VEGA - Virtuelle Entwicklung Elektrischer Bauteile durch Geometriebasierte Analyse

Projekt: Foschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Im virtuellen Produktentwicklungsprozess wird zuerst die Geometrie eines Bauteils mit einer CAD-Software (Computer-Aided Design) entworfen und anschließend dessen Leistungsfähigkeit mit Hilfe von numerischer Simulation überprüft. Die Beurteilung der Simulationsergebnisse dient wiederum als Grundlage für die Modifikation der Geometrie. Dieser zyklische Optimierungsprozess erlaubt es, Produkte virtuell zu entwickeln, ohne dass aufwändige Prototypen erstellt und Experimente durchgeführt werden müssen. Auch wenn heutzutage Informationen zwischen verschiedenen Software-Systemen ausgetauscht werden können, bedeutet das nicht unbedingt, dass diese Daten auch richtig interpretiert und verarbeitet werden. Um eine effiziente Digitalisierung im Produktdesign zu realisieren, müssen auch die technischen Kommunikationsbarrieren zwischen den Systemen abgebaut werden. Ziel des Projekts VEGA ist die nahtlose Integration und Interaktion von CAD und numerischer Simulation, so dass der Arbeitsaufwand für die virtuelle Produktentwicklung deutlich reduziert werden kann. Die unterschiedlichen Betrachtungsweisen der beiden Disziplinen sollen dabei überwunden werden. Dazu sind sowohl eine Erweiterung der Beschreibung des CAD-Modells als auch eine tiefgreifende Modifikation der Simulationsmethode notwendig.
Durch VEGA werden CAD-Modelle derart aufbereitet, dass die exakten Geometriedaten für die anschließende Simulation direkt nutzbar werden. Der Datenaustausch erfolgt mittels eines plattformunabhängigen und standardisierten Datenformats. Um dies zu erreichen, muss die bestehende Simulationsmethode dahingehend erweitert werden, dass die numerische Analyse direkt auf der Geometrie-Beschreibung des CAD-Modells durchgeführt werden kann. Die bestehenden Probleme einer üblicherweise nicht-wasserdichten und nichtkonformen Darstellung der einzelnen CAD-Flächen müssen in diesem Zusammenhang gelöst werden. Umgekehrt werden die Ergebnisse der numerischen Simulation direkt an das CAD-Modell zurückgeführt. Neben der reinen Ergebnisdarstellung können somit auch auf dem Simulationsergebnis basierende Indikatoren für ein verbessertes Design des Bauteils entwickelt werden, so dass prinzipiell eine Automatisierung des Optimierungszyklus ermöglicht wird.
VEGA wird Algorithmen zur automatischen Geometrieaufbereitung implementieren. Die Kommunikation zwischen CAD-Frontend und Berechnungskern findet mittels STEP (Standard for Product Data Exchange) Format statt. Für die Simulation wird eine geometrie-basierte Discontinuous Galerkin Randelementemethode entwickelt. Um die Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Konzepts anhand elektrostatischer Problemstellungen zu überprüfen, werden diese beiden Technologien in einem Referenz-Plugin für das CAD-Programm Rhino3D zusammengeführt.
StatusLaufend
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/04/2131/03/24