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1 magazine Nr. 6, II-2010 lok_1216_fw_ins_a4.qxd:lok_1216_fw_ins_a :06 Uhr Seite 1 Schwerpunkt-Thema: Simulationsdimensionen Vom Detail zur Gesamtfahrzeugsimulation Steuerung für Hybridfahrzeuge Simulation der Rissausbreitung Simulation von Getriebeverlusten Die Herausforderungen an Mobilität Weitere Themen: Gesamtsystem Bahn, Partnerportrait wachsen ständig. Siemens Unsere Lösungen wachsen mit. Schnell wachsende Städte und ein zunehmender Mobilitätsbedarf der Gesellschaft erfordern neue Lösungen. Lösungen, die alle Verkehrsmittel sinnvoll vernetzen. Lösungen, die von Siemens kommen. Modernste Technologien sichern Mobilität nachhaltig. Innovative Entwicklungen von Fahrzeugen für den Nah-, Regional- und Fernverkehr, Komponenten und umfassende Serviceleistungen bieten höchsten Komfort sowie Reisequalität. Complete mobility.

2 Inhalt Nr.6, 2. Quartal Schwerpunkt-Thema Schwerpunkt-Thema 8 Schwerpunkt-Thema Steuerung für Hybridfahrzeuge Simulation der Getriebeverluste Simulation der Rissausbreitung Bei der Entwicklung leistungs- und wettbewerbsfähiger Hybridfahrzeuge spielt die intelligente Steuerung eine entscheidende Rolle. Neues von HYBCONS, einer generischen Software für Mild- und Vollhybridfahrzeuge Die Verlustminimierung des Antriebsstrangs erhöht die Wirtschaftlichkeit des Fahrzeuges. Die Area NVH & Friction entwickelt und verifiziert verschiedene Modellansätze für Getriebeverluste. lok_1216_fw_ins_a4.qxd:lok_1216_fw_ins_a :06 Uhr Seite 1 Die Gruppe Materials and Forming am ViF beschäftigt sich mit dem Verformungs- und Versagensverhalten neuartiger, hochfester Materialien und untersucht deren Rissausbreitung im Crash. 14 Gesamtsystem Bahn im Fokus Partnerportrait: Siemens Bogies CFD-Berechnungen Die Querschnittsfunktion Rail Systems am VIRTUAL VEHICLE vernetzt Technologien aus sämtlichen Arbeitsbereichen, um damit realitätsnahe Aussagen zum Gesamtsystem Bahn zu ermöglichen. Das Weltkompetenzzentrum von Siemens für hochwertige Fahrwerke moderner Schienenfahrzeuge kombiniert mit der Simulations- Expertise des VIRTUAL VEHICLE - daraus hat sich eine erfolgreiche Partnerschaft entwickelt. Die Herausforderungen an Mobilität wachsen ständig. Unsere Lösungen wachsen mit Schnell wachsende Städte und ein zunehmender Mobilitätsbedarf der Gesellschaft erfordern neue Lösungen. Lösungen, die alle Verkehrsmittel sinnvoll vernetzen. Lösungen, die von Siemens kommen. Modernste Technologien sichern Mobilität nachhaltig. Innovative Entwicklungen von Fahrzeugen für den Nah-, Regional- und Fernverkehr, Komponenten und umfassende Serviceleistungen bieten höchsten Komfort sowie Reisequalität. Complete mobility. News & Aktuelles Das CFD-Team der Area Thermodynamics verknüpft kunstvoll die Fäden komplexer CFD- Workflows mit einer multi-dimensionalen Simulationswelt, um unterschiedlichste Größen im Bereich der Aerodynamik zu optimieren. 20 News & Aktuelles 3. GRAZER SYMPOSIUM VIRTUELLES FAHRZEUG 6.-7.Mai 2010 Graz FuturePLM: Blick in die Zukunft Wie sieht die Fahrzeugentwicklung der Zukunft aus? Welche Methoden, Prozesse und Organisationsformen wird man benötigen? Und welche Rolle spielt der Mensch in diesem komplexen Umfeld? FuturePLM sucht nach Antworten. 3 Denkwelten am 3.GSVF in Graz Das Zusammenspiel von Maschinenbau, Elektronik und Software auf dem Weg zum Gesamtfahrzeug steht im Mittelpunkt des 3. Grazer Symposiums Virtuelles Fahrzeug (GSVF) vom Mai 2010 in Graz. Newsticker Ein neues Forschungsprojekt mit der OMV, Prämierungen und Preise aller Art für unsere ForscherInnen, eine Vorschau auf den ISNVH Kongress im Juni, aktuelle Stellenangebote und mehr... Illustration Umschlagseite: ViF / R. Hurt (SSC), JPL-Caltech, NASA 2 magazine

3 Simulation im Detail Das VIRTUAL VEHICLE vereint in seinem COMET K2 Forschungsprogramm Mobility wie kaum ein anderes europäisches Wissenszentrum eine Vielfalt von Teildisziplinen aus dem weiten Feld der Simulationstechnologien. Und mit dem bevorstehenden 3. Grazer Symposium Virtuelles Fahrzeug öffnen wir ein Fenster in die drei Denkwelten, die dafür zusammenfinden müssen. Dr. Jost Bernasch, Geschäftsführer Maschinenbau, Elektronik und Software - das sind die drei Denkwelten, die sich auf dem 3. Grazer Symposium Virtuelles Fahrzeug (GSVF) vom 6.-7.Mai 2010 zusammenfügen, um auf dem weiten Feld heutiger und zukünftiger Simulationstechnologien reiche Ernte zu bringen. Drei Denkwelten zu Gast in Graz. Das GSVF hat sich in der Fachwelt mittlerweile einen guten Ruf erarbeitet. Ziel ist die Standortbestimmung im Bereich der Gesamtfahrzeugentwicklung und die damit verbundenen Herausforderungen. Hochrangige Experten führen ihre unterschiedlichen Sichtweisen in Graz zusammen, machen anhand von praxisnahen Problemstellungen ihre Denkwelt begreifbar und werden den Teilnehmern auf mehreren Ebenen innovative Lösungsansätze liefern. Lesen Sie mehr dazu auf Seite 18 sowie im beiliegenden Programmheft. Die Welt der Simulation im Detail Wie breit gefächert die Forschungsprojekte des VIRTUAL VEHICLE im Bereich Simulationstechnologie aufgestellt sein müssen, um das Ziel der Simulation des Gesamtfahrzeuges zu erreichen, verdeutlicht das aktuelle Schwerpunkt-Thema Simulation im Detail : Steuerungssoftware für Hybridfahrzeuge, Simulation zur Optimierung von Getrieben oder das Verformungs- und Versagensverhalten von Materialien bei der Rissausbreitung im Crash zeigen beispielhaft die komplexen Detailanforderungen, die an die Fahrzeugentwicklung und die Simulation gestellt werden, um übergeordnete Fragestellungen beantworten zu können. Siemens - ein starker Partner Erstmals bitten wir in dieser Ausgabe des VVM mit Siemens auch einen unserer prominenten Industriepartner zum Interview. Die langjährige und ausgezeichnete Zusammenarbeit an Forschungsthemen im Bereich Rail zeigt, wie sich das VIRTUAL VEHICLE als Brücke zwischen universitärer Grundlagenforschung und industrienaher Vorentwicklung bewährt. Graz bietet auf dem Wissensgebiet Rail mit der Schienenfahrzeugtagung ein international renommiertes Forum für Rail-Aktivitäten, das von den Innovationstreibern am Standort intensiv genutzt wird. Eine Zusammenfassung der aktuellen Rail-Forschung am ViF präsentieren wir Ihnen ab Seite 10. Rückblick und gute Aussichten Mit dem in Kürze erscheinenden Geschäftsbericht 2008/09 legt das VIRTUAL VEHICLE einen Rückblick über die vergangenen, unglaublich spannenden 24 Monate vor: Der erfolgreiche Start des COMET K2 Programmes unter dem begleitenden Leitmotiv der Steiermark Innovation serienmäßig hat eine starke Antwort in turbulenten Zeiten für die Mobilitätsindustrie gegeben. Nach gut zwei Jahren Laufzeit der ersten Fünfjahresperiode sind bereits rund 60% der Fördermittel fest in Projekten verplant. Bis zu diesem Sommer und damit zur Mitte der Laufzeit der ersten Fünfjahresperiode werden bereits 70% der Fördermittel fest in Projekten verplant sein. Das Programm wird von Industrie und Forschung intensiv genutzt und trotz des weiterhin fordernden Wirtschaftsumfeld nimmt die Industrie mit dem VIRTUAL VEHICLE nicht nur anspruchsvolle Themen in Angriff sondern fragt zunehmend auch Dienstleistungen unserer SpezialistInnen nach. Und die Aussichten bessern sich: Die Automobilindustrie zieht wieder an, mehrere Großprojekte mit unseren Industriepartnern sind am VIRTUAL VEHICLE in Vorbereitung. Ich freue mich darauf, Ihnen in den nächsten Ausgaben des VVM mehr darüber berichten zu dürfen und wünsche Ihnen eine interessante Lektüre! Ihr Dr. rer. nat. Jost Bernasch Geschäftsführer Impressum: Medieninhaber, Herausgeber, Verleger: Kompetenzzentrum Das Virtuelle Fahrzeug Forschungsgesellschaft mbh (ViF) A-8010 Graz, Inffeldgasse 21/A Tel.: +43 (0) Web: Für den Inhalt verantwortlich: Dr. Jost Bernasch, Geschäftsführer Redaktion und Gestaltung: Wolfgang Wachmann Fotos: ViF, Industriepartner, TU Graz FB: LG f. ZRS Graz, FN: Y UID: ATU COMET K2 Forschungsförderungsprogramm - Gefördert durch das Österreichische Bundesministerium für Verkehr und Technologie (BMVIT), das Österreichische Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend (BMWFJ), die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbh (FFG), das Land Steiermark sowie die Steirische Wirtschaftsförderung (SFG). magazine

4 Schwerpunkt-Thema Steuerungs-SW für Hybridfahrzeuge Die Entwicklung leistungs- und wettbewerbsfähiger Hybridfahrzeuge ist eine aktuelle, große Herausforderung für die Automobilindustrie. Dabei spielt die intelligente Steuerung dieser Fahrzeuge eine entscheidende Rolle. Ziel des Forschungsprojektes HYBCONS (Generic Hybrid Vehicle Control Software) ist die Entwicklung und Implementierung einer generischen Hybrid-Software für Mild- und Vollhybridfahrzeuge. Dr. Evgeny Korsunsky Derzeit entwickeln fast alle OEMs Hybridfahrzeuge mit unterschiedlichen Topologien (Konfiguration des Hybrid-Antriebsstranges), mit unterschiedlichen Hybrid-Komponenten (Elektromotor(en), Batterien,...), für verschiedenste Anwendungen (PKW, Taxi, Bus, Nutzfahrzeuge,...) und unterschiedliche Märkte. Diese Variabilität spiegelt sich in den unterschiedlichsten Varianten der Hybrid-Software- Architektur und deren Umsetzung wider. Eine individuelle Softwarelösung für jede neue Hybrid-Variante führt aber zu einer enormen Erhöhung der Entwicklungskosten und sehr begrenzter Wiederverwendbarkeit der Software. Auf der anderen Seite bleibt die Zahl der grundlegenden Hybrid-Funktionalitäten beschränkt. Durch die Verwendung einer geeigneten Methode ist es möglich, die Hybrid-Funktionalitäten systematisch zu beschreiben und eine gemeinsame Grundlage für verschiedene Hybrid-Varianten zu finden. Dies öffnet den Weg für eine gemeinsame Software-Architektur mit wiederverwendbaren und Funktionen. Software-Komponenten Das Ziel des laufenden Projektes HYBCONS (Generic Hybrid Vehicle Control Software) ist die Entwicklung und Implementierung einer generischen Hybrid-Software für Mild- und Vollhybridfahrzeuge, basierend auf dem Einsatz moderner Software-Entwicklungsprozesse. Herausforderungen Wesentlich ist die daten-konsistente und systematische Entwicklung der Hybrid-Software - von der Erfassung der Anforderungen, dem funktionalen Design, der Implementierung von eingebetteten Systemen bis hin zur Systemintegration, Verifikation und Validierung auf Gesamtfahrzeugebene. Ein besonderer Schwerpunkt liegt in der Skalierbarkeit der Software für verschiedene Hybridfahrzeuge und Plattformvarianten sowie der Wartbarkeit während des gesamten Produktlebenszyklus. Im K2-Forschungsprojekt HYBCONS stellt sich das Projektteam folgenden Herausforderungen: Universaler Ansatz: Definition eines universalen Ansatzes zur Spezifikation der verschiedensten Funktionalitäten eines Hybridfahrzeuges sowie der entsprechenden Steuerungsstrategie. Skalierbar / erweiterbar: Die Software-Architektur muss eine skalier- und wiederverwendbare Herangehensweise für die Umsetzung der Steuerfunktionen der verschiedenen Varianten von Hybridtopologien und Varianten unterstützen. Auf der anderen Seite sollte die Software einfach um neue Hybrid-Funktionen und Regelalgorithmen erweiterbar sein. Einfache Konfiguration: Das System sollte zugleich einfach und individuell spezifisch konfigurierbar sein. Abbildung 1: Vorgehensweise in dem K2 Projekt HYBCONS. Quelle: Area Vehicle Electrics/Electronics & Software, ViF 4 magazine

5 Schwerpunkt-Thema Abbildung 2: Ein synthetischer Fahrzyklus mit den Fahrmanövern zugeordneten Funktionen des Hybridfahrzeuges. Quelle: Area Vehicle Electrics/Electronics & Software, ViF Hohe Funktionalität: Die Software muss die Produktions-bezogenen Anforderungen erfüllen: Sie sollte a) Funktionen und/oder entsprechende Schnittstellen für die Diagnose, Prozessüberwachung, Missbrauchfälle, Notbetrieb, usw. enthalten; b) in handelsübliche Steuergeräte integrierbar sein; und c) leicht kalibrierbar sein. Effiziente Integration: Eine weitere Herausforderung ist die Integration der Hybrid-Steuerungssoftware in ein verteiltes eingebettetes System (ein Netzwerk von Steuergeräten einschließlich z. B. Motor-, Batterie-, Elektromotor-Steuergeräte etc.) mit begrenzten Rechen- und Speicher- Ressourcen, so dass die entwickelte Steuerungsanwendung von der Hardware unabhängig bleibt und die effiziente Integration für verschiedene Arten von Hardware-Plattformen unterstützt. Durchgängiger System- und Software-Entwicklungsprozess Um erfolgreich mit diesen Herausforderungen umzugehen, ist es notwendig, einen nahtlosen Entwicklungsprozess zu gewährleisten und diesen mit neuesten Methoden und Teilprozessen zu unterstützen. Abb. 1 zeigt das Forschungsprojekt HYBCONS im Überblick. Zunächst werden die funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen an die Hybridsteuerung erstellt, wobei eine verallgemeinerte Beschreibung der Hybridfunktionen eingesetzt wird. Eine solche Vorgangsweise kann z.b. auf einem synthetischen Fahrzyklus und entsprechenden Fahrmanövern des Hybridfahrzeugs basieren (siehe Abb. 2). Die erforderlichen Voraussetzungen für die Ableitung einer generischen Software-Architektur inkludieren die funktionalen Anforderungen, die Analyse und Co-Simulation der gesamten eingebetteten Hardware/Middleware/Software sowie Grundsätze der Software Product Lines. Letztere werden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische Informatik der TU Graz entwickelt. Als Proof of Concept wird die Steuerungssoftware schließlich für einen Mild-Hybrid mit einer sogenannten Hybrid-P2-Topologie als Basishybridsystem umgesetzt (siehe Abb. 3). Diese Antriebsstrangkonfiguration ermöglicht die Verwirklichung sowohl von Mild-Hybrid (kein rein elektrisches Fahren) als auch Voll- Hybrid Funktionen (unterstützt rein elektrisches Fahren). Die Software wird zudem mit zusätzlichen Funktionen für Diagnose, Prozessüberwachung, Missbrauchsfälle, Notbetrieb usw. erweitert und in ein serienmäßiges Steuergerät integriert sowie in MiL-, SiL- und HiL-Konfigurationen und im Fahrzeug abgesichert (verifiziert und validiert). Die Unterstützung und die enge Zusammenarbeit mit dem Industriepartner AVL List GmbH ist speziell in diesem Teil des Projektes unverzichtbar, da von diesem das Hybridfahrzeug einschließlich der Steuergeräte sowie der Test-Werkzeuge (z.b. AVL InMotion, AVL Cruise) beigesteuert werden. Um die Skalierbarkeit zu untersuchen, wird die bestehende Software um Funktionen eines Vollhybrids erweitert. Denn neben der Funktion des rein elektrischen Fahrens stellt diese Antriebsvariante auch wesentlich höhere Anforderungen an die Steuerung hinsichtlich Energiemanagement und Start-Stopp-Betrieb. Die Area E Vehicle Electrics, Electronics and Software entwickelt neue Ansätze, Methoden und Prozesse zur modellbasierten Auslegung, Simulation, Regelung und Optimierung von elektrischen Komponenten, sicherheitsrelevanten Applikationen bis hin zu gesamten E/E-Architekturen im Fahrzeug. Einer der Schwerpunkte der Area E ist die domänenübergreifende Simulation (gekoppelte Simulation) für konventionelle Fahrzeuge, Hybrid- und Elektrofahrzeuge auf Teilsystem- und Systemebene. HYBCONS wurde am gestartet und hat eine Laufzeit von 30 Monaten. Kontakt: Dr. Evgeny Korsunsky Abbildung 3: Hybrid-P2-Typologie: ein Elektromotor (EM) wird auf die Kurbelwelle zwischen einer automatisierten Kupplung und einem Getriebeeingang (GbX) platziert und kann daher von der Verbrennungskraftmaschine (ICE) entkoppelt werden. Quelle: Area Vehicle Electrics/Electronics & Software, ViF magazine

6 Schwerpunkt-Thema Simulation der Getriebeverluste Die Verlustminimierung des Antriebsstrangs bzw. Getriebes reduziert den Treibstoffverbauch und die Fahrzeugemissionen, wodurch sich in Konsequenz die Wirtschaftlichkeit des Automobils erhöht. In einem aktuellen Projekt der Area C - NVH & Friction werden mit Messergebnissen, welche am Antriebsstrang-Prüfstand gewonnen werden, verschiedene Modellansätze für die Getriebeverluste entwickelt und verifiziert. Thomas Schaffner und Osman Tangasawi Einführung Automobilhersteller sind gefordert, gesetzliche Bestimmung einzuhalten und Kundenanforderungen zu erfüllen. Ein aktueller Trend ist die Reduktion des Kohlendioxidausstoßes (CO 2 ), getrieben durch die gesetzliche Bestimmung den Flottenverbrauch zu reduzieren, sowie die generelle Nachfrage der Kunden nach kraftstoffsparenden Fahrzeugen. Eine Möglichkeit der Reduktion des Kraftstoffverbrauchs liegt in der Verbesserung der Effizienz des Antriebsstrangs. Eines der Forschungsprojekte am VIRTUAL VEHICLE beschäftigt sich mit Verlusten in Fahrzeuggetrieben, die sich aus den Verlusten der Einzelkomponenten wie Lager, Verzahnungen, Dichtungen, Synchronisierungseinrichtungen, Kupplungen in Form von mechanischen, hydraulischen und Ventilationsverlusten zusammensetzen. Um effiziente Getriebe zu konstruieren, ist es notwendig, die Verlustbeiträge der individuellen Komponenten unter unterschiedlichen Bedingungen (Last, Temperatur etc.) zu minimieren. Die optimale Wahl von Konstruktionsparametern kann in Simulationsrechnungen bestimmt werden. Dazu sind geeignete Modelle erforderlich, die das relevante physikalische Verhalten richtig abbilden. Die einschlägige Fachliteratur bietet nur wenig Ansätze, die sich mit der Entwicklung von generischen Getriebeberechnungsmodellen befassen. Versuchsreihen an vorhandenen Getrieben helfen, solche präzisen Berechnungsmodelle zu entwickeln. Insbesondere die Wechselwirkung zwischen den Getriebekomponenten ist nur wenig erforscht. Dieser Beitrag stellt die Vorgehensweise bei der Modellentwicklung am Beispiel der hydraulischen Verluste eines TORSEN-Differentials (Abbildung 1) dar. Wirkungsgrad und Verluste Der Wirkungsgrad bezeichnet das Verhältnis von Nutzleistung zu eingebrachter Leistung. Da ein Teil der eingebrachten Leistung von Reibung und hydraulischen Verlusten in den Getriebekomponenten in Wärme umgewandelt wird, ist der Wirkungsgrad immer geringer als 100%. Die Verluste im Getriebe lassen sich Abb.1: TORSEN-Differential. Quelle: JTEKT dabei in zwei Arten kategorisieren: lastabhängige und lastunabhängige Verluste. Während des Leerlaufs wird die Antriebsleistung vollständig von den lastunabhängigen Verlusten verbraucht, was zu einem Wirkungsgrad von 0% führt. Die Angabe des Wirkungsgrads ist im Leerlauf daher nicht sinnvoll, vielmehr wird als wichtige Kenngröße im Leerlauf das Schleppmoment verwendet. Die lastabhängigen Verluste hängen von den Gleitgeschwindigkeiten und der Nutzlast des Getriebes nebst den Öleigenschaften und der Komponentengeometrie ab. Die Reibungsverluste in den Radsätzen und den Lagern gehören zu den lastabhängigen Verlusten. Die lastunabhängigen Verluste sind von den Geschwindigkeiten und anderen Belastungen nebst den Öl- und Lufteigenschaften, sowie der Komponentengeometrie abhängig. Diese Verluste können wie folgt aufgeteilt werden: Planschverluste durch den Widerstand des Öls gegen die Bewegung des eintauchenden Rads, Quetschverluste durch das Ausquetschen des Öls aus den kämmenden Verzahnungen und den Lagern, Dichtungsverluste durch Reibung zwischen Dichtlippe und Wellen im Getriebe, Hydraulische Lagerverluste durch Widerstand des Öls gegen die Bewegung der Lagerkomponenten, Ventilationsverluste durch Bewegungswiderstand und Pumpeffekte der umlaufenden Räder und Kupplungen in der Luft bzw. im Luft-Öl-Gemisch im Inneren des Getriebes. Während des Leerlaufs wird die Antriebsleistung vollständig von den lastunabhängigen Verlusten verbraucht, was zu einem Wirkungsgrad von 0% führt. Deswegen ist im Leerlauf das Schleppmoment die wichtige Kenngröße. Messungen Ziel der Messungen ist die Ermittlung der Schleppmomentverluste im Mitteldifferential 6 magazine

7 Schwerpunkt-Thema eines Allradantriebsgetriebes, um damit die Berechnung validieren bzw. Modellparameter abstimmen zu können. Das Mitteldifferential ist ein TORSEN-Differential, welches das Moment zwischen der hinteren und vorderen Achse aufteilt. Die Messungen wurden bei unterschiedlichen Ölständen - und damit unterschiedlichen Ölvolumem - jeweils bei 30 C und 50 C durchgeführt. Das Getriebe war so konfiguriert, dass alle Getriebeelemente (außer Differential und Lager) ausgebaut waren und das Differential als eine starre Komponente umläuft, d.h. keine relative Bewegung zwischen den Bauteilen des TORSENs entsteht. Die Temperaturreglung erfolgt mittels einer Kühlzelle, die den Aufbau vollständig umschloss. Mit den gemessenen Schleppmomenten erfolgte die Abstimmung der Parameter für die Modelle und die Verifikation der Berechnung (siehe Abbildung 2). Simulation Die Simulation vom Schleppmoment im Mitteldifferentialraum wird mit Hilfe einer Gleichung, die ursprünglich von Doleschel (2003) entwickelt wurde, durchgeführt: [1] darin bedeuten T_V0= Gesamtschleppmoment [Nm] α= Bezugsmoment [Nm] β,γ= Einflusskoeffizienten [-] n= Drehzahl [U/min] n_r= Bezugsdrehzahl [U/min] η= Dynamische Viskosität [Pa.s] η_r= Dynamische Bezugsviskosität [ Pa.s] Gleichung [1] ist nur von Drehzahl und Viskosität ausdrücklich abhängig. Die Einflusskoeffizienten α und γ sind aber auch indirekt vom Ölvolumen abhängig, daher unterscheiden sich die Einflusskoeffizienten in Abhängigkeit von diesem. Um eine einheitliche Gleichung mit konstanten Einflusskoeffizienten, die für unterschiedliche Ölvolumen gültig ist, zu bilden, wurde die Gleichung um den expliziten Einfluss des Ölvolumens erweitert: [2] mit δ= Einflusskoeffizient [-] V= Ölvolumen [l] V_r= Bezugsölvolumen [l] Einflusskoeffizienten α,β,γ,δ werden durch Parameterfit im Vergleich von Messung und Simulation bei verschiedenen Betriebszuständen bestimmt. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für die schließlich erzielte Übereinstimmung zwischen Versuch und Simulation gemäß Gleichung [2]. Fazit und Ausblick Die Vergleiche von Versuchs- und Simulationsergebnissen (Abbildung 2) zeigen: Simulation und Messung stimmen sehr gut überein und können durch einen Parametersatz der Einflusskoeffizienten dargestellt werden, das Gesamtverlustmoment steigt mit zunehmender Viskosität (fallender Temperatur), TORSEN-Drehzahl und Ölvolumen. Das große Manko am Ansatz nach Gleichung [2] ist, dass dieser keine Beziehung zum untersuchten Objekt beinhaltet und eine Vorhersage für ein neues, anderes Differential daher nicht möglich ist. Die laufenden Arbeiten verwenden für Darstellung der Planschverluste des Differentials einen anderen Ansatz. Dieser beinhaltet die Beziehung der Planschverluste zu den wesentlichen Geometrieparametern des Differentials und des Gehäuses und erlaubt damit die Vorhersage für neue Bauformen. Damit kann gezeigt werden wie die Konstruktion des Getriebes verändert werden soll, um dessen Verluste zu reduzieren. Die Ergebnisse dieser Arbeiten werden in einem späteren Beitrag beschreiben. Abb.2: Vergleich Messung Simulation Schleppmomente TORSEN-Differential. Quelle: Area NVH & Friction, ViF 1 Doleschel, Andreas, (2003), Wirkungsgradberechnung von Zahnradgetrieben in Abhängigkeit vom Schmierstoff, Lehrstuhl für Maschinenelemente Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau, Technische Universität München, München, Deutschland Die Area C - NVH & Friction befasst sich mit den Fachgebieten Noise, Vibration und Harshness (NVH) und Reibungsverlusten. Forschung erfolgt zu Methoden und Technologien zur Verringerung von Schwingungen und Geräusch sowie von Verlustreibung in Bauteilkontakten. Es erfolgen sowohl Berechnungsarbeiten als auch die Entwicklung neuer Simulationsmethoden und -modelle sowie messtechnische Analysen und Validierungen an eigenen Prüfständen. AUDI AG NVH & Friction Projektpartner AVL List GmbH Institut für Mathematik und wissenschaftliches Rechnen der Karl- Franzens-Universität Graz magazine

8 Schwerpunkt-Thema Simulation der Rissausbreitung Die Fahrzeughersteller setzen verstärkt auf den Einsatz neuartiger hochfester Materialien, um die enormen Herausforderungen beim Thema Festigkeit und Leichtbau zu adressieren. Die Gruppe Materials and Forming am ViF beschäftigt sich mit den Verformungs- und Versagensverhalten dieser Materialien. In einem aktuellen Forschungsschwerpunkt wird die Rissausbreitung im Crash näher beleuchtet. DI Karlheinz Kunter Unter der angespannten wirtschaftlichen Lage sehen viele Fahrzeughersteller das Thema Front-Loading als Gebot der Stunde. Eine hohe Prognose-Qualität des Crash-Verhaltens schon zu einem frühen Zeitpunkt im Entwicklungsprozess bildet die Voraussetzung, um den enormen Anforderungen hinsichtlich Sicherheit und Ressourcenschonung bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion und Kosteneffizienz gerecht zu werden. Simulationen im Bereich Fahrzeugsicherheit und Crash sind seit Jahren Teil der Kernkompetenz der Area Mechanics am ViF. Die Palette reicht dabei von Umformsimulationen zur Berücksichtigung des Herstellungsprozesses über die Berechnung der Verformungen im Crash bis hin zu Methoden zur Beschreibung des Versagens von Verbindungselementen. Besonders der Einsatz von hoch- und höchstfesten Materialien in Fahrzeugbau liefert neue Impulse für die Weiterentwicklung der Simulationswerkzeuge. Mit der Integration eines Prognose-Verfahrens für die Ausbreitung von Rissen rückt man dem Ziel der vollständigen Abbildung des Bauteilverhaltens im Crash ein weiteres Stück näher. Element Elimination Technique Standard Finite Element-Verfahren (FE) stoßen bei der Beschreibung der Rissausbreitung in Crash-Simulationen an ihre Grenzen. Derzeit bieten die meisten expliziten FE-Codes lediglich das Verfahren der Elementauflösung (Element Elimination Technique) zur Vorhersage von Rissen an. Bei dieser relativ einfachen Methode werden Elemente, die im Zuge der Simulation in einen kritischen Zustand gelangen, aus dem Modell entfernt und es ergibt sich der Riss entlang dieser entfernten Elemente. Um eine ausreichend hohe lokale Auflösung der Beanspruchungen an der Rissspitze zu erreichen, müssten die Elementgrößen in diesem Bereich sehr klein, d.h. deutlich unter 1 mm, gewählt werden. Da aber bei den verwendeten expliziten Lösungsverfahren das kleinste Element den stabilen Berechnungszeitschritt für das gesamte Modell definiert, ist die Verwendung von derart kleinen Elementen aufgrund der daraus resultierenden hohen Rechenzeit bei der Simulation von ausgedehnteren Strukturen nicht möglich. Am Beispiel der Simulation eines Komponentenversuchs einer B-Säule (siehe Abb. 1) offenbart sich die grundlegende Problematik dieser Methode. Die lokalen Spannungsspitzen im Bereich der geschwächten Struktur werden durch die großen Elemente stark unterschätzt, woraus ein zu langsam einsetzendes Risswachstum resultiert. Abb. 1: Simulation eines Komponententests einer B-Säule. Die Rissausbreitung wird in der Simulation mit dem Verfahren der Elementauflösung unter Standard-Vernetzung nur ungenügend abgebildet. Quelle: Area Mechanics, ViF / MSF Aus diesem Grund wird am ViF nach alternativen Möglichkeiten zur Beschreibung der Rissausbreitung geforscht. Die Auswahl bzw. die Entwicklung eines geeigneten Verfahrens findet anhand von relativ einfachen Probengeometrien und Belastungszuständen statt. Darauf aufbauend wird das Verfahren für die Anwendung in umfassenden Crashsimulationen weiterentwickelt. Spezielle Rissspitzenelemente Ein vielversprechender Ansatz basiert auf der sogenannten hybriden Trefftz-Formulierung, die seitens ViF bereits bei der Modellierung des Versagenverhaltens von Schweißpunkten sehr erfolgreich angewendet wird. Das Grundprinzip dieser Methode besteht darin, die nötige hohe Auflösung der Beanspruchungsfelder durch den Einsatz optimal angepasster Ansatzfunktionen zu erreichen, ohne dass dabei die Elementgrößen reduziert werden müssen. In Abb. 2 ist der Vorteil der Trefftz-Methode gegenüber der Standard FE-Modellierung am Beispiel der Simulation einer CT-Probe (Compact Tension) ersichtlich. Man erkennt deutlich die hohe Auflösung des Spannungsfeldes in der lokalen Umgebung der Rissspitze. Mit der Kenntnis der Beanspruchungen im Bereich der Rissspitze allein ist allerdings noch keine korrekte Beschreibung des Risswachstums möglich. Um bestimmen zu können, ob sich Risse unter den vorgegebenen Lasten weiter ausbreiten, muss auch das charakteristische Bruchverhalten der Materialien abgebildet werden. Die Bestimmung von Parametern für die sogenannte Bruchzähigkeit und die Beschreibung geeigneter Rissfortschrittskriterien bilden den zweiten Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten. 8 magazine

9 Schwerpunkt-Thema Abb. 2: Vergleich der berechneten Spannungsverteilungen einer CT- Probe bei Verwendung eines speziellen Rissspitzenelements (oben) bzw. bei verfeinerter Standard FE-Vernetzung (unten). Quelle: ESI Leoben Einbeziehung der Bruchmechanik Mit derartigen Aufgaben - sowohl auf experimenteller als auch auf theoretischer Seite - befasst sich die Bruchmechanik. Diese noch relativ junge wissenschaftliche Disziplin basiert auf der Annahme, dass jedes reale Bauteil und jeder Werkstoff von vornherein unvermeidbare Fehler und Defekte aufweisen. Diese Defekte können einerseits aufgrund von Herstellungsprozessen im Material (Poren, Anrisse, Inhomogenitäten u. ä.) und andererseits als Folge der Konstruktion bzw. der technischen Herstellung der Bauteile, z.b. an Schweiss- oder Nietverbindungen entstehen. Diese Schwachstellen bilden potenzielle Ausgangspunkte für makroskopische Risse, die - abhängig von den Werkstoffeigenschaften und den Belastungszuständen - durch die gesamte Struktur wachsen können. Auch wenn die Bruchmechanik in erster Linie makroskopische Größen zur Beschreibung der Rissausbreitung verwendet, laufen die zugrunde liegenden physikalischen Bruch- und Versagensprozesse auf mikroskopischer Ebene ab. Um eine adäquate Beschreibung für diese Prozesse finden zu können, ist auch eine bruchmechanische Charakterisierung der Werkstoffe auf mikroskopischer Ebene nötig. Mit dem Erich Schmid Institut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ESI) in Leoben steht dem ViF ein kompetenter und international anerkannter Partner auf dem Gebiet der Bruchmechanik zur Seite. Unter der wissenschaftlichen Führung von Univ. Prof. Reinhard Pippan werden anhand zweier ausgewählter Materialien mit stark unterschiedlichen Brucheigenschaften geeignete Versuche zur Bestimmung der Bruchzähigkeitsparameter entwickelt, die über ein passendes Rissfortschrittsmodell in die Simulation Eingang finden. Im Zuge der experimentellen Forschungstätigkeiten wird ein Versuchsprogramm erarbeitet, mit dessen Hilfe die bruchmechanische Charakterisierung bzw. die Parametrierung der Rissfortschrittsmodelle für weitere Materialien in effizienter Weise möglich wird. Neben der Durchführung von Experimenten zur Untersuchung des Rissfortschritts bietet die Ausstattung dieses Instituts auch viele Möglichkeiten zur Analyse von Bruchvorgängen auf allen Größenskalen. Abb. 3 zeigt exemplarisch eine Aufnahme einer Bruchfläche mit einem Rasterelektronenmikroskop. Mithilfe derartiger Analysetechniken ist es möglich, das Bruchverhalten sowohl qualitativ als auch quantitativ auf mikroskopischer Ebene zu studieren. Mit der Modellierung der Rissausbreitung in der Crashsimulation setzt das ViF einen weiteren Schritt in Richtung des strategischen Zieles der Gesamtfahrzeug-Simulation. Durch die enge Kooperation mit dem Erich Schmid Institut und durch das große Interesse der Industriepartner entsteht ein optimales Forschungsumfeld, das dem ViF die Chance bietet, sich in diesem Themengebiet führend zu positionieren. In der Area D - Mechanics werden zwei grundlegende Themengebiete erforscht: Die nichtlineare Strukturmechanik und die Fahrzeugdynamik. Im Cluster nichtlineare Strukturmechanik werden vorwiegend Fragestellungen zur Fahrzeugsicherheit und zu Material- und Umformtechnologien betrachtet. Dabei werden sowohl numerische als auch experimentelle Methoden eingesetzt, um neue Entwicklungsstrategien und -ansätze zu erarbeiten. AUDI AG Mechanics Projektpartner MAGNA Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG Erich Schmid Institut (ESI), Leoben Abb. 3: Rem-Aufnahme einer Bruchfläche eines mikrolegierten Stahls (H340LAD). An den wabenartigen Strukturen erkennt man die mikroduktile Bruchform. Der vergrößerte Ausschnitt zeigt eine typische Porenbildung um vorhandene Einschlüsse. Quelle: ESI Leoben magazine

10 Gesamtsystem Bahn im Fokus Die Querschnittsfunktion Rail Systems des VIRTUAL VEHICLE bündelt Technologien aus den Arbeitsbereichen System Design & Optimisation, Thermodynamics, NVH & Friction, Mechanics und Electrics / Electronics & Software. Denn erst die Vernetzung der spezifischen Simulationslandschaft von Rail Systems ermöglicht realitätsnahe Aussagen zum Gesamtsystem Bahn. Dr. Michael Schmeja Die enormen Anforderungen an das komplexe System Bahn erfordern innovative Konzepte, um zukünftige Entwicklungen wirtschaftlich realisieren zu können. Dabei spielt die realitätsnahe, computerunterstützte Modellierung eine entscheidende Rolle. Die Betrachtung umfasst das Fahrzeug, den Fahrweg sowie deren Zusammenwirken, insbesondere die Interaktion von Rad und Schiene. Dabei spannt sich der Anwendungsbereich der Simulationsergebnisse von der frühen Phase der Produktentwicklung bis hin zur Instandhaltung. Mit der Rad-Schiene-Interaktion und seinen Themen Kraftschluß, Verschleiß und Schädigung wird eine klare Kernkompetenz ausgewiesen. Erst die Vernetzung der spezifischen Simulationslandschaft von Rail Systems ermöglicht realitätsnahe Aussagen zum Gesamtsystem Bahn. Das Fahrzeug Virtuelle Entwicklungsmethoden erfordern eine Beschreibung der komplexen physikalischen Zusammenhänge des Fahrzeugverhaltens. Am VIRTUAL VEHICLE wurden gezielt Forschungsprojekte zu folgenden Schwerpunkt- Themen bearbeitet: Erstellung von mathematischen Modellen zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens von Elastomerbauteilen. Mechatronische Konzepte (z.b. für die aktive Spurführung) werden in der Simulation abgebildet, um die komplexen Steuerungsbzw. Regelstrategien im Gesamtsystem Bahn entwickeln und testen zu können. Die Simulation der Vibro-Akustik von Wagons zur Analyse des Reisekomforts erfordern Modelle im gesamten Frequenzbereich, weshalb auch statistische Verfahren (SEA) eingesetzt werden. Modal- und Transferpfad-Analyse des Fahrwerks. Das Strömungsverhalten in Teilbereichen des Fahrzeugs, aber auch die Belastungen auf Bauteile werden mit Hilfe von Simulationen der externen Aerodynamik untersucht. Das dynamische Fahrzeugverhalten wird mit modernsten Simulationsmethoden (MKS, FEM, ) unter Berücksichtigung der Interaktion mit dem Fahrweg analysiert. Die Rad-Schiene Interaktion Als Koppelstelle zwischen Fahrzeug und Fahrweg hat der Rad-Schiene Kontakt eine besondere Bedeutung. Für die Berechnung der Interaktionskräfte ist zusätzlich zur Fahrzeug- und Fahrwegmodellierung eine ausreichende Beschreibung des Kontaktprozesses notwendig. Es wurden Modelle entwickelt, in denen Einflussfaktoren wie z.b. Kontaktzwischenschichten, Temperaturen, Werkstoffverhalten oder Strukturdynamik berücksichtigt sind. Damit werden Untersuchungen zu Verschleiß und Rollkontaktermüdung durchgeführt. Durch die Entwicklung akustisch optimierter Absorberkonstruktionen (Composites mit viskoelastischen Werkstoffen) wird Geräuschmessung und SEA-Simulation in einem Zugabteil. Quelle: ViF Aerodynamische Berechnung der Umströmung einer Straßenbahn. Quelle: ViF 10 magazine

11 Waveletanalyse einer realen Gleislage. Quelle: ViF insbesondere die Reduktion des Rollgeräusches erreicht. Weiters wurde eine Methode erarbeitet, um die Rad-Schiene Rauhigkeit aus fahrzeug- und fahrwegseitigen Beschleunigungsmessungen zu bestimmen. Mit Hilfe von Messungen (Eigenschwingungen, Track Decay Rate, Betriebsschwingungen, usw.) werden die Simulationsergebnisse verifiziert. Luftschallmessungen im Fernfeld (oder mit akustischer Kamera) ermöglichen Untersuchungen des Gesamtsystems Fahrzeug- Fahrbahn im realen Testumfeld. Der Fahrweg Die Anregung eines Schienenfahrzeuges ergibt sich vor allem aus der Fahrweggeometrie in Kombination mit dem Oberbau. Abweichungen in der Fahrwegsollgeometrie haben sowohl bei der Instandhaltung des Fahrwegs, als auch bei der Auslegung und fahrtechnischen Zulassung von Schienenfahrzeugen eine große Bedeutung und müssen für eine standardisierte Beschreibung entsprechend research and test center Gebündelte Kompetenz: Virtuelle Produktentstehung, multidisziplinäre Optimierung und gekoppelte Simulation Die enge Verknüpfung der am VIRTUAL VEHICLE bestehenden Kompetenzen bildet klassifiziert bilden den Arbeitsschwerpunkt der werden. 130 Forscher am VIRTUAL VEHICLE. Angewandte eine einzigartige Forschungsplattform: Forschung sowie geförderte Forschungsprojekte mit Brückenfunktion zwischen Universität und industrieller Vorentwicklung stehen dabei im Mittelpunkt. Das Netzwerk umfasst über 45 renommierte Industriepartner (u.a. Audi, AVL, BMW, MAN, MAGNA Steyr, Porsche, Siemens) sowie mehr als 35 universitäre Forschungsinstitute weltweit. Etabliertes Simulations-Know-How in den Bereichen Mechanics, Thermodynamics, NVH & Friction, Vehicle E/E & Software und System Design & Optimisation Test- und Prüfstände zur Validierung der Simlationsergebnisse - von komplexen Systemen bis zu Einzelkomponenten Das VIRTUAL VEHICLE Research and Test Center bietet zudem ein umfangreiches Spektrum an Messungen und Tests im gesamten Verlauf des V-Ansatzes: Von komplexen Systemen über Teilsysteme bis zu Einzelkomponenten. Industriepartnern Umfassendes internationales Netzwerk an wissenschaftlichen Partnern und Bei der Entwicklung von Methoden zur Klassifizierung K2-Mobility - Sustainable wird Vehicle Technologies speziell eine internationale Institution darauf im Belung neuer geachtet, Technologien, Methoden und Werkzeuge dass zur gesamtheitlichen die Systemopti- Ein ambitioniertes Forschungsprogramm: Forschungsbereiche: VIRTUAL VEHICLE ist als Trägergesellschaft des COMET K2-Forschungsprogramms Der Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten am VIRTUAL VEHICLE liegt auf der Entwickreich der anwendungsorientierten Fahrzeugentwicklung. Das ambitionierte K2-Mobility- mierung von Straßen- und Schienenfahrzeugen. Die dafür erforderlichen Kernaufgaben Forschungsprogramm ist bis zur ersten Evaluierung im Jahr 2012 mit über 60 Mio. an werden von einer Querschnittfunktion Rail Systems sowie in fünf Forschungsbereichen Forschungsfördergeldern dotiert und bildet mit diesem Umfang eine attraktive Kooperations- und Forschungsplattform im Fahrzeugbereich. zusammengefasst. Bewertungsgrößen der Gleislage wesentlich mit den Bewertungsgrößen der daraus resultierenden Thermal Fahrzeugreaktionen Management & 1D Simulation zusammenhängen. Materials & Forming Technologies Aerodynamics & 3D Simulation Vehicle Safety Mobile Air Conditioning Vehicle Dynamics - Automotive Exhaust Gas Aftertreatment Vehicle Dynamics - Rail Systems Dabei werden die dynamischen Eigenschaften Coupling & Thermal Radiation des Oberbaus in der MKS-Simulation mit entsprechenden NVH Material and Technology Vehicle Electrical System Design Friction Loss and Vibration Reduction Advanced Modelling and Validation Vehicle Noise Reduction Oberbaumodellen berücksichtigt. New Processes and Methodology Flow Acoustics Integrative Development Aspects Development System Support Information Management Embedded Systems Durch diese Systembetrachtung von Fahrzeug Förderung: COMET K2 Forschungsförderungsprogramm - Gefördert durch das Österreichische Bundesministerium für Verkehr und Technologie und Fahrweg kann sowohl eine internationale (BMVIT), das Österreichische Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend (BMWFJ), die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbh (FFG), das Land Steiermark sowie die Steirische Wirtschaftsförderung (SFG). Fahrzeugzulassung vereinfacht als auch eine Kontakt und Information: Managing Director: Dr. Jost Bernasch Basis Dr. Michael Schmeja für eine gezielte Instandhaltung geschaffen werden. Daraus resultieren wiederum Scientific Director: Prof. Dr. Hermann Steffan Leitung Querschnittsfunktion Rail Systems Tel.: Kompetenzzentrum Das virtuelle Fahrzeug Fax: Forschungs-GmbH. Inffeldgasse 21A, 8010 Graz, AUSTRIA entscheidende technische und wirtschaftliche Vorteile. research and test center RAIL Mechanics SYSTEMS Die Querschnittsfunktion Rail Systems des VIRTUAL VEHICLE bündelt Technologien sämtlicher Forschungsbereiche und forciert spezifische CAE-Simulationen sowie CAE-Integration für Rail- Anwendungen. RAIL SYSTEMS Fahrzeug Quelle: Siemens (Foto), VIRTUAL VEHICLE (Simulation/Grafik) Weiterentwicklung von Der Forschungsbereich Komponentenmodellen umfasst das Im VIRTUAL VEHICLE Research and Test Center bündelt die Querschnittsfunktion Rail Systems Mechatronik Technologien Fahrzeug, aus den Arbeitsbereichen den Fahrweg Fahrzeug-System-Dynamik sowie deren System Design & Optimisation Rad-Schiene Interaktion Zusammenwirken, Thermodynamics insbesondere Rad-Schiene Kontakt die Modellierung Interaktion von Rad und Vibro-Akustik Schiene. Dabei NVH & Friction Verschleiß & Rollkontaktermüdung Mechanics Electrics / Electronics & Software Fahrweg und spannt forciert spezifische sich CAE-Simulationen der sowie Anwendungsbereich Gleiszustandsbewertung der CAE-Integration für Rail-Anwendungen. Oberbaumodellierung Signalverarbeitung Simulationsergebnisse von der frühen Phase der Produktentwicklung bis hin zur Instandhaltung. Mit der Rad-Schiene- Interaktion und seinen Themen Kraftschluß, Verschleiß und Schädigung wird eine klare Kernkompetenz ausgewiesen. Erst die Vernetzung der spezifischen Simulationslandschaft von Rail Systems ermöglicht realitätsnahe Aussagen zum Gesamtsystem Bahn. Kontakt: Dr. Michael Schmeja Messaufbau Rad mit Schallabsorber (links) und FE Simulationsergebnis. Quelle: ViF magazine

12 Partnerportrait: Siemens Bogies Das Weltkompetenzzentrum von Siemens für die Entwicklung und Fertigung von hochwertigen Fahrwerken für moderne Schienenfahrzeuge am Standort Graz, kombiniert mit dem Netzwerk und der Forschungsexpertise des VIRTUAL VEHICLE in virtueller Produktentstehung, multidisziplinärer Optimierung und gekoppelter Simulation - daraus hat sich eine erfolgreiche Partnerschaft entwickelt. Wolfgang Wachmann Die hohen Ansprüche an die Dynamik moderner Schienenfahrzeuge erfordern innovative Konzepte und High-End-Konstruktionen. Computerunterstützte Modellierungs- und Simulationsverfahren spielen dabei eine wichtige Rolle, um wettbewerbsentscheidende Faktoren wie Time to Market und Wirtschaftlichkeit zu optimieren. Weltkompetenzzentrum in Graz Das Mobility Werk Graz ist innerhalb des Siemens-Konzerns das Weltkompetenzzentrum für Entwicklung und Fertigung von hochwertigen Fahrwerken für moderne Schienenfahrzeuge - Metros, Straßenbahnen, Triebzüge, Hochgeschwindigkeitszüge und Lokomotiven. Aufgrund der Kapazität von bis zu Fahrwerken pro Jahr ist das Unternehmen weltweit einer der größten Produzenten von Fahrwerken. Mit Complete mobility verfolgt die Division Mobility von Siemens das Ziel, verschiedene Verkehrssysteme miteinander zu vernetzen, um Menschen und Güter effizient zu transportieren. Complete mobility vereint dabei Kompetenzen bei Betriebsführungssystemen für Bahn- und Straßenverkehrstechnik mit Lösungen bei Flughafenlogistik, Postautomatisierung und Bahnelektrifizierung sowie Schienenfahrzeugen im Nah-, Regional- und Fernverkehr. Die Kompetenz am Standort Graz wird konsequent weiterentwickelt und ausgebaut, daraus resultiert im Geschäftsjahr 2010 u.a. die größte je getätigte Einzelinvestition in eine neue Radsatzmontage. Die Anlage soll im ersten Halbjahr 2011 in Betrieb genommen werden. Partnerschaftliche Vernetzung Die Motivation von Siemens, sich mit dem VIR- TUAL VEHICLE zu vernetzen, ist vielfältig, wie der Leiter des Standortes Graz, Matthias Koch, darlegt: Die Kompetenz in der Methoden- und Toolentwicklung, verbunden mit der interdisziplinäre Ausrichtung und der geografische Nähe des VIRTUAL VEHICLE, decken sich bestens mit unseren Ambitionen zur Vernetzung der unterschiedlichen Technologiebereiche. Das Fördermodell des COMET K2 Programmes ermöglicht uns zudem einen unbürokratischen Zugang zu Know-How und Fördermitteln für die Bearbeitung komplexer Forschungsprojekte. Dr. Michael Schmeja leitet die Querschnittsfunktion Rail am VIRTUAL VEHICLE: Wir widmen dem Bereich Rail eine dezidierte Querschnittsfunktion über sämtliche Forschungsrichtungen hinweg, da in Graz wesentliche Schienenstränge der Forschung zusammenlaufen. Die enge Zusammenarbeit mit dem Institut für Eisenbahnwesen und Verkehrswirtschaft der TU Graz unter Univ.-Prof. Rießberger wäre hier besonders zu erwähnen. Wie im Automotive-Bereich agiert das VIRTUAL VEHICLE auch hier als Vernetzer und Kristallisationspunkt. Mit seinen rund 140 Mitarbeitern umfasst das VIR- TUAL VEHICLE alle relevanten Fachdisziplinen, um Berechnung und Simulation in der frühen Phase des Produktentstehungsprozesses kompetent abzuwickeln. Die langfristige Partnerschaft zwischen VIRTU- AL VEHICLE und Siemens geht nun erfolgreich ins achte Jahr. Seit 2007 hält Siemens zudem einen 12%-Anteil am VIRTUAL VEHICLE Forschungszentrum, um die gemeinsamen Stärkefelder intensiv weiterentwickeln zu können. Erfolgreiche Projekte Die Triebfedern der erfolgreichen Partnerschaft zwischen Siemens und VIRTUAL VEHICLE: Siemens Standortleiter Matthias Koch (2. v.r.) und Leiter des Querschnittbereiches Rail am VIRTUAL VEHICLE, Dr. Michael Schmeja (3. v.l.) mit Dr. Klaus Six, Dr. Andreas Haigermoser, Pamela Semrad, und Dr. Gerald Schleinzer (Siemens, v.l.n.r.). Foto: WoWa/ViF Dr. Andreas Haigermoser, Leiter Fahrwerke/ Innovationsmanagement bei Siemens Graz zieht eine positive Bilanz der Zusammenarbeit: Das VIRTUAL VEHICLE ist für uns ein bedeutender Forschungs- und Entwicklungspartner auf dem Gebiet der MKS-Simulation, Akustik, Rad-Schiene-Interaktion und virtueller Produktentwicklung. Über eine Vernetzung mit den Partnern des VIRTUAL VEHICLE aus den Bereichen Schiene und Automotive können 12 magazine

13 Fotos: Siemens Schnell wachsende Städte und ein zunehmender Mobilitätsbedarf der Gesellschaft erfordern neue Lösungen. Lösungen, die alle Verkehrsmittel sinnvoll vernetzen. Lösungen, die von Siemens kommen. Modernste Technologien sichern Mobilität nachhaltig. Innovative Entwicklungen von Fahrzeugen für den Nah-, Regional- und Fernverkehr, Komponenten und umfassende Serviceleistungen bieten höch- zudem in Zukunft weitgehende Synergien gehoben virtuellen Produktentwicklung und Schienenchender werden. fahrzeugtechnik abzudecken, wäre ein entspre- wissenschaftlicher Schwerpunkt an Die Themen der gemeinsamen Forschungslandschaft sind weit wachsen gesteckt und reichen ständig. von der TU Graz eine perfekte Ergänzung. Mechanik über NVH bis zur Produktion in der Dr. Gerald Schleinzer sieht die Kooperation Unsere Lösungen wachsen mit. Digitalen Fabrik. Aktuelle Forschungsprojekte mit anderen Partnern in Multi-Firmprojekten beschäftigen sich u.a. mit neuen Methoden der Gleiszustandsbewertung, mit dem immer als willkommene Gelegenheit des Benchmarkings für Siemens. Diese Basis an Projekten größer werdenden Problem der Rollkontaktermüdung (RCF), wachsen Mechatronik im Fahrwerk ständig. und Partnerkonstellationen gilt es, in Zukunft sten Komfort sowie Reisequalität. aber gemeinsam intensiv auszuweiten und zu internationalisieren. auch mit Fragen der Complete Schallabstrahlung mobility. am Rad/ Schiene System. Unsere Lösungen wachsen mit. Pamela Semrad schließlich zeigt sich beeindruckt Die Projektleiter Pamela Semrad, Dr. Klaus Six und Dr. Gerald Schleinzer stehen bei Siemens von der enormen Tiefe, in der das Fach- wissen am VIRTUAL VEHICLE zur Verfügung an vordester Front, um den Kraftschluss zum steht. Gerade für das erfolgreich abgeschlossene Projekt Digitale Fabrik wäre es eine intesten Komfort sowie Reisequalität. VIRTUAL VEHICLE sicherzustellen. Für Dr. Complete mobility. Klaus Six funktioniert die langjährige Zusammenarbeit ressante Option, ein Folgeprojekt aufzusetzen. bestens, vor allem im Bereich der Grundlagenthemen. Um Fragestellungen der Die Herausforderungen an Mobilität Die Herausforderungen an Mobilität Schnell wachsende Städte und ein zunehmender Mobilitätsbedarf der Gesellschaft erfordern neue Lösungen. Lösungen, die alle Verkehrsmittel sinnvoll vernetzen. Lösungen, die von Siemens kommen. Modernste Technologien sichern Mobilität nachhaltig. Innovative Entwicklungen von Fahrzeugen für den Nah-, Regional- und Fernverkehr, Komponenten und umfassende Serviceleistungen bieten höch- Zukunft der Kooperation auf Schiene Der Siemens-Sektor Industry (Erlangen) ist der weltweit führende Anbieter von umweltfreundlicher Produktions-, Transport-, Gebäude- und Lichttechnik. Mit durchgängigen Automatisierungstechnologien und umfassenden Branchenlösungen steigert Siemens die Produktivität, Effizienz und Flexibilität seiner Kunden aus Industrie und Infrastruktur. Der Sektor besteht aus den sechs Divisionen Building Technologies, Drive Technologies, Industry Automation, Industry Solutions, Mobility und Osram. Mit weltweit rund Mitarbeitern (30. September) erzielte Siemens Industry im Geschäftsjahr 2009 einen Umsatz von rund 35 Milliarden Euro. Matthias Koch Standortleiter Siemens Graz Der erfolgreiche Aufbau des Kompetenzzentrums bedeutet eine deutliche Stärkung des Standortes Graz. Die erfolgreiche Zusammenarbeit der Partner Siemens und VIRTUAL VEHICLE sowie zukünftige Vorhaben waren auch Thema beim kürzlichen Besuch von Dr. Hans-Jörg Grundmann, dem CEO der Siemens AG Mobility Division. Gemeinsam mit VIRTUAL VEHICLE- Geschäftsführer Dr. Jost Bernasch unterstrich er das erklärte Ziel, die gute Zusammenarbeit weiter zu vertiefen und die bisherigen Forschungsmittel deutlich auszuweiten. Das Mobility Werk Graz ist innerhalb des Siemens-Konzerns das Welt Kompetenzzentrum für Entwicklung und Fertigung von hochwertigen Fahrwerken für moderne Schienenfahrzeuge. Seine Kapazität von bis zu Fahrwerken pro Jahr und eine Werksfläche von m 2 machen den Standort Graz zu einem der weltweit größten Produzenten von Fahrwerken. magazine

14 CFD Berechnungen Die effiziente Entwicklung von Fahrzeugen und die Verbesserung der Fahrdynamik erfordert detaillierte Untersuchungen sowie die Optimierung unterschiedlichster Größen im Bereich der Aerodynamik. Das CFD-Team der Area Thermodynamics verknüpft kunstvoll die Fäden komplexer CFD-Workflows mit einer heterogenen und multi-dimensionalen Simualtionswelt. DI (FH) Aaron Reppenhagen Für die effiziente Entwicklung von Fahrzeugen mit den Zielen, Kraftstoffverbrauch, CO 2 Emissionen und Fahrgeräusche zu reduzieren und zusätzlich die Fahrdynamik zu verbessern, sind detaillierte Untersuchungen und die Optimierung unterschiedlicher Größen im Bereich der Aerodynamik sowie der Motorraumdurchströmung erforderlich. Die Simulation der Aerodynamik von Kraftfahrzeugen und damit verbunden die Berechnung der aerodynamischen Kenngrößen hat in den letzten Jahren aufgrund der stark anwachsenden Rechnerleistungen immer mehr an Bedeutung gewonnen. Die in einer Optimierung vorgenommenen, zum Teil auch signifikanten Änderungen am Konzept eines Fahrzeuges können nur in einer frühen Phase der Entwicklung kostengünstig implementiert werden. Die CFD (Computational Fluid Dynamics) leistet gerade bei der Entwicklung neuer Konzepte und Produkte einen wertvollen Beitrag. Eine Überprüfung der Ausführung und deren strömungstechnische Eigenschaften ist möglich, bevor der erste Prototyp angefertigt ist. Dies reduziert Kosten, Zeitbedarf und vor allen das Risiko von Fehlentwicklungen während des gesamten Entwicklungsprozesses. Um die CFD Simulation in der Fahrzeugentwicklung zu etablieren, sind zuverlässige Simulationsmodelle und die Validierung der Modelle durch Abgleich mit experimentellen Daten erforderlich. Komplex: Der CFD Workflow In einem ersten Schritt werden die für eine Gesamtfahrzeugsimulation notwendigen CAD Daten zusammengestellt. Diese bilden dann das sogenannte Digital Mock-Up (kurz DMU) des Fahrzeugs, also ein computergestütztes Versuchsmodell des Gesamtfahrzeugs, das die Baugruppen und Einzelteile in deren lagerichtigen Position enthält. Die CAD-Daten müssen in einem weiteren Schritt für die Vernetzung aufbereitet werden, da sie Durchtritte und Löcher enthalten. Es werden sogenannte wasserdichte Oberflächen erzeugt durch Wrapping (Umhüllung) der Oberflächen bzw. Schließen der größeren Durchtritte mit Patches (Flicken). Dieser Arbeitsschritt kann je nach Qualität der CAD- Daten sehr zeitintensiv sein. Liegen die aufbereiteten Oberflächen vor, erfolgt der automatisierte Vernetzungsprozess. Dieser Prozess dauert bei der Vernetzung einer Gesamtfahrzeuggeometrie industrierelevanter Größenordnung (z.b. 45 Millionen Zellen) mit Motorraumdiskretisierung etwa zehn Stunden. Nach Überprüfung und eventueller händischer Nachbearbeitung des Volumennetzes werden die Randbedingungen der Berechnung im CFD- Solver gesetzt. Die Berechnung erfolgt dann am neuen Hochleistungscluster des VIRTUAL VEHICLE. Für eine stationäre, inkompressible Gesamtfahrzeugsimulation mit Motorraumdurchströmung und bewegten Rädern beträgt die Berechnungsdauer eines Volumennetzes dieser Größenordnung auf 32 Rechencores ca. 35 Stunden. Das bedeutet, dass ein Ergebnis für z.b. eine Bauteiländerung (d.h. Vernetzung und Rechnung) schon nach ca. 48 Stunden vorliegt, dieser Zeitraum einspricht den Anforderungen der Industrie. Erhöht man die Anzahl der Rechencores kann diese Berechnungsdauer entsprechend verringert werden. Neben den bewährten und leistungsfähigen kommerziellen Softwareprodukten Fluent und AVL-Fire wird in der Arbeitsgruppe auch das Abb. 1: Workflow für die CFD Berechnung. Quelle: Area Thermodynamics, ViF 14 magazine

15 CFD-Simulation Strahlungssimulation Abb. 2: Kopplung einer CFD- und Strahlungssimulation zur Komfortbewertung im Passagierraum. Quelle: Area Thermodynamics, ViF T Fluid...Lufttemperaturen h Convective...Wärmeübergangskoeffizienten T Solid...Wandtemperaturen Open Source Produkt OpenFOAM eingesetzt, das sich im Bereich der CFD-Berechnungen zunehmend als Solvertool etabliert. Die offene Struktur der Software erleichtert die Anpassbarkeit an spezielle Aufgabenstellungen am ViF. So ist zum Beispiel die Implementierung neuer Lösungsansätze und spezieller Modelle mit geringem Aufwand möglich, genauso wie die Kopplung von OpenFOAM mit speziellen anderen Programmen. Kopplung von Strahlungssimulation und CFD Die Wärmestrahlung ist neben der Konvektion und Wärmeleitung die dritte Möglichkeit Wärme auszutauschen. Dabei werden die Temperaturen an der Wand durch die Umströmung der Luft beeinflusst. Ebenso kann die Luft durch Auf- oder Abgabe von Energie ihr Strömungsverhalten ändern. Die Luftbewegungen werden numerisch anders behandelt als die Strahlungsgleichungen, daher besteht die Notwendigkeit verschiedene Berechnungsmodelle zu koppeln. In Abbildung 2 werden konvektive Wärmeübergangskoeffizienten und Lufttemperaturen einer CFD Simulation an ein Strahlungsprogramm (im Bild rechts dargestellt) weitergeleitet. Im Gegenzug schickt dieses Strahlungsprogramm nach Lösen der Energiebilanz Oberflächentemperaturen an das CFD Programm zurück. Diese Arten der Kopplung finden heutzutage Anwendung in der Auslegung von Hardwarekomponenten im Computer, der Modellierung des Weltklimas, der Berechnung thermischer Spannungen von Weltraumfahrzeugen beim Wiedereintritt oder der Bewertung des thermischen Komforts eines Menschen im Fahrzeug. Im Gegensatz zur Kopplung von eindimensionalen Modellen, wo es auf die rasche Übertragung der Daten zum richtigen Zeitpunkt ankommt, kommt bei der zweidimensionalen Kopplung der Strahlung die Notwendigkeit der korrekten räumlichen Zuweisung der Daten hinzu. Die Auflösung der Berechnungsgitter der Programme können sich stark unterscheiden, weshalb diese räumliche Zuordnung der Daten mit Bedacht vorzunehmen ist. Das unterschiedliche räumliche Konvergenzverhalten erschwert die Entscheidung, wann zwei Modelle ihre Daten ausreichend oft ausgetauscht haben. Brainpower und Rechencluster Das ViF verfügt über einen leistungsfähigen Rechencluster, bei dem 88 Rechenkerne sowie ein Masterknoten und ein Pre-/Postprozessor Knoten (beide jeweils acht Rechenkerne und 64 GB RAM) zu Verfügung stehen. Simulationen können durch Quad-Core Technologie und Infiniband Kommunikation effizient und zeitsparend durchgeführt werden. Die Ausstat- Abb. 3: Simulation der Nachlaufströmung eines LKWs. Quelle: Area Thermodynamics, ViF tung mit 384 GB RAM für die Rechenkerne und 6 TB Festplattenspeicher erlauben auch die Berechnung großer Modelle (Gesamtfahrzeug bzw. detailreiche Modelle von Motorraum etc.). Externer Zugang mittels VPN ist für den Rechencluster sichergestellt. Thermodynamics Die Area B - Thermodynamics untersucht die thermischen und strömungstechnischen Fragestellungen im und um das System Fahrzeug. Im Vordergrund stehen dabei die Themen Aerodynamik, Thermisches Management, Fahrzeugklimatisierung sowie automotive Antriebskonzepte. Simulationstechnik und Abgleich der Modelle mit experimentellen Versuchen bilden den Kern der Forschung der Area. Das VIRTUAL VEHICLE setzt folgende Tools für Vernetzung, CFD Simulation und Darstellung (Post Processing) ein: Spider 2.0 Fluent / Fluent 12 AVL Fire Open Foam Ensight Paraview Kontakt: Dr. Daniel Langmayr magazine

16 FuturePLM: Blick in die Zukunft Wie sieht die Fahrzeugentwicklung der Zukunft aus? Welche Methoden, Prozesse und Organisationsformen wird man benötigen? Und welche Rolle spielt der Mensch in diesem komplexen Umfeld? Die Area System Design & Optimisation sucht gemeinsam mit hochkarätigen Projektpartnern nach Antworten im Projekt FuturePLM. Dr. Michael Schmeja Product Lifecycle Management (PLM) ist ein strategisches Konzept (Geschäftsansatz) zum Management des Intellectual Property eines Produktes (Produktdefinition & Produktionsdefinition) über den gesamten Produktlebenszyklus. Alle Bereiche eines Unternehmens, die mit dem Produkt, den zugehörigen Prozessen und Ressourcen in Verbindung stehen, sind darin enthalten. Das Konzept umfasst wesentliche Elemente eines Unternehmens insbesondere Änderungsund Konfigurationsprozesse, Organisationsstrukturen, Methoden und unterstützende IT- Systeme. In dem zugrunde liegenden Projekt werden die IT-Systeme vorerst ausgeklammert (Abb. 1). Dafür wird die Rolle des Menschen bzw. Benutzers im Sinne einer Beziehung zwischen Mensch, Umgebung und Werkzeug ausführlich untersucht. Projektziel Abbildung 1: Fokus des Projektes Future PLM Quelle: Area System Design & Optimisation, ViF Ziel des Projektes ist es, relevante Lösungsansätze für zukünftige Herausforderungen der Automobilentwicklung in 10 Jahren zu generieren und eine Vorgangsweise für eine effiziente und erfolgreiche PLM-Umsetzung zu erarbeiten, die den Menschen mit seiner Motivation und Akzeptanz in den Mittelpunkt stellt. Dazu werden zu Beginn mittels Szenariotechnik mögliche Ausprägungen erarbeitet, wie sich die äußeren Rahmenbedingungen entwickeln, die eine erfolgreiche automotive Produktentwicklung bis 2020 berücksichtigen muss. Aus dem Abgleich mit den heutigen Problemfeldern im Umfeld PLM kann eine Umsetzungsstrategie für Product Lifecycle Management abgeleitet werden. Im Projekt wird der Versuch unternommen, u.a. folgende Fragestellungen zu beantworten: Welche Voraussetzungen müssen methodisch und organisatorisch für eine erfolgreiche Implementierung von PLM geschaffen werden und welche Methoden werden benötigt? Welche Einflüsse bzw. Auswirkungen haben Trends aus anderen Bereichen (wie z. B. Web 2.0, Cloud Computing, Social Networking, etc.) auf PLM? Welche Kompetenzen und Werte sind für die einzelnen Beteiligten relevant, um PLM erfolgreich einzusetzen und wie gestaltet man notwendige Veränderungen effizient? Zukunftsszenarien In einem ersten Schritt werden mittels Methodik der Szenariotechnik Bilder einer zukünftigen Produktentwicklung entworfen und daraus Anforderungen an PLM abgeleitet. Zukunftsszenarien sind konsistente und widerspruchsfreie Darstellungen möglicher Entwicklungen in einem komplexen Umfeld. Ziel ist es, sich anhand der Szenarien bestmöglich auf entstehende Herausforderungen vorzubereiten bzw. im besten Fall die Zukunft durch gutes Management aktiv zu beeinflussen und mit zu gestalten. Megatrends und Treiber Um die Prognosen auf eine gesicherte Basis zu stellen, geht man von sogenannten Mega- Trends aus. Dieser Begriff wurde erstmalig vom Zukunftsforscher John Naisbitt verwendet und bezeichnet Trends, die vor allem gesellschaftliche und technologische Veränderungen betreffen und von langfristiger Dauer sind, wie z.b.: Globalisierung, zunehmende Lebenserwartung und die Bedeutung neuer Technologien. Diese Megatrends werden zuerst hinsichtlich Relevanz für PLM gefiltert. Danach werden für die verbleibenden Trends in einem strukturierten Prozess unternehmensexterne, nicht beeinflussbare Einflussfaktoren (Treiber) generiert. Jeder Treiber kann über passende Messgrößen (Indikatoren) quantitativ beschrieben und sein Verhalten in die Zukunft projiziert werden. Zusammenhänge bzw. Abhängigkeiten der einzelnen Treiber und Indikatoren mit Bezug 16 magazine

17 Abbildung 2: Abgleich Ist-Analyse mit dem Bild der Zukunft. Quelle: Area System Design & Optimisation, ViF auf PLM können über ein Wirkungsgefüge dargestellt und analysiert werden. Mithilfe dieser Methodik können somit trotz hohem Komplexitätsgrad plausible, konsistente und widerspruchsfreie Szenarien entwickelt werden. Diese in verschiedenen Ausprägungen vorliegenden Bilder der Zukunft werden nun verwendet, um Hypothesen über zukünftig relevante Themenfelder abzuleiten. Zukunft versus Status Quo Basierend auf den erarbeiteten Szenarien können jene Chancen, Gefahren und Herausforderungen identifiziert werden, welche die Basis für die heute zu treffenden Maßnahmen bilden müssen. Aus der Analyse und dem Abgleich mit der heutigen IST-Situation des Produktentstehungsprozesses (PEP) auf Organisations-, Prozess- und Teamebene werden thematische Schwerpunkte bzw. Handlungsoptionen definiert und im Projekt vertieft bearbeitet (Abb. 2). Insbesondere stehen hier Themen wie beispielsweise der Umgang des Menschen mit Komplexität, effiziente und flexible Datenrepräsentation und erfolgreiche PLM-Einführungsstrategien im Fokus. Zukunftsforum Ein besonderes Element zur Untersuchung der genannten Themenstellungen im Projekt ist die Etablierung eines PLM-Forums zur interdisziplinären Diskussion mit non-plm und non-automotive-experten. Es ist insbesondere beabsichtigt, Experten aus Wissenschaftsgebieten einzubinden, die sich mit dem Faktor Mensch beschäftigen, wie z.b.: Soziologie, Psychologie oder Verhaltensforschung. Vorhandene Erkenntnisse oder Lösungsansätze zur Einbindung des Menschen in komplexe Umgebungen sollen analysiert werden und können in das Projekt einfließen. Zusammenfassung Mit dem Wissen über zukünftige Anforderungen an PLM können bestehende Methoden und FuturePLM Projektpartner AVL List GmbH CSC Computer Sciences Consulting Austria GmbH CSC Deutschland Solutions GmbH MAGNA Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG Institut für Technische Logistik, TU Graz Institut f. Wissensmanagement, TU Graz Institut f. Maschinenbauinformatik und Virtuelle Produktentwicklung, TU Wien Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung (VPE), TU Kaiserslautern Kontakt: Dr. Michael Schmeja Prozesse auf ihre Tauglichkeit geprüft werden. Für konkrete Themenschwerpunkte werden bestehende Methoden weiterentwickelt oder durch neue Ansätze ersetzt. Durch die explizite Einbindung des Faktors Mensch lassen sich verbesserte Einführungsstrategien für PLM ableiten. Somit werden Stellhebel und Ansätze identifiziert, wie PLM zukünftig erfolgreich umgesetzt und gelebt werden kann. System Design & Optimisation Das Ziel der Area A - System Design & Optimisation ist die Konzeption einer Plattform für die ganzheitliche Entwicklung und Optimierung von Fahrzeugen, die alle wesentlichen Stufen des Produkt-Lebenszyklus unterstützt und die Abbildung komplexer Zusammenhänge ermöglicht. Dies bedingt das Zusammenwirken von menschlichen, technologischen und umwelttechnischen Faktoren und stellt große Anforderungen an die beteiligten Prozesse, Methoden und Informationstechnologien. Die Area A stellt dabei den zentralen Integrationsbereich dar mit Schwerpunkten in der Vernetzung von Wissen, Information und Daten entlang des gesamten Produktentwicklungsprozesses. Besonderes Interesse gilt dabei den frühen Phasen der Produktentwicklung. magazine

18 Die 3 Denkwelten am 3.GSVF Das Zusammenspiel von Maschinenbau, Elektronik und Software auf dem Weg zum Gesamtfahrzeug steht im Mittelpunkt des 3. Grazer Symposiums Virtuelles Fahrzeug (GSVF) vom Mai 2010 in Graz. Als etabliertes Forum zum Thema Multidisziplinäre Integration hat das GSVF sich, einer Reihe prominenter Keynote-Speaker und seinen Teilnehmern mit der Zusammenführung der Domänen eine spannende Aufgabe gestellt. Dr. Jost Bernasch Mit Überlegungen zu einem Gesamtheitlichen Entwicklungsansatz für elektrifizierte Antriebe wird Prof. Helmut List, Geschäftsführer der AVL den Reigen hochrangiger Keynote-Redner eröffnen. Wo die Möglichkeiten und Grenzen der virtuellen Fahrzeugentwicklung - zumindest aus heutiger Sicht - liegen, wird Prof. Dietmar Göhlich, der Leiter der Gesamtfahrzeugkonstruktion S-Klasse der Mercedes Car Group erläutern. Eine Reihe von Experten führender OEM s wie Christoph Gümbel (Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG), Dr. Bernd Mlekusch (AUDI AG), Dr. Günther Prokop (BMW AG) oder Ulrike Warnecke (Adam Opel GmbH) spannen einen weiten Bogen von Virtueller Konzeptentwicklung und Funktionsabsicherung bis hin zur virtuellen Produktentwicklung. Zusammenführen der 3 Denkwelten Lange Zeit kreiste man bei den systemischen Überlegungen zum Gesamtfahrzeug vor allem um die Domäne Maschinenbau. Doch in den letzten Jahren gewinnen die Themen Elektronik und Software zunehmend an Bedeutung. Die aktuellen Themenstellungen von Hybridoder Elektroantrieb bis hin zu Infotainment und Fahrerassistenzsystemen oder der integrale Sicherheit verstärken diesen Trend nochmals deutlich. Die Herausforderung bei der Zusammenführung dieser drei großen Entwicklungsdisziplinen spielt sich dabei auf mehreren Ebenen ab. Das 3.GSVF 2010 soll hier eine Bestandsaufnahme liefern, die aktuellen Herausforderungen adressieren und den Teilnehmern auf mehreren Ebenen innovative Lösungsansätze liefern. 3. GRAZER SYMPOSIUM VIRTUELLES FAHRZEUG 6.-7.Mai 2010 Graz Mai 2010 Graz, Austria Zusammenspiel von Maschinenbau, Elektronik und Software - Der Weg zum Gesamtfahrzeug KEYNOTES Prof. Helmut List CEO, AVL List GmbH Marc Schrank Dassault Systemes Simulia Christoph Gümbel Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG Prof. Dietmar Göhlich Daimler AG Die Themen: Elektronik als Integrationstreiber in der Entwicklung Zusammenspiel von Simulation und Testing in der Gesamtfahrzeugentwicklung (CAE, SIL/HIL, Testing) Virtuelle Funktionsabsicherung in der Konzeptphase Integrierte Absicherung Phantom oder Chance? Mechatronik in der Integration: Transdisziplinarität, Ausbildung, Forschung, PDM/PLM Koppelung von Mechanik- und Elektronik-Simulation E-Fahrzeugentwicklung: Integration über Elektronik oder über Maschinenbau? Die erste Ebene betrifft entsprechende virtuelle Entwicklungs- und Absicherungsmethoden, die verknüpft werden müssen. In weiterer Folge müssen diese sehr unterschiedlichen Entwicklungsprozesse und die darunterliegenden Entwicklungssysteme effizient miteinander kombiniert werden. Schließlich stellt sich dann die brisante Frage, welcher der drei Bereiche denn nun die tragende Rolle bei der Integration spielen soll. Hier treffen unterschiedliche Denkweisen aufeinander, gewachsene strukturelle bzw. organisatorische Gegebenheiten spielen eine wichtige und oft hinderliche Rolle. Unterschiedliche Vorstellungen von Entwicklung gilt es zu integrieren oder parallel zu betrachten. Ziel des 3.GSVF ist eine Standortbestimmung im Bereich Multi-Domain-Entwicklung und deren Herausforderungen. Unterschiedliche Sichtweisen und beispielhafte, erfahrungsbasierte Problemstellungen sollen die jeweils anderen Denkwelten begreifbar machen. Daneben werden aktuelle Use Cases und Best-Practice-Beispiele renommierter OEMs und Supplier ebenso vorgestellt wie neuartige Lösungsansätze aus dem universitären Forschungsbereich oder der Software-Entwicklung. In kleinen Diskussionsgruppen (Action Tables) werden Themenbereiche der unter- 18 magazine

19 News & Aktuelles schiedlichen Beiträge aufgegriffen und in lockerer Atmosphäre weitergeführt. Der Fokus liegt dabei auf dem Austausch von Erfahrungen, Technologien und Beispielen unterschiedlicher Ansätze. Wie bereits in den vergangenen Jahren wird ein festlicher Abendempfang in der Aula der Technischen Universität Graz nicht nur kulinarisch einen adäquaten Rahmen bilden, sondern ebenfalls ausgiebig Gelegenheit zum individuellen Gedankenaustausch und zum Netzwerken bieten. 3. GRAZER SYMPOSIUM VIRTUELLES FAHRZEUG Mai 2010 Graz, Austria Konferenzleitung: Dr. Jost Bernasch Virtual Vehicle, Chairman Dr. Bernd Fachbach Virtual Vehicle, Chairman Dr. Arno Eichberger FTG TU Graz, Scientific Session Programmausschuss: Prof. G. Brasseur EMT TU Graz D. Denger AVL List GmbH Prof. M. Eigner VPE TU Kaiserslautern Ch. Fankhauser Magna Steyr Fahrzeugtechnik Dr. R. Geisel BMW Group Ch. Gümbel Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG Dr. A. Haigermoser Siemens AG Dr. M. Holzner AUDI AG Prof. H. Steffan VSI TU Graz Information und Online Anmeldung: Congress Office: Tagungsort: Teilnahmegebühr: Veranstalter: Julia D Orazio Tel.: +43 (316) Fax: +43 (316) Frank Stronach Institute (FSI) Inffeldgasse 11, 8010 Graz / Österreich Teilnahmegebühr EUR 490,- Universitätsangehörige, Studenten EUR 250,- Alle Preise in Euro zzgl. Mwst. Die Teilnahmegebühr beinhaltet Tagungsunterlagen, Kaffeepausen, Mittagsbuffet sowie Abendempfang. Konferenzsprache: Konferenzsprache ist Deutsch und Englisch - eine Simultanübersetzung steht zur Verfügung. Kompetenzzentrum Das virtuelle Fahrzeug Forschungs-GmbH. in Zusammenarbeit mit der TU Graz. Senior/Lead-Engineer mit Fokus Schienenfahrzeugdynamik, Rad-Schiene Interaktion Mechanics Ihre Aufgaben: Selbständige Koordinierung der Forschungsund Entwicklungsaktivitäten sowie Unterstützung des Projektteams bei Fragestellungen der Schienenfahrzeugdynamik und Rad- Schiene Interaktion Unterstützung bei der strategischen Ausrichtung des Bereiches Vehicle Dynamics Rail Applications Projektmanagement, Reporting und Präsentation von Projektergebnissen Ihre Qualifikation: Abgeschlossenes Studium Maschinenbau (TU/ FH) / Physik oder vergleichbarer Studiengang Erfahrung in den Aufgabengebieten Schienenfahrzeugdynamik und Rad-Schiene Interaktion Erfahrungen mit Mehrköpersystem - Methoden (SIMPACK, ADAMS, ) und Signalverarbeitung Eigenverantwortung und Engagement Innovativ, zielorientiert und teamfähig Unser Angebot: Interessante Arbeit in einem international tätigen Forschungszentrum Mitarbeit in einem engagierten, jungen, dynamischen Team Interne Weiterentwicklungsmöglichkeiten Arbeitsort: Graz (Ref.Nr. D_027) Wenn Sie mit uns das Fahrzeug der Zukunft entwickeln wollen, schicken Sie Ihre aussagekräftige Bewerbung an: Kompetenzzentrum - Das virtuelle Fahrzeug Forschungs-GmbH Abt. HR: Gudrun Gruber Inffeldgasse 21A 8010 Graz, Österreich Tel: +43/316/ Fax: +43/316/ magazine

20 News & Aktuelles OMV entscheidet sich für weitere Beteiligung an ViF Projekten Das Competence Center Lubes der OMV Refining & Marketing GmbH unter der Leitung von Dr. Franz Novotny-Farkas steigt in das Forschungsprojekt Friction Reduction Validated for Large Engines des VIRTUAL VEHICLE mit den Partnern GE-Jenbacher und MIBA Bearing Group ein. Bisher wird in Simulationen mit Fluid-Struktur-Interaktion das Öl meist als Blackbox mit charakteristischen Werten für temperaturabhängige Viskosität und Dichte betrachtet. Da eine effiziente Reibungsreduktion im Motor nur durch detaillierte Betrachtung aller Komponenten möglich ist, wird im Zuge der Kooperation mit OMV das Öl als vollwertiges Konstruktionselement behandelt. Die bei MIBA eingesetzte Gleitlagerprüfmaschine bietet ein hervorragendes Prüfumfeld, um Einflüsse verschiedener Grundöle, Additivierungen sowie Alterungszustände der Motoröle auf die Gleitlagerverluste zu untersuchen und die Simulationsmodelle zu validieren. Das erklärte Ziel ist, durch intelligente Wahl des Motoröls die mechanischen Verluste zu senken, wobei zugleich Additivgehalt und Viskositätsklasse reduziert werden sollen, um eine längere Lebensdauer des Motoröls zu erreichen. Foto: OMV INNOward Prämierung für ICOS Weiblich, gebildet, zielstrebig sucht qualitative Weiterbildung! Das im Rahmen des Programms fforte Frauen in Forschung und Technologie vom Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung (BM.W_F) angebotene Coaching startete vor kurzem mit einem weiteren Durchgang. DI (FH) Andrea Denger, Mitarbeiterin der ViF- Area A - System Design and Optimisation wurde dafür als eine von 30 Forscherinnen österreichweit ausgewählt und in das Förderprogramm 2009/2010 angenommen. Mit ihrer eingereichten Projektidee Dev[i]Se - Interactive Web Services for Social, Semantic and Sustainable Product Development überzeugte sie die Fachjury. Das VIRTUAL VEHICLE schaffte es mit seiner Einreichung zum Thema Co-Simulationsplattform ICOS (Independent Co-Simulation Platform) unter die drei Sieger der Vor-Ausscheidung des INNOward Mit dem INNOward 2010 zeichnet die Sparte Information & Consulting der Wirtschaftskammer besonders innovative Unternehmensleistungen aus. Die Auszeichnung wird für Innovationen in den Kategorien Ökologische Nachhaltigkeit, Energie und Umwelt, Produkte und Design, Medien und Kommunikation sowie Beratung/ Service/Dienstleistung vergeben. Starkes Coaching mit fforte Dr. Michael Schmeja, Leiter der Area A: Ich halte es für enorm wichtig, dass junge Forscherinnen diese Förderung erhalten und freue mich mit Fr. Denger, dass Sie beim fforte-coaching 2009/10 dabei sein kann. fforte_coaching ist ein speziell auf Frauen zugeschnittenes Projektentwicklungs- und Projektmanagementtraining mit dem Ziel, Frauen in Dr. Jost Bernasch, Geschäftsführer des ViF: ICOS ist eine jener Innovationen unseres Forschungszentrums, die der Botschaft des Wirtschaftsressorts des Landes Steiermark, Innovation ist der natürliche Feind der Krise, bestens gerecht wird. Diese Prämierung ist eine erfreuliche Rückbestätigung, dass unsere Forschungsleistungen nicht nur von unseren Industrie- und Forschungspartnern sondern auch darüber hinaus wahrgenommen werden. Weitere Informationen und Programm: Wissenschaft und Forschung auf allen Karrierestufen zu fördern. In 2-tägigen Seminaren wird den Forscherinnen ein individuell angepasstes Handwerkszeug zur erfolgreichen Projekteinreichung vermittelt. Zudem werden die Frauen darin unterstützt, das Erlernte in die eigene Forschungsarbeit, die Selbstpräsentation und die wissenschaftliche Karriereplanung zu implementieren. Das Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung richtet sich mit dieser Initiative einerseits an Technikerinnen und Naturwissenschafterinnen und andererseits an Sozial- und Kulturwissenschafterinnen, die an interdiszipliären Ansätzen und Fragestellungen interessiert sind und ein EU-Projekt anstreben. 20 magazine

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