Einführung Benchmarking

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1 1 ASIM Symposium Simulationstechnik, , Hannover TEC BENCH Virtual Benchmarking CAE basiertes Benchmarking mittels neuem Reverse Engineering Verfahren TEC-BENCH Produktvergleich mit Hilfe der FE-Simulation mittels Digitalisierung der Hardware Autoren: Dipl.-Ing. U. Jankowski, Dr.-Ing. Martin Müller-Bechtel, Dipl.-Ing. R. Nösner Einführung Benchmarking Produktoptimierung / Prozessoptimierung Beispiel Karosserie Beispiel Getriebe Zusammenfassung Ausblick

2 2 Was bedeutet Benchmarking / Benchmark? Benchmarking ist ein kontinuierlicher Prozess der Messung und des Vergleichs von Produkteigenschaften oder Dienstleistungen mit den Daten der als wegweisend auf dem betrachteten Gebiet geltenden Wettbewerbern (Benchmark). Wir brauchen den Vergleich zur Verbesserung eigener Produkte oder Dienstleistungen. Einführung Benchmarking Virtual Benchmarking zur Produktoptimierung Stand der Technik: Virtuelle Produktentwicklung ist fester und sehr wichtiger Bestandteil des Entwicklungsprozesses. Produktentwicklung ohne CAx nicht mehr vorstellbar. Rechnergestützte Simulationen bilden die Grundlage für die Analyse und Synthese der eigenen Produkte. Numerische Optimierungsverfahren sind eine große Hilfe bei der Gestaltfindung oder der Verbesserung der Produkteigenschaften

3 3 Aber: Was bieten die Wettbewerber den Kunden? Können marktreife Lösungen adaptiert und verbessert werden? Sind die vom Wettbewerber gefundenen Lösungen die besseren? Hardware Test Virtueller Test Virtual Benchmarking zur Prozessoptimierung Stand der Technik: Hardware-Benchmarks, also Produktvergleiche, gehören ebenfalls zum festen Bestandteil des Entwicklungsprozesses. Tear Down -Prozesse, also die Analyse und Synthese von Produkten, liefern Informationen zur Produktqualität und den spezifisch applizierten Lösungen. Aber: Qualität der aus diesen Prozessen gewonnenen Informationen? Unter welchen Randbedingungen wurde getestet? Einsicht in Detaillösungen? Verständnis über das Systemverhalten? Wie lange dauert die Informationssammlung? Distribution von Informationen aus Benchmarkprozess?

4 4 TEC BENCH Was ist TEC BENCH? TEC BENCH ist ein Prozess, der es ermöglicht Wettbewerbsprodukte im virtuellen Umfeld zu vergleichen. Mittels den in TEC BENCH integrierten Werkzeuge und Funktionen können nach Kundenspezifikation FE-Modelle und CADDaten der Wettbewerbsprodukte erstellt werden. Was leistet TEC BENCH? Untersuchungen an Wettbewerbsprodukten finden heute immer noch überwiegend auf Prüfständen oder der Straße statt. Die Vorteile, die man im virtuellen Umfeld hat, bleiben hierbei ungenutzt TEC BENCH leistet genau hier Abhilfe. Aus dem Prozess entstehen FE-Modelle, deren Verhalten unter jedweden Bedingungen mit dem Verhalten eigener Modelle vergleichen werden können. Einsichten in das Modell des Wettbewerbsprodukts geben Aufschluss über mögliche Optimierungsmaßnahmen am eigenen Produkt

5 5 Phasen im virtuellen Benchmarking-Prozess Von der Hardware zum virtuellen Modell Phase 1: Hardware einkaufen Phase 2: Hardware aufbereiten Phase 3: 3D-Scanprozess Phase 4: Erzeugen des FE-Modells mittels TEC ODM und TEC PROM Phase 5: Analyse der Struktur und Kommunikation der Ergebnisse Beispiel Karosserie Genauigkeit eines TEC BENCH FE-Modells Body Torsional Stiffness BMW 5 Series 4/02/05 (SVT Test 1) 4000 Torsionssteifigkeit Übereinstimmung 2000 Applied Torque (Nm Messung: 20 knm/ FE-Modell: 20.9 knm/ Hervorragende Simulation Angle of Twist (radians)

6 6 Statische Biegesteifigkeit Schwellermitte: Messung: 0.23 mm FE-Modell: 0.24 mm Plastifizierung im Test aufgetreten Perfekte Übereinstimmung im Verformungsverhalten Simulation Right side im Messpunkt und Vorderwagenbereich Unterschiede im hinteren Bereich Beispiel Getriebe 6-Gang Kupplungs- und Getriebegehäuse neuester Generation Herausforderungen beim Digitalisieren der Hardware Erforderliche Abbildungsgenauigkeit führt zu komplexen STLDaten Unterschiedliche Wandstärken Tiefe Taschen oder überstehende Rippen Entformungsschrägen

7 7 Hardware aufbereiten STL Æ FEM CAD Trotz komplexer Geometrie wird ein deckungsgleiches FE-Modell generiert Alle Geometriemerkmale sind enthalten CAD-Daten mit zusammengeführten Flächen im IGES-Format Zusammenfassung TEC BENCH ist ein völlig neuer Abschnitt im Entwicklungsprozess Nutzung von Informationen über Wettbewerberprodukte für die Optimierung der eigenen Produkte Virtueller Produktvergleich verbessert Produktentwicklung Beherrschter Prozess mit Erfahrungen aus komplexen Projekten Detaillierungsgrad und Skalierung auf jedem Niveau möglich (Vollfahrzeug, Rohkarosserie, Subsystem oder Einzelteil) Prozess ist patentrechtlich angemeldet Erzeugte FE-Modelle liefern genaue Ergebnisse Das virtuelle Benchmarking nimmt zukünftig einen sehr hohen Stellenwert ein

8 8 Ausblick Eine Übersicht der realisierten und geplanten FE-Fahrzeugund Systemmodelle VW Golf 5 BMW 5er 6-Gang Getriebe Renault Megane CC Div. Türmodule und Sitze Geplante Fahrzeuge zur Digitalisierung Lexus GS Audi A8 Mercedes Benz S-Klasse