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Produktentwicklung über 1D-Modelle

Merkle & Partner: Vereinfachung in der virtuellen Entwicklung

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Simulationsberechnungen sind längst in den Entwicklungsabteilungen der Industrie angekommen, da sie zeit- und ressourcenaufwändige Testings perfekt ergänzen. Hier spielen vor allem 1D-Modelle eine wichtige Rolle. Zur Untersuchung und Optimierung komplexer Systeme lassen sich zeitnah und wirtschaftlich einzelne Werte erschließen – vor allem auch für ein durchdachtes Thermomanagement.

1D-Modelle sind vor allem zum Testen ganzer Fahrzeugzyklen wie dem WLTP (World hamonized Light-duty vehicles Test Procedure – weltweit einheitliches Leichtfahrzeug-Testverfahren) gängige Verfahren. 1D-Modelle erfassen vereinfacht physikalische Zusammenhänge. Dort, wo keine 3D-Verteilung zur Beurteilung herangezogen werden muss, sondern einzelne Werte ausreichend sind, können 1D-Modelle optimal eingesetzt werden.

Im Thermomanagement nutzt Merkle & Partner die 1D-Simulation für unterschiedliche Szenarien. Wenn beispielsweise die Platzierung der Elektronik eines Produktes konstruktionsbedingt verändert wird, können auf Basis definierter Grenztemperaturen ganze Kühlkonzepte validiert werden. Im Bereich der Elektromobilität können Fahrzeuge schneller entwickelt werden, wenn sich über 1D-Simulationen die Positionsveränderung der Batterie inklusive aller Leistungsparameter nachvollziehen lässt.

Sinnvoll ist ein 1D-Testmodell immer dann, wenn es darum geht, Serien weiterzuentwickeln, Produkte zu diversifizieren, Betriebszustände oder Umgebungsparameter zu verändern. Dann bietet ein 1D-Modell ein realitätstreues Abbild, um Auswirkungen direkt einschätzen zu können. Die Einsparungen im Vergleich zu Real-Testings und selbst zu 3D-Modellen sind in Tagen und Wochen an Konstruktionszeit zu messen. Mit validen Ergebnissen.

„Die virtuelle Produktentwicklung wird mit Hilfe der 1D-Simulation ihren Siegeszug fortsetzen. Auf Basis dieser Technologie können wir noch schneller konkrete Antworten erhalten. Ausschlaggebend ist die zugrunde liegende Kalibrierung über Versuche oder 3D-Simulation, zur richtigen Auslegung des 1D-Modells“, so Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle, Geschäftsführer der Merkle & Partner GbR und ergänzt: „Möglichkeiten für 1D-Berechnungen sind schier unbegrenzt. Neben dem Automobilbereich sind 1D-Testings in der Zwischenzeit beliebtes Entwicklungs-Tool in weiten Teilen der Industrie. Von der Entwicklung von Industrie-Anlagen bis hin zu Küchengeräten.“

Bild 1: 1D-Modelle eignen sich auch hervorragend für Berechnungen im Bereich des Thermomanagements, wie beispielsweise bei der Platzierung von Batterien in E-Fahrzeugen.
Bild 2: Schaubild zur 1D-Produktentwicklung

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