Der Simulationsaufwand einer Design-Iteration bei der Entwicklung von Elektromotoren kann auf einfachen PC-Systemen leicht über 700 Stunden dauern. Der Automobil-konzern General Motors hat daher 16 ausgemusterte Desktop-PCs miteinander gekoppelt und so die Berechnungsgeschwindigkeit auf weniger als fünf Stunden reduziert. So ließen sich sowohl Time-to-Market-Zyklen verbessern als auch gleichzeitig die Qualität der Motoren verbessern.

Das in Ansys Maxwell berechnete Drehmoment-Profil liefert Entwicklern von Elektromotoren Informationen etwa zur mechanischen Belastung, Deformationen sowie Vibrationen. Bild: Ansys

Derzeit verfügt die Automobilindustrie noch über wenig Erfahrung mit der Optimierung des Designs von Motoren für Fahrzeuge mit Elektro- oder Hybridantrieb (EV/HEV). Daher müssen zur Optimierung der in Elektro- und Hybridfahrzeugen eingebauten speziellen Elektromotoren häufig Tausende oder gar Hunderttausende von Design-Iterationen ausgewertet werden. Hierbei spielt die elektromagnetische Simulation eine Schlüsselrolle. Bei dem US-amerikanische Automobilhersteller General Motors kommt für diese Aufgabe die Maxwell-Software von Ansys zum Einsatz: Die Lösung simuliert elektromagnetischer Felder, um das Drehmomentprofil des Motors zu berechnen, also das zeitliche Verhalten des Drehmomentes im Motorbetrieb und den erforderlichen elektrischen Widerstand zum Verlangsamen des Fahrzeugs im generatorischen Bremsbetrieb. Neben der Software setzt der Autohersteller die Produkte HFSS und Q3D Extractor des gleichen Anbieters ein, um mögliche elektromagnetisch bedingte Kompatibilitätsprobleme zu lösen.

Anhand der Simulationsergebnisse werden die Design-Basisparameter angepasst, um das bestmögliche Verhältnis zwischen der Motorleistung einerseits und Größe, Gewicht und Kosten des Motors sowie seinem Zusammenwirken mit anderen Systemen andererseits zu erzielen. Anfänglich führten die Entwickler die elektromagnetische Simulation des Antriebsmotors auf einem leistungsfähigen Single Core Desktop-Computer durch, der für jede Design-Iteration etwa 72 Stunden benötigte. Mit zunehmender Analysekomplexität stieg dieser Wert auf rund 720 Stunden und stellte die windowsbasierte IT-Infrastruktur des Unternehmens durch die entstehenden Wartezeiten auf eine harte Probe. Um die wichtigen Ergebnisse schneller verfügbar zu machen, experimentierten die Entwickler mit der Verwendung der Ansys Distributed Solve Option (DSO), um die parametrischen Analysen mit allen drei Simulationslösungen auf mehrere Rechner zu verteilen und damit die Extraktion, Charakterisierung und Optimierung des elektromagnetischen Modells zu beschleunigen. Ein Computer mit acht Kernen, großer Plattenkapazität und ausreichend Arbeitsspeicher erhöhte die Lösungsgeschwindigkeit um den Faktor 3,5. Das stellte zwar eine erhebliche Verbesserung dar, entsprach aber noch nicht dem angestrebten Ziel.

Das könnte Sie auch interessieren:

Märkte und Trends

Quartalszahlen
SAP steigert Umsatz, macht aber weniger Gewinn

Mit einer Umsatzsteigerung von 11% sowie einem Anstieg der Erlöse aus dem Cloudgeschäft um 40% hat SAP das 2. Quartal beendet. Der Gewinn des Walldorfer Softwarekonzerns ging im Vergleich zum Vorjahr jedoch zurück.‣ weiterlesen

Industrie 4.0 / IoT

Plattformstrategie statt Schnittstellen-Chaos
Prozesse, Produkte und Produktion neu gedacht

Produkte werden innovationsgetriebener, intelligenter, personalisierter - kleine Losgrößen sind die Folgen. Domänen wie Mechanik, Elektrik und Elektronik sowie Software und Automatisierung wachsen zusammen - smarte Produkte erfordern ein Umdenken bei Produktstrukturen und Prozessen, wie es im Whitepaper von Siemens dargestellt ist. Vor allem in der Produktion wird Flexibilität zum wichtigen Schlüssel, die Wertschöpfung zu optimieren.‣ weiterlesen

Produktionsmanagement

Mobile Software für Instandhalter
Kostenkontrolle und Dokumentation verbessern

Die Digitalisierung der Instandhaltung geht über IoT und vorausschauende Wartung hinaus. Mit mobiler, cloudbasierter Software können die eigenen Prozesse optimiert und die Qualität der Aufträge besser dokumentiert werden.‣ weiterlesen

Hardware und Infrastruktur

Daten erfassen und dokumentieren
Rückverfolgbarkeit gesichert

Seit 2001 setzt das Unternehmen Mondi in seinem Werk in Gronau auf Industrie-PCs von Noax. Mit ihnen stellt der Hersteller von Verpackungen und Hygieneartikeln eine zuverlässige Prozesssteuerung der gesamten Produktionskette sicher - samt Betriebsdatenerfassung und Dokumentation. Die daraus resultierende Rückverfolgbarkeit kommt dann auch dem Endkunden zu Gute.‣ weiterlesen

News

IT-Sicherheit
Mit künstlicher Intelligenz gegen Cyberattacken

Unternehmen erhöhen ihre Investitionen in KI-Systeme zum Schutz vor der nächsten Generation von Cyberangriffen. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie des Capgemini Research Institute. Demnach glauben rund zwei Drittel der Unternehmen, ohne KI nicht in der Lage zu sein, auf kritische Bedrohungen reagieren zu können. Befragt wurden 850 Führungskräfte unterschiedlicher Branchen. ‣ weiterlesen

Produktentwicklung

Engineering mit Multiphysik-Simulation
Ohne Experimente Banknoten zählen

Ingenieure und Physiker von Giesecke+Devrient Currency Technology entwickeln magnetische, optische und Ultraschallsensoren für modulare Banknotenbearbeitungssysteme. Da experimentelle Messungen kaum möglich sind, sichert eine Multiphysik-Simulation die Präzision der Sensorik ab.‣ weiterlesen