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Schneller zu guten Flugzeugmodellen

24.01.2001


Verteilung des Luftdrucks auf der Außenhaut

eines fliegenden Flugzeugs (hoher Druck: blau, Unterdruck: rot).

CAD-Simulationen sparen viele teure Windkanaltests ein.© Fraunhofer

IPK


Flugzeuge entstehen zunächst virtuell. Dieser Datensatz wird für Konstruktion und Simulationen verwendet und ständig verbessert. Am Ende steuert er die Fertigung. Eine neue CAD-Software erledigt viele Schritte
automatisch und hilft erheblich Zeit zu sparen.

Bei unruhigen Flügen kann es den Passagieren Angst und Bange, gelegentlich sogar schlecht werden. Doch auch wenn das Flugzeug ruhig dahin gleitet, geht es turbulent zu: Die Luft umströmt die Außenhaut an vielen Stellen nicht glatt, sondern löst sich in eine Unzahl kleiner Wirbel auf, die den Kraftstoffverbrauch deutlich erhöhen. Aufgabe der Konstrukteure ist es daher, diese wenige Zentimeter dünne, turbulente Luftschicht zu minimieren und dazu setzen sie heute vorwiegend Computersimulationen ein. Der komplette CAD-Datensatz der Maschine wird auch für Simulationsrechnungen zum Schwingungsverhalten und zur Festigkeit der Maschine unter verschiedenen Belastungen benutzt. Ebenso steuert er die Werkzeugmaschinen, die die Bauteile schließlich fertigen. Dazu legt der Konstrukteur wie mit einem Etikett fest, welche Daten zu welchem der verschiedenen Bereiche von Konstruktion, Simulation und Fertigung gehören. Die Sessel beispielsweise müssen bei der Gestaltung des Innenraums berücksichtigt werden, nicht hingegen bei den Strömungssimulationen. Für das Zuordnen der Daten benötigte ein Techniker bisher vier bis acht Wochen.

Eine neue CAD-Software, die am Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK entwickelt wurde, erledigt diesen Vorgang automatisch in zwei bis drei Tagen. Ingenieur Thomas Wöhler vom Bereich Virtuelle Produktentwicklung erläutert ihre Funktionen: »Unsere Software besteht aus Modulen für die verschiedenen Bereiche. Über die branchenüblichen Schnittstellen IGES und STEP werden Daten und Berechnungen aus anderen CAD-Programmen importiert. In jedem Modul analysiert die Software das Flugzeugmodell nach vorgegebenen konstruktiven Merkmalen und führt die Daten zusammen.«

Darüber hinaus werden Fehler in der Konstruktion automatisch erkannt. Stellt das Programm fest, dass sich zwei benachbarte Bauteile überlappen oder sich zwischen ihnen eine kleine Lücke befindet, so korrigiert es die Konstruktionsdaten selbstständig. Sollte dies nicht möglich sein, fordert sie den Benutzer auf einzugreifen. Die neuen und zeitsparenden Funktionen wurden bereits erfolgreich an verschiedenen Flugzeugtypen der Unternehmen EADS und BAE SYSTEMS getestet. Nutzen lässt sich die eingesparte Zeit für weitere Berechnungen. Die Entwickler können zusätzliche Varianten eines Modells analysieren und weitere Merkmale des Produkts optimieren.

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Thomas Wöhler
Telefon: 0 30/3 90 06-1 25
Fax: 0 30/3 93 02-1 46 
thomas.woehler@ipk.fhg.de

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

Dr. Johannes Ehrlenspiel | idw

Weitere Berichte zu: Bauteil CAD-Software Fertigung Flugzeugmodell Konstrukteur

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