Treiber der E-Mobilität – Keine Elektrifizierung ohne Simulation

Ingenieure stehen vor einer gewaltigen Aufgabe. Es liegt in ihrer Verantwortung, die Elektrifizierung voranzutreiben und E-Mobilität vom Trend zum Standard zu machen. Mit Simulation ist das möglich. 

Die weltweit wachsende Nachfrage nach Energie geht unweigerlich einher mit Fragen nach der Energiesicherheit und der Sorge um unsere Umwelt. Um auf beide Faktoren angemessen zu reagieren, werden neue politische und regulatorische Maßnahmen mit technologischen Innovationen kombiniert, was zu der umfangreichen Elektrifizierung all unserer Lebensbereiche führt, in der wir uns befinden. Die Automobilindustrie wird hier oft als Vorreiter genannt. Mit dem Wechsel vom Verbrennungsmotor zu neuen Antriebskonzepten, wie Hybrid- oder vollelektrischen Fahrzeugen, zieht die Branche die Aufmerksamkeit auf sich. Und die Vorteile sprechen für sich: Die Elektrifizierung traditioneller Produktdesigns sorgt für große Veränderungen, die zu Investitionen in Forschung und Entwicklung führen und Produktverbesserungen, Innovationen und auch die Nachhaltigkeit vorantreiben.

Um davon wirklich profitieren zu können, muss die Automobilindustrie allerdings einige Herausforderungen meistern. Die Elektrifizierung erfordert in den folgenden fünf Schlüsselbereichen der elektrischen Systementwicklung anspruchsvolle und neue technische Ansätze: Leistungselektronik, elektrische Maschinen, Energiequellen wie Batterien und Brennstoffzellen, elektromechanische Systemintegration und Steuerungssoftware.

Für jede neue Entwicklung sind die technischen Probleme einzigartig, spezifisch und oft hochkomplex. Unternehmen stehen jedoch unter Druck, zukunftsweisende neue Produkte mit elektrischen Komponenten schnell und noch vor der Konkurrenz auf den Markt zu bringen – und das zu einem attraktiven Preis. Alle Abteilungen müssen deshalb in jedem Bereich kosteneffizient Innovationen vorantreiben, denn der Elektrifizierungsdruck wird künftig weiter steigen.

Energieeffizienz, Batterieleistung, elektrische Systeme – Herausforderungen sind keine Mangelware

Die Entwicklung eines kostengünstigen, leichten und energieeffizienten Antriebsstrangs, der keine Einbußen bei Sicherheit, Reichweite, Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Komfort fordert, ist eine der wichtigsten technischen Herausforderungen für Automobilhersteller. Ingenieure investieren zudem stark in Batterie- und Brennstoffzellendesigns, die neue Materiale und chemische Prozesse nutzen, um die Leistungsabgabe und Speicherkapazität zu erhöhen und gleichzeitig die Ladezeit, Größe und das Gewicht zu reduzieren.

Neben der Konstruktion des Antriebsstrangs und der Entwicklung von Batterien stehen Automobilingenieure vor weiteren technischen Herausforderungen, die sich über das gesamte Fahrzeug erstrecken – von der Heizung und Kühlung über Infotainment-Systeme bis hin zu kritischen Funktionen wie Lenkung und Bremsung. Um sicherzustellen, dass all diese elektrischen Systeme nahtlos und sicher miteinander interagieren, müssen Ingenieure jede Zeile des Steuerungssoftwarecodes und jedes funktionale Sicherheitssystem berücksichtigen.

Technische Simulation ist die Lösung

All diese Aufgaben sind ohne den Einsatz von technischer Simulation nicht lösbar. Nur mit ihrer Hilfe können multiphysikalische, multifunktionale Leistungsprobleme schnell genug angegangen werden, um die ehrgeizigen Entwicklungsfristen und Nachhaltigkeitsziele der Unternehmen und Regierungen einzuhalten. Technische Simulation ist eine kostengünstige und risikoarme Lösung, die Entwicklungsteams in allen Bereichen der Elektrifizierung Unterstützung bietet. So stellt Simulation bereits in der frühen Entwicklungsphase sicher, dass alle Komponenten wie erwartet funktionieren, sobald sie als Gesamtsystem integriert werden. Wenn Simulation als Routinebestandteil in der Automobilentwicklung Einsatz findet, können Ingenieure selbst die komplexesten Probleme lösen – und schnell Innovationen auf den Markt bringen, die ihre Unternehmen als Marktführer positionieren.

Neue Elektrifizierungspower durch Simulation

Angesichts des Umfangs, der Tiefe und dem technischen Anspruch der Aufgaben, die mit der Elektrifizierung verbunden sind, ist es von entscheidender Bedeutung, dass Ingenieure über eine schnelle, robuste und flexible Methode verfügen, um die Herausforderungen wirklich zu verstehen und zu bewältigen. Gerade, wenn es sich um Aufgaben handelt, die bisher noch niemand lösen musste. Die Elektrifizierung hat das Potenzial, auf der ganzen Welt sauberere Energie zu erzeugen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu beenden, die Umwelt zu schützen und das Leben für Verbraucher einfacher und kostengünstiger zu gestalten. Mit diesen Vorteilen am Horizont sollte jede Technologie, die den Weg zur Elektrifizierung beschleunigen kann, von ganzem Herzen begrüßt und eingesetzt werden – nicht nur, aber gerade auch in der Automobilindustrie.

Autor: Frank Kaufmann, Director, Technical Account Management, Automotive, EMEA bei Ansys