Virtual Prototyping: Bentley setzt erfolgreich auf Simulationslösungen

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Bentley hat mit der neuen Generation der Hochleistungslimousine Flying Spur unter Beweis gestellt, dass auch sehr gute Produkte noch zu verbessern sind.

Serienmäßig bietet der Flying Spur jetzt noch mehr Technologie, Sicherheitsfeatures und Komfort. Dazu trugen auch die Simulationslösungen, das Virtual Prototyping, und das Prozess-Know-how der ESI Group bei.

Virtual Prototyping: So entsteht ein Luxus-Auto

Nicht nur das Fahrzeug selbst, auch der Designprozess stand bei der Entwicklung des neuen Bentley Flying Spur im Fokus. Verstärkt wurde dabei auf virtuelle Designverfahren gesetzt, wobei den Simulationslösungen und dem Prozess-Know-how von ESI Group eine zentrale Rolle zufiel. Sie ermöglichen nicht nur einen schnelleren und effizienteren Designprozess, sondern liefern auch einen wichtigen Beitrag zu größerer Nachhaltigkeit.

Bei einem Kaufpreis von über 198.000 US-Dollar für den Bentley Flying Spur stellt die adressierte Klientel verständlicherweise hohe Ansprüche an Technik, Luxus und Komfort. Diese zu erfüllen ist bei Bentley seit der Unternehmensgründung im Jahr 1919 das erklärte Ziel. Schon damals trat der Unternehmensgründer W.O. Bentley mit der Vision an, ein „totenstilles Auto mit einer Geschwindigkeit von 100 Meilen pro Stunde“ zu bauen – ein Ziel, das er 1939 mit dem Bentley 8-Litre erstmals erreicht hat.

Technik und Luxus in Perfektion

Die Philosophie, dass Zuverlässigkeit und Raffinesse die wichtigsten Merkmale eines Bentleys sind, haben auch heute noch Gültigkeit – ganz besonders für den Flying Spur, in dem man den Inbegriff des modernen Bentleys sieht. Das jüngste Modell der Luxuslimousine wurde noch einmal tiefgreifend verbessert. Sind schon mit der „kleineren“ Motorisierung (4-Liter V8-Motor, 550 PS, 318 km/h) die Fahrleistungen exorbitant, werden sie von der 6-Liter W12-Zylinder-Version noch einmal deutlich übertroffen (635 PS, 333 km/h). Zahlreiche neue Technik- und Sicherheitsfeatures wurden integriert und auch die Serienausstattung wurde noch umfangreicher. Unter anderem bewirken sogenannte Air loniser eine Verbesserung der Luftqualität Im Innenraum und eine neue Auswahl an Innenraumfurnieren sorgt für ein luxuriöses Ambiente.

Physische vs. virtuelle Prototypen

Handfertigung, die Verwendung bester Materialien und eine ausgefeilte Technik sind Eckpfeiler der Bentley-Philosophie. Sie können jedoch einen konventionellen, auf physischen Prototypen basierenden Designprozess sehr verzögern und verteuern, denn für jeden Schritt und jede Designentscheidung müssen Bauteile speziell angefertigt, in Versuchen validiert sowie auf Wechselwirkungen und Auswirkungen auf das Endprodukt überprüft werden.

Immer häufiger setzen Unternehmen deshalb auf einen virtuellen Designprozess auf Basis eines komplett digitalen Fahrzeugmodells (Mock-up), bei dem notwendigen Tests in Form unterschiedlicher virtueller Simulationen durchgeführt werden. Bei Bentley konnte so die Anzahl der physischen Prototypen bei einer gleichzeitigen Erhöhung der Anzahl der durchgeführten (virtuellen) Tests deutlich reduziert werden. Gleichzeitig hatten die Ingenieure größere Freiheiten, da die Änderungen am Computer ohne ständige Kosten/Nutzenabwägungen im Hinterkopf deutlich schneller und kostengünstiger umgesetzt werden konnten.

Wegbereiter des Virtual Prototyping

Bei der Umsetzung des virtuellen Designprozesses vertraute Bentley auf die ESI Group, einen der Pioniere und Marktführer dieser Technologie. Das 1973 gegründete Unternehmen ist ein Innovator auf dem Gebiet von Virtual-Prototyping-Lösungen und global agierender Treiber industriellen Wandels. Durch das Know-how im Bereich der Materialphysik hat das Unternehmen umfangreiche und fortschrittliche Simulationslösungen für alle Facetten der Produktentwicklung entwickelt und verfeinert. ESI Group hat eine ganzheitliche Methodik eingeführt, die sich auf die industrielle Produktivität und die Produktleistung während des gesamten Lebenszyklus konzentriert, das heißt Product Performance Lifecycle – von der Entwicklung über die Fertigung bis zum Betrieb.

Digitaltechnik: Fast lautloses Gleiten

Besonderes Augenmerk legt man bei Bent­ley auf eine Innenraumumgebung mit einem Höchstmaß an Komfort und Raffinesse, wobei der Minimierung der Innengeräusche eine besondere Bedeutung zufällt.

Um individuelle Vorgaben und gesetzliche Anforderungen an das vibro-akustische Verhaltens erfüllen zu können, müssen bereits frühzeitig in der Konstruktionsphase genaue Vorhersagen möglich sein. Eine Forderung, die sich mit der gängigen Industriepraxis und späten Tests an physischen Prototypen erfüllen lässt, was sowohl die Produktkosten als auch die Leistung negativ beeinflusst. Abhilfe schaffen kann die computergestützte Untersuchung des vibro-akustischen Verhaltens, zusammengefasst unter dem Kürzel NVH (Noise, Vibration, Harshness). Mit den entsprechende Simulationslösungen lassen sich schon frühzeitig durch virtuelle Tests an digitalen Modellen Geräusche, Vibrationen und Rauheiten lokalisieren, zu identifizieren und auch eliminieren.

ESI Group bietet mit VA One eine Simulationslösung für gesamte Bandbreite vibro-akustischer Analysen und Konstruktionen, die das gesamte Frequenzspektrum durch eine Reihe von nahtlos gekoppelten und bewährten Modellierungsmethoden in einer einzigen Umgebung abdeckt. Bereits in einem frühen Entwurfsstadium sind genaue prädiktive Geräusch- und Schwingungsanalysen möglich, um die angestrebte Produktleistung zu erreichen. Die Anwender können so Zeitvorgaben einhalten und sicherstellen, dass technische Entscheidungen getroffen werden können, wenn sie den Anforderungen einer multidisziplinären Entwicklungsumgebung am besten gerecht werden.

Die Leistungsmerkmale von VA One:

• Einhalten von Vorgaben hinsichtlich Qualität und Kosten und Erreichen von Projektmeilensteinen mit präzisen Lärmprognosemodellen in einer frühen Designphase;

• Integration von Lärmprognose-Tools in bestehende Design-Umgebungen zur schnellen Bewertung von Prototyp-Designs mit schneller Modellerstellung;

• Zugriff auf ein optimales Set nahtlos gekoppelter, schneller Methoden zur Minimierung der Simulationszeit;

• Designbewertung und schnelle Umsetzung von Gegenmaßnahmen zur Zielerreichung;

• Erreichen der Designziele für Innen- und Außengeräusche in einer einzigen Umgebung;

• Vermeidung teurer, später Modifikationen.

Der fein abgestimmte Prozess ermöglichte die Durchführung von Akustiktests für alle Luftgeräusche, die in die Kabine eindringen, sowie für alle äußeren Auswirkungen auf die Struktur, wie zum Beispiel Reifengeräusche. Unter anderem konnten so die richtigen schalldämmenden Materialien an den richtigen Stellen des Fahrzeugs eingesetzt werden.

Zero-Waste Virtual Prototyping

Die von Bentley eingesetzten virtuellen Techniken haben sich nicht nur als zeit- und kostensparend erwiesen, sondern steigern durch Reduzierung der Anzahl der herzustellenden physischen Teile in der Prototypenphase auch die Nachhaltigkeit. Der Nachhaltigkeitsaspekt kommt auch bei dem durchgeführten Gewichtsoptimierungsprogramm zum Tragen. Mit virtuellen Testmethoden ließ sich bei 40 Komponenten eine Gewichtsreduktion ohne negative Nebeneffekte realisieren und das Fahrzeuggewicht reduzieren, was gleichbedeutend ist mit einem niedrigeren Verbrauch.

Bentley hält sich bei der Frage nach der Anzahl eingesparter physischer Prototypen zurück. Aussagen anderer ESI-Kunden aus dem Automobilsektor belegen jedoch die enorme Effizienz eines digitalen Designprozesses. So hat beispielsweise Renault 2019 mit einem einzigen physischen Prototyp, der für die behördliche Prüfung benötigt wurde, fünf Sterne bei der Euro NCAP-Sicherheitszertifizierung des neuen Clio 5 erhalten und während der Entwicklungsphase keine weiteren physischen Prototypen hergestellt.

Bentley hat bewiesen dass zur Umsetzung seiner Ziele moderne Simulationstechnologien und kompetente Partner unverzichtbar sind. Es bleibt nur ein Wermutstropfen: Wohl nur die wenigsten können das Resultat dieser technischen Höchstleistung auch in der Realität zu erleben.

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