warum Ansys Dynamore übernommen hat.

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