Wo FEM- und CFD-Analysen präzise Aussagen über einzelne Bauteile und überschaubare Baugruppen liefern, untersucht die dynamische Systemsimulation zeitveränderliche Vorgänge ganzer Systeme. Diese Systeme können auch aus Komponenten unterschiedlicher physikalischer Domänen bestehen. Somit lassen sich zum Beispiel die Wechselwirkungen und resultierenden Effekte aus Regelstrecken gekoppelt mit mechanischen, hydraulischen und oder elektrischen Strukturen komfortabel in nur einem Modell auf einer Plattform betrachten.

Wo FEM- und CFD-Analysen präzise Aussagen über einzelne Bauteile und überschaubare Baugruppen liefern, untersucht die dynamische Systemsimulation zeitveränderliche Vorgänge ganzer Systeme. Diese Systeme können auch aus Komponenten unterschiedlicher physikalischer Domänen bestehen. Somit lassen sich zum Beispiel die Wechselwirkungen und resultierenden Effekte aus Regelstrecken gekoppelt mit mechanischen, hydraulischen und oder elektrischen Strukturen komfortabel in nur einem Modell auf einer Plattform betrachten.

Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick zu möglichen Anwendungsbereichen von Systemsimulation bei der Maschinenentwicklung und stellt einige Beispiele und Ergebnisse aus diesen Bereichen vor. Ausgehend von einfachen Grundmodellen zeigt dieser Beitrag, wie mithilfe von Systemsimulation einzelne Antriebsachsen als auch gesamte Anlagenmodelle generiert werden können. In diesem Zusammenhang können anwendungsspezifische Besonderheiten des jeweiligen Maschinentyps berücksichtigt werden. Dazu zählen die Wechselwirkungen zwischen Prozess und Maschinenverhalten sowie die Anzahl und Ausprägung, bspw. mechanisch oder elektromechanisch, der aktiven Antriebsachsen. Von der Antriebsauslegung über die virtuelle Inbetriebnahme bis hin zur Zustandsüberwachung im Betrieb werden die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten des Systemmodells betrachtet und zugehörige Entwicklungsaufgaben eingeordnet.

Wie hoch ist die Leistungsdichte, Energieeffizienz, Fahrdynamik oder der Fahrkomfort? Wie wirken unterschiedliche, physikalische Systeme zusammen und wie können die mechatronischen Zusammenhänge verständlich dargestellt werden? Solche und andere Fragestellungen tauchen im Entwicklungsprozess immer wieder auf und lassen sich nur schwer zufriedenstellend beantworten. Die Systemsimulation liefert da einen effizienten Ansatz, welcher es dem Entwicklungsingenieur ermöglicht bereits in der Konzeptphase virtuelle Prototypen zu erstellen. Mit diesen kann dann das physikalische Verhalten simuliert, analysiert und anschließend optimiert werden. Dadurch ergibt sich bereits in den frühen Phasen der Produktentwicklung die Möglichkeit, alle zukünftigen Entscheidungen auf einer validen Basis zu treffen. ESI ́s SimulationX liefert für diese Anwendungsfälle eine umfassende softwaretechnische Lösung. Besonders im Bereich der E- Mobility sowie ihrer Peripherie ermöglicht die Software mit seinen anwendungsspezifischen Modellbibliotheken eine ganzheitliche Betrachtung.