Forschung und Entwicklung Neue Verfahren für die Fahrzeugsimulation

Prof. Dr. Martin Arnold, MLU: »Die physikalischen und mathematischen Modelle und Verfahren sind nicht nur auf den Fahrzeugbau begrenzt, sondern haben auch Potenzial in anderen ingenieurstechnischen oder naturwissenschaftlichen Anwendungsbereichen, etwa in der Elektrotechnik.«
Prof. Dr. Martin Arnold, MLU: »Die physikalischen und mathematischen Modelle und Verfahren sind nicht nur auf den Fahrzeugbau begrenzt, sondern haben auch Potenzial in anderen ingenieurstechnischen oder naturwissenschaftlichen Anwendungsbereichen, etwa in der Elektrotechnik.«

Für die Entwicklung von Fahrwerk, Schaltung oder Motor nutzt die Automobilindustrie unterschiedliche Simulationsverfahren. Die Computermodelle der verschiedenen Baugruppen zu verknüpfen ist jedoch bisher sehr zeitaufwendig und fehleranfällig. Wissenschaftlern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) ist es nun gelungen, neue mathematische Lösungsverfahren für solche gekoppelten Simulationen am virtuellen Fahrzeug zu entwickeln.

Vom Motor über die Klimaanlage bis zur elektrischen Kofferraumklappe reicht die Bandbreite der Entwicklungsaufgaben in der Automobilindustrie. Um die Funktionen der Baugruppen zu testen, gibt es zahlreiche spezialisierte Simulationsprogramme. Die Prognosen über das Verhalten der Fahrzeugbauteile beruhen auf physikalischen Gesetzen, die sich wiederum in mathematischen Gleichungen ausdrücken lassen, die es im Rahmen der Simulation zu lösen gilt.

Hier setzte das von der MLU in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen und zwei mittelständischen Softwareanbietern durchgeführte Projekt an. »Wir haben den Weg vom mathematischen Modell zu einer Lösung, die für die ingenieurstechnische Anwendung nutzbar ist, optimiert«, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Martin Arnold vom Institut für Mathematik der MLU. »Hierzu haben wir die üblicherweise bei einer gekoppelten Simulation auftretenden Fehler analysiert und schließlich die der Simulation zugrunde liegenden Lösungsverfahren so verändern können, dass sie zu zuverlässigeren Ergebnissen führen.«

Arnolds Forschungsgruppe ist Teil des europäischen Verbundprojektes »Modelisar«, in dem sich 15 deutsche Partner aus Wissenschaft, Automobil- und Softwareindustrie sowie 14 weitere Unternehmen und Institutionen aus Frankreich, Österreich, Belgien und Schweden unter Leitung des französischen Softwarehauses Dassault Systemes und der Daimler AG zusammengeschlossen haben. Ziel des im Juni 2008 angestoßenen Projektes ist es, eine effiziente, standardisierte Plattform für multidisziplinäre Simulationen im Automobilbereich zu entwickeln.

Das Ergebnis ihrer dreieinhalbjährigen Zusammenarbeit haben die 29 Projektpartner kürzlich bei der gemeinsamen Abschlusspräsentation im französischen Velizy vorgestellt: das so genannte »Functional Mockup Interface« (FMI) als leistungsfähigen und offenen Schnittstellenstandard, der auch die von Arnolds Team erarbeiteten Lösungsverfahren unterstützt. So kann die Automobilindustrie künftig die einzelnen Bauteilmodelle – analog dem Zusammenbau eines realen Fahrzeugs - zusammenfügen und das Zusammenspiel der Fahrzeugteile am Computer in kürzerer Zeit mit höherer Genauigkeit nachbilden.

»Die von uns entwickelten Verfahren sind bereits von anderen Verbundpartnern erprobt und bestätigt worden«, berichtet Arnold. »Doch die physikalischen und mathematischen Modelle und Verfahren sind nicht nur auf den Fahrzeugbau begrenzt, sondern haben auch Potenzial in anderen ingenieurstechnischen oder naturwissenschaftlichen Anwendungsbereichen, etwa in der Elektrotechnik. Das wollen wir in Zukunft vorantreiben.«