Virtuelle Produkte erleben

Im Projekt Functional DMU (Digital Mock-Up) erweitern Forscher aus vier Fraunhofer-Instituten die digitale Produktentwicklung um neue Funktionalitäten. Erste Ergebnisse werden vom 21. bis 25. April 2008 auf der Hannover-Messe am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand Simulation in Halle 17, Stand D60 vorgestellt.

Sanft gleitet die Fensterscheibe im Auto auf Knopfdruck nach oben. Doch elektrische Fensterheber sind auch ein Sicherheitsrisiko: Wenn jetzt ein Kind die Hand durchs Fenster streckt, um der Freundin kurz zuzuwinken, muss die Bewegung sofort gestoppt werden. Bleibt die Scheibe bei der kleinsten Berührung mit der zarten Haut nicht stehen, kann das schlimme Folgen haben.

Schnell ist ein Finger eingeklemmt oder die Mechanik beschädigt. Im Projekt Functional DMU können Fraunhofer-Forscher erstmals das komplizierte Zusammenspiel elektrischer und mechanischer Komponenten – wie sie etwa in elektrischen Fensterhebern oder Cabriodachsystemen eingesetzt werden – im virtuellen Produkt simulieren.

Computergestützte Versuchsmodelle gehören heute in der Produktion zum Alltag – doch lassen sich hier längst nicht alle Komponenten der Prozesskette darstellen. „Das Digital Mock-Up DMU ist ein virtuelles Modell, das die Produktstruktur und die lagerichtige Geometrie eines Produkts repräsentiert. DMU ist heute Standard in der virtuellen Produktentwicklung“, sagt Dr.-Ing André Stork vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt. Das DMU und die dazugehörigen Softwarewerkzeuge berücksichtigen bisher allerdings nur die Geometrie der Produkte.

„Heute sind allerdings immer mehr mechatronische Komponenten im Einsatz, die noch nicht komplett in die virtuellen Versuchsmodelle einfließen. Doch genau das ist es, was die Hersteller dringend brauchen. Gespräche mit Industriepartner haben gezeigt, dass diese Funktionali-täten ganz oben auf der Wunschliste der Unternehmen stehen“, erläutert Stork den Hintergrund des Projekts.

„Sowohl die softwaretechnischen als auch die elektronischen und mechanischen Komponenten eines mechatronischen Produktes werden bei Functional DMU mithilfe unterschiedlicher Softwarepakete simuliert. Wir spielen die einzelnen Komponenten in ein Gesamtmodell ein. Dann lässt sich schnell erkennen, ob sie zusammen funktionieren oder ob es Sicherheitsprobleme gibt, etwa die Scheibe zu dick und damit zu schwer oder der Motor zu schwach ist“, sagt der Experte. Ganz besonders wichtig ist dabei, dass die Fachgebiete Mechanik, Elektronik und Softwareentwicklung eng zusammen arbeiten. Neben dem IGD bringen Experten aus dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Institutsteil Entwurfsautomatisierung EAS, dem Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS und dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF ihr Wissen in das Projekt ein. Zusammen haben sie ein Functional-DMU-Framework entwickelt, mit dem sie die virtuellen mechatronischen Eigenschaften der Bauteile in die Simulation integrieren und diese auch evaluieren können. Hier verbinden sie unterschiedliche kommerzielle Simulatoren wie SimPack, Matlab/Simulink und Dymola. Besonders wichtig dabei ist, dass sich gleichzeitig das Verhalten der Bauteile in Echtzeit visualisieren lässt.

Inzwischen gibt es bereits einen Demonstrator, an dem sich die Arbeitsweise von Functional DMU zeigen lässt. Einer davon – der virtuelle elektrische Fensterheber – wird auf der Hannover-Messe am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand Simulation in Halle 17, Stand D60 zu sehen sein. Als nächstes planen die Wissenschaftler die Simulation eines Lenkungsprüfstands. Auch hier greifen mechanische, elektrische und Softwarekomponenten ineinander.