Wie im richtigen Leben

Flugzeuge, Autos oder Gebäude – komplexe technische Systeme sind aus unserem Alltag kaum mehr wegzudenken. Ein neues Werkzeug kann komplizierte technische Abläufe simulieren. Anwendungen sind auf der Hannover Messe Halle 16, Stand 16 zu sehen.

Sanft lenkt der Pilot das Flugzeug zur Startbahn, nach einem kurzen Stopp heulen die Turbinen auf und die Maschine legt rasch an Geschwindigkeit zu. Bei ca. 350 km/h hebt sie ab und zieht steil nach oben. Kurz darauf klappt das Fahrwerk ein und das Flugzeug dreht in einer Linkskurve ab. Will man den Startvorgang eines Flugzeugs simulieren, spielen verschiedenste physikalische Vorgänge eine Rolle. Bisher musste jeder Faktor getrennt simuliert werden. Jetzt haben Forscher aus sechs Fraunhofer-Instituten das Simulationswerkzeug MOSILAB – Modeling and Simulation Laboratory – entwickelt, mit dem sich komplexe und komplizierte technische Systeme in einem geschlossenen Modell darstellen lassen. Das Geheimnis: Es werden nur die jeweils gefragten Größen gerechnet. »In der Luft kann die Fahrwerkssimulation abgeschaltet werden, während beim Start beispielsweise die detaillierte Physik der Tragflügel und das Fahrwerk relevant sind«, erklärt Christoph Nytsch-Geusen, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST in Berlin, die Vorgehensweise.

Für das Projekt haben die Wissenschaftler die Standardsprache Modelica erweitert. Die Simulationsmodelle können nicht nur rechnerisch, sondern auch grafisch dargestellt werden – nach dem Motto: »Ein Bild sagt mehr als 1 000 Worte«. »Ein weiterer Vorteil ist, dass wir Schnittstellen zu den gängigen Standardprogrammen und Finite-Elemente-Simulationsrechnungen anbieten«, erläutert Nytsch-Geusen. Im Projekt GENSIM – Entwicklung eines generischen Simulationswerkzeugs für heterogene technische Systeme mit Modellstrukturdynamik – beschäftigt sich der Forscher mit der Simulation komplexer Systeme in verschiedenen Anwendungsbereichen: Energie- und Feuchtebilanzen von Gebäuden, Regelungsentwürfe für Brennstoffzellensysteme oder Fertigungsprozesse im Werkzeugmaschinenbau.

Für Unternehmen hat MOSILAB einen enormen Vorteil: Sie behalten ihre Programme. Damit entfallen große Investitionen in neue Software und zusätzliche Schulungen für Mitarbeiter. »GENSIM unterstützt den Trend der Toolharmonisierung«, resümiert der Projektleiter. »Nur ein Programm, eine Schulung, und auch neue Mitarbeiter kennen sich sofort aus.«