Automotive Simulation Center Stuttgart e.v. Das HPC Kompetenznetzwerk für die virtuelle Fahrzeugentwicklung von morgen.

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1 Das HPC Kompetenznetzwerk für die virtuelle Fahrzeugentwicklung von morgen. HPC-Strategien für eine nachhaltige Mobilität Dipl.-Ing. Alexander F. Walser HPCN-Workshop 2014 T-Systems Solutions for Research GmbH 12./13. Mai Göttingen

2 Steigende Anforderungen an Produkt und Prozess Neue Antriebskonzepte wirtschaftsfördernd und wirtschaftlich Neue Marketingkonzepte Nachhaltige Mobilität umweltfreundlich und ressourcenschonend Neue Mobilitätskonzepte sozial verträglich und belebend 2

3 Steigende Anforderungen an Produkt und Prozess... GREEN MOBILITY... umweltfreundliche und ressourcenschonende Technologien z.b. gesetzliche Vorgabe: EU CO 2 -Grenzwerte für Pkw ab 2021 von 95 Gramm CO 2 pro Kilometer für die gesamte Flotte SAFE MOBILITY... Erhöhung der aktiven und passiven Sicherheit z.b. weltweit steigende Zahl an gesetzlich vorgeschriebenen Crashkonfigurationen Verkehrstote im Jahr 2013 in Deutschland: (Quelle: Statistisches Bundesamt) SMART MOBILITY... vernetzte und multimediale Technologien z.b. gesetzliche Vorgaben: EU ecall (emergency call) ab Oktober 2015, Datensammlung und -auswertung zur Erhöhung der Reichweite von e-fahrzeugen HIGH QUALITY MOBILITY... Erhöhung von Komfort und Qualität z.b. Grenzwerte für Fahrzeuggeräusche, Reduzierung der Verschmutzung von Glas- und Spiegelflächen,... 3

4 Magisches Dreieck der Produktentwicklung Anforderungen Quality Wachsende Produktkomplexität - Gesetzgebung - Materialien - Verbindungstechnik - Fahrzeug IKT / Assistenzsysteme -.. past present future Verbraucherwünsche und -gewohnheiten - viele Modellvarianten (Derivate oder Baureihen) - Komfort - Qualität -.. Cost Time 4

5 Strategien im Fahrzeugentwicklungsprozess (FEP) Definition Concept Serienentwicklung Produktion Degree of freedom Aufwendung von mehr Simulations- und HPC- Ressourcen in der frühen Phasen des FEP, um Alternativen zu prüfen und Risiken ausgiebig zu bewerten. frontloading new simulation methods and HPC strategies Time 5

6 Mehrwert durch Simulation Schnellere Problemanalyse Mehrere Konzepte bewerten und absichern Unsichtbares sichtbar machen Ziele sicher erreichen Reduktion von Zeit und Aufwand Reduktion der Entwicklungs- und Produktionskosten durch intensive Nutzung von Simulationsund Optimierungsverfahren in Kombination mit High-Performance Computing 6

7 Positionierung des asc(s als HPC Kompetenznetzwerk PRODUKT green, safe, smart, high quality DIGITALER PROZESS low medium high Computing power 7

8 Solution Center in Baden-Württemberg Das asc(s wurde im März 2008 als erstes von vier High Performance Computing (HPC) Solution Centern gegründet und ist Teil der HPC-Strategie des Landes Baden-Württemberg. HPC-Solution-Center ENERGY e-mobility HPC-Solution-Center AUTOMOTIVE Karlsruhe gegründet HPC-Solution-Center LIFE SCIENCE & MEDICINE Heidelberg in Planung HPC Resources & Competences HLRS,SCC, hww, SICOS BW Stuttgart gegründet HPC-Solution-Center CHEMISTRY & PHARMACY Ulm in Planung Die bundesweit ausgerichteten Zentren sollen die Kompetenzen in den ausgewählten Bereichen bündeln, um gemeinsame Herausforderungen mithilfe des Höchstleistungsrechnens zu bewältigen 8

9 Richtungsweisender Technologietransfer Das asc(s verfolgt die Bündelung und Förderung von Kompetenzen aus Wissenschaft und Wirtschaft zur Entwicklung und Anwendung innovativer Software- und HPC- Lösungen für die virtuelle Fahrzeugentwicklung und eine nachhaltige Mobilität. Durch die fach- und unternehmensübergreifende Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft erfolgt ein richtungsweisender Technologietransfer, der von mehreren Säulen getragen wird. Soft-/Hardware HPC Automobilindustrie Wissenschaft 9

10 Bündelung von Kompetenzen (Mitgliedern) unterschiedlicher Interessensgruppen H L R S HPC Res sour cen OEMs Zulieferer Problem- und Fragestellungen asc(s HPC Solution Center Automotive generische Lösung Implementierung Industrieller Einsatz 10

11 Bündelung von Kompetenzen (Mitgliedern) unterschiedlicher Interessensgruppen OEMs IHVs Natürliche Mitglieder Prof. Fabian Duddeck Prof. Michael Resch Prof. Axel Schumacher Prof. Gabriel Wittum Universitäten / Forschungseinrichtungen ISVs 11

12 Vorstand des asc(s Vorstandsvorsitzender Prof. Dr. Ressel - Rektor der Universität Stuttgart Stellvertreter Christoph Gümbel Porsche AG Dr. Steffen Frik Adam Opel GmbH Jürgen Kohler Daimler AG Dr. Detlef Schneider Altair GmbH 12

13 Säulen des Technologietransfers durch das tragende Kompetenznetzwerk Technologietransfer Stärkung der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Position Wissensvorsprung durch Informationsaustausch Clusterworkshops Forschungs- und Entwicklungsberichte Technologiescreening Technologievorsprung durch Netzwerkprojekte Methodenentwicklung Praxisorientierte Validierung Industrielle Umsetzung Kompetenzvorsprung durch Netzwerkmanagement Schneller Zugang auf Netzwerkpartner und kooperierende Netzwerke Förderung und Heranführung von Simulationsexperten Kompetenznetzwerk asc(s 13

14 Ziele des asc(s Das Konzept des asc(s ist speziell auf die Automobilindustrie zugeschnitten und eröffnet seinen Mitgliedern eine zielgerichtete Entwicklung und Verifizierung neuartiger CAE-Simulationsmethoden sowie deren Implementierung und Validierung in den kommerziellen Simulations-Codes. Ziel dabei ist die Verkürzung der Zeiträume zwischen der Definition der Anforderungen bis zum industriellen Einsatz durch Bündelung der Kompetenzen in Wissenschaft und Wirtschaft. Anforderungen Projektanstoß Modelle und Algorithmen Experimente und Erstvalidierung Implementierung in Software-Codes Validation in praxisnaher Umgebung Industrieller Einsatz Industrie Konsortium aus Experten der Wissenschaft und Wirtschaft Industrie Zeitgewinn Vorwettbewerbliche und anwendungsorientierte Forschung auf dem Gebiet des Automobilbaus durch den Einsatz von Informations- & Kommunikationstechniken in Form von Verbundprojekten Simulationsbasierte Methodenentwicklung für die Automobilindustrie Industrielle Softwarelösungen für die Verwendung von High-Performance-Computing (HPC) 14

15 Projektcluster Im Mittelpunkt der Aktivitäten des asc(s steht das leise, verbrauchs- und schadstoffarme Automobil, das optimalen Personenschutz bietet. Durch innovative CAE-Verfahren können Beiträge geleistet werden, um z.b. die Energieeffizienz zu steigern, Feinstäube zu reduzieren, Geräusche zu minimieren und die Fahrsicherheit weiter zu erhöhen. Unsere Forschungsaktivitäten lassen sich den folgenden fünf Projektclustern zuordnen: Fahrzeugantrieb Fahrzeugstruktur Fahrzeugphysik Fahrzeug- IKT Numerik und Mathematik Optimierung der Strömung und Verbrennung im Motor Optimierung von Gewicht und Kosten der Karosserie- Struktur Simulation des thermischen Verhaltens von Hybrid- und Elektrofahrzeugen Simulation von Verkehrsfluss und Fahrerassistenzsystemen Optimierung der CAE-Solver- Technologie 15

16 Virtuelle Modelle im Fahrzeugentwicklungsprozess high demands on computer power Aeroacoustics Fluid dynamics Crash Stiffness Biomechanics Global control system NVH Combustion 16

17 Projektbeispiele: Fahrzeugstruktur Methodical and software-technical implementation of topology optimization for crash-stressed vehicle structures Aim: Development of an industrially operational procedure for topology and shape optimization of the cross sections of extruded profiles, taking into account crash load cases. Consortium Central Initial issues: Reference Optimization How design to capture nonlinearities design (which occur during crash) result How to take into account the high complexities of vehicle structures How to take into account various loading cases How can the high number of possible topologies be developed + associated partners & subcontractors Funding scheme - KMU innovative - of the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) Project executing organization: DLR 17

18 Projektbeispiele: Fahrzeugphysik Development and validation of thermal simulation models for lithium ion batteries in hybrid and pure electric vehicles Aim: Development of a three-dimensional simulation environment for the electro-thermal layout of a lithium ion battery module in a vehicle. Consortium Central issues: How to couple an electro-thermal battery model with a multi-physics CFD code How to cover the geometric complexity and several components How to accurately describe the heat transfer in the battery pack Can several driving cycles and temperature ranges be represented properly Verification and validation Pictures by courtesy of the Behr GmbH & Co. KG 18

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Für Fragen stehen wir gerne zur Verfügung. 19

20 Gründung: Aufnahme der Geschäftstätigkeit: Sitz: Stuttgart, Nobelstraße 15 Gesellschaftsform: Status: Finanzierung: Anzahl Mitglieder, Stand Mai 2014 Verein (e.v.) gemeinnützig Mitgliedsbeiträge, Drittmittel 24, davon - 3 OEM s - 0 Zulieferer - 11 Softwarefirmen - 2 Hardwarefirmen - 2 Hochschulen - 2 Forschungseinrichtungen - 4 persönliche Mitglieder Telefon: Fax: Web: 20

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