Maßgeschneiderte Linear-technik für jeden Zweck

Antriebstechnik S. 34

Mit virtueller Realität Materialflüsse planen

Digitale Fabrik S. 60

HPC-Trends: Cloud-Lösungen und Energieeffizienz

High Performance Computing S. 14

P R O M O T I O N

Desktop-3D-Drucker mit großer Materialvielfalt

N e u e P R O T O T y P I N g - Lö S u N g O b j e T 3 0 P R O

5/12 juni/juli ISSN 1618-002XEine Publikation der WIN-Verlag GmbH & Co. KG D: Euro 14,40 CH: SFr 24,50 A: Euro 14,90

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© 2012 Advanced Micro Devices, Inc. Alle Rechte vorbehalten. AMD, das AMD Pfeillogo, ATI, das ATI Logo, FirePro und deren Kombinationen sind Marken von Advanced Micro Devices, Inc. Alle anderen Markennamen, Produktnamen oder Marken gehören den jeweiligen Eigentümern.

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Diese praktische Orientierungshilfe enthält eine Auswahl an Tipps und Hinweisen zur Optimierung und Aufrüstung Ihrer aktuellen Windows® Workstation für mehr Leistung.

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Ingenieure und Industriedesigner sehen sich zunehmendem Druck ausgesetzt und verlangen daher nur die besten Werkzeuge für Design und Simulation ohne Kompromisse. AMD FirePro™ Grafikkarten für den professionellen Einsatz sind für SolidWorks® 2012 zertifiziert und machen anspruchsvolle Arbeitsabläufe zu einem hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnis möglich.

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Offene PLM-Systeme erwünscht

Liebe Leser,

nicht immer herrscht eitel Sonnenschein zwischen IT-Anbietern und ihren Anwen-dern. Dies ist auch im Bereich des Pro-duct Lifecycle Management (PLM) nicht anders. Nur allzu oft bemängelten PLM-Kunden in der Vergangenheit die fehlen-de Offenheit der angebotenen Lösun-gen, was ihnen in den letzten Jahren viel Zeit und Geld gekostet hat. Das Markt-angebot an IT-Lösungen für das Pro-duct Lifecycle Management ist nämlich groß, doch lassen sich diese Lösungen meist nicht innerhalb einer kurzen Zeit-spanne in die bestehende IT-Landschaft integieren. Aufgrund des hohen Kom-plexitätsgrades bewegen sich die IT-Pro-jektlaufzeiten in einem Zeitrahmen von mehreren Monaten bis mehreren Jahren, je nach Umfang. Dies überrascht mich nicht, schließlich sind meist vielzählige Standardlösungen, Anwendungen und Schnittstellen in ein PLM-Gesamtsystem einzubinden. Viele Industrieunterneh-men hängen deshalb „am Tropf“ der IT-Systemanbieter und hatten bisher nur wenig Möglichkeiten, aufgrund der man-gelnden Offenheit der PLM-Lösungen eine langfristige Business-Strategie zu entwickeln. Dies ist aber entscheidend für die erfolgreiche Zukunft eines Unter-nehmens. Schließlich ist die Wertschöp-fungskette in der Fertigungsindustrie zu-nehmend global verteilt und virtualisiert und die Hersteller – besonders in der Au-tomobilindustrie – sind bei der effizien-ten und innovativen Entwicklung ihrer neuen Modelle auf eine Vielzahl von ver-schiedenen und oft nicht durchgängigen IT-Systeme angewiesen.

Doch jetzt soll vieles besser werden. Denn mit dem „Codex of PLM Openess

(CPO)“ hat der ProSTEP iViP e.V. im März einen Kodex zur Schaffung eines gemein-samen Verständnisses von Offenheit bei IT-Systemen im PLM-Bereich vorgestellt. Mittlerweile unterstützen 22 global agie-rende Automobilhersteller und -zuliefe-rer sowie IT-Anbieter und IT-Integratoren das Vorhaben. Die Industrie erhofft sich von mehr Offenheit in den PLM-Anwen-dungen vor allem massive Zeit- und Kos-teneinsparungen.

Dass das Thema PLM-Offenheit viele PLM-Betroffene interessiert, zeigte sich auch auf dem ProSTEP-iViP-Symposium in Hamburg, das mit 460 Teilnehmern aus 13 Ländern und 27 Ausstellern einen neuen Besucherrekord aufstellen konnte. Anwender und Anbieter sind sich weitge-hend darüber einig, dass Standards und offene Systeme eine wesentliche Voraus-setzung für eine künftig erfolgreiche glo-bale Produktentwicklung sind.

Allerdings muss nach der Absichtser-klärung der Codex, der auf einer freiwil-ligen Selbstverpflichtung basiert, jetzt auch mit Leben erfüllt werden. Nur so lässt sich das erarbeitete einheitliche Grundverständnis zum Thema Offenheit von IT-Systemen im PLM-Kontext auch erfolgreich umsetzen. Ein Erfolg wäre der ganzen PLM-Anwenderschaft jeden-falls zu wünschen. Schließlich sind effi-ziente und beherrschbare Prozesse für Unternehmen auch in Zukunft immens wichtig. Mehr über den „Codex of PLM Openess“ lesen Sie ab Seite 52.

Ihr

Rainer Trummer, Chefredakteurrt@win-verlag.de

3Editorial

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4 Inhalt

Product Lifecycle Management

Studie von Roland Berger Strategy Consultants zum Einsatz von Produktbaukästen: Komplexität der Systeme und unterschiedliche Kunden- anforderungen als Herausforderung 48

ProSTEP iViP: Initiative zur Schaffung eines gemeinsamen Verständnisses von Offenheit bei IT-Systemen im Product Lifecycle Management vorgestellt. 52

Produktdatenmanagement mecha- tronischer Produkte: MCAD/ECAD- Entwicklungsprozess mit PTC-Lösungen 54

Management

Vermittlungsportal von hoch- qualifizierten Führungskräften im Ruhestand: ASE Automotive Senior Experts im Interview 56

Special

Digitale Fabrik: bei der Planung von Materialflüssen mit der virtuellen Realität arbeitet die Volkswagen AG mit dem Fraunhofer IFF zusammen. 60

Schnellere Inbetriebnahme von Produktionsanlagen: Materialfluss- absicherung durch Simulation instationärer Prozesse. 64

Aktuell

Aktuelle Wirtschaftsmeldungen Menschen und Märkte 6

Neuer vielseitiger Desktop-3D- Drucker: Objet30 Pro 9

Aktuelle Technikmeldungen Trends und Technologien 10

Grafiklösungen: AMD-Grafikkarten beschleunigen PTC CREO PARAMETRIC 2.0 11

Veranstaltungskalender 12

Im Fokus

High Performance Computing

Networking im HPC-Bereich: 27. International Supercomputing Conference 14

Kompromisslose Grafik über das Netzwerk: Workstation-Grafiklösung ATI FirePro RG220 15

NVIDIA-Maximus-Technologie in der Praxis: Parametric Solutions Inc. 18

Direct Liquid Cooling: Mehr Energie- effizienz im Rechenzentrum 20

Linux-Windows-Migration: Crash-Simulation und FEM-Berechnung an der FH Aachen 22

Transtec erweitert HPC-Portfolio: besonders leise und kompakte High-End-Rechner fürs Büro 24

Automatisierung

Kabel- und Verbindungstechnik: Produkte von Lapp als 3D-CAD-Modell 25

Antriebstechnik: Mobile elektrische Antriebssysteme für Fahrzeuge 26

Auslegung mechatronischer Antriebssysteme: Systemgenauigkeiten optimieren und Überlastungsfaktoren nutzen mit cymex 3 von WITTENSTEIN alpha 28

Lineartechnik: Erhardt + Abt bestellt seine Normteile bei MISUMI Europa 32

Applikationsgerechte Sonder- lösungen: Rodriguez liefert maßge- schneiderte Lineareinheiten aus der eigenen Fertigung 34

Aufklärung und Bombenent- schärfung: Kleinstantriebe über- nehmen gefährliche Arbeit vor Ort 36

Vakuum-Technologie: KACO new energy nutzt Vakuum-Schlauchheber JumboErgo von Schmalz 38

Feldbustechnik: Überwachung und Zustandsanalyse von Profibus DP und PA 40

Industriekomponenten: Trends und Technologien 42

Simulation & Visualisierung

Rapid CFD ermöglicht schnelle Strömungssimulationen für die frühe konzeptionelle Designphase. 44

IM FOKUS: HPC – High Perfor-mance Computing. Ingenieure, Be-rechnungsspezialisten und Wissen-

schaftler sind stets auf der Suche nach innovativen Lösungen zur

Beschleunigung von Applikationen und zur Verkürzung von Rechen-

zeiten. Die immer komplexeren Be-rechnungsaufgaben verlangen nach

aktuellen HPC-Lösungen, die dafür genug Performance zur Verfügung

stellen. Dabei nehmen Grafikpro-zessoren (GPU) eine wichtige Rolle

ein. Denn GPUs sind nicht nur für die Bildberechnung und Grafikausgabe wichtig, sie verfügen auch über ein enormes Rechenpotenzial, das sich für Engineering und Berechnungs-aufgaben sinnvoll nutzen lässt. Ein wichtiger Trend beim High Perfor-

mance Computing ist aber auch die Energieeffizienz. Durch geeignete

Maßnahmen lässt sich der Energie-verbrauch von Supercomputern

spürbar senken und damit auch die Kosten verringern (Seite 14).

EDITORIAL 3

TITELBILD-HINWEIS 6

IMPRESSUM 61

VORSCHAU 66

DIGITAL ENGINEERING-Marktplatz 63

Titelthemen

Redaktionell erwähnte Firmen in dieser AusgabeAB Precision S. 36, AMD S. 11, 15, ASE Automotive Senior Experts S. 56, BMW Group S. 8, Bosch

Rexroth S. 42, Bull S. 20, ComputerKomplett ASCAD S. 10, CONTACT Software S. 8, Danfoss S. 42,

Dassault Systèmes S. 7, Eaton S. 43, Erhardt + Abt S. 32, EUCHNER S. 42, FAULHABER S. 36, FH Aachen

S. 22, Florida Atlantic University S. 15, Fraunhofer IFF S. 60, Fraunhofer IGD S. 44, Fraunhofer IWU S. 64,

Gemcom S. 7, GNS Systems S. 22, Indu-Sol S. 40, INNEO Solutions S. 54, J. Schmalz S. 38, Jetter S. 43,

KACO new energy S. 38, Lapp S. 25, Microsoft S. 8, MISUMI S. 32, Mitsubishi Electric S. 43, Modelon

S. 6, NATS S. 8, NVIDIA S. 18, VIZ S. 10, Objet S. 8, 9, Parametric Solutions S. 18, Premium AEROTEC

S. 34, ProSTEP iViP e.V. S. 52, Rodriguez S. 34, Roland Berger Strategy Consultants S. 48, SCHOTT

SYSTEME S. 10, Sensor-Technik Wiedemann S. 26, Siemens PLM Software S. 10, Solid System Team S. 7,

TPG S. 8, Transcat PLM S. 6, transtec S. 24, WITTENSTEIN alpha S. 28.

Ob Linearführungen, mobile elektrische Antriebssysteme, Vakuum-Schlauchheber, me-

chatronische Antriebssysteme, Feldbus-Überwachung oder Mi-niantriebslösungen – diese und

noch mehr Innovationen aus den Bereichen Automatisierung, An-triebstechnik, Verbindungstech-

nik, Pneumatik und Hydraulik sowie Elektrotechnik finden Sie

ab Seite 25.

Strömungssimulation (CFD): Eine neue Tragfläche entsteht am Computer. Ist ihr Auftrieb tatsächlich besser als bei den herkömmlichen? Eine Computersimulation kann hierüber Aufschluss geben. Konventionelle Simulationen liefern die gewünschten Ergebnisse gewöhnlich erst nach mehreren Stunden oder Tagen. Erst anschließend können Modifikatio-nen an der Geometrie vorgenommen werden, um die Eigen-schaften zu verbessern. Ein neues Verfahren präsentiert nun die ersten Simulationsergebnisse bereits in Echtzeit. Es nutzt die Prozessoren der Grafikkarten (Graphics Processing Unit – GPU) für die notwendigen Berechnungen (Seite 44).

5Inhalt

CIM DATABASE ist die erste Wahl für Unternehmen, um ihre CAD- und CAE-Systeme durch systematisches Produkt-

datenmanagement zu integrieren. CIM DATABASE bietet umfassende PLM-Funktionen und unterstützt die Entwicklung

im regional oder weltweit verteilten Standort- und Partnerverbund. Seine offene Architektur eignet sich hervorragend,

um die besonderen Anforderungen innovationsstarker Unternehmen abzubilden. www.contact.de/cimdatabase

PDM/PLM• Multi-CAD-Datenmanagement und PDM

• Enterprise PLM

• Zukunftssicher, offen, bewährt

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6 Aktuell Macher und Märkte

Johnson Controls setzt auf das PDM-System Team-center von Siemens PLM Software als Standard für die weltweite Zusammenarbeit und Prozessintegrati-on in der Produktentstehung. Die Software wird zum Unternehmensstandard für Zusammenarbeit und Pro-zessintegration in der gesamten globalen Produktent-stehung. Mit mehr als 200 Produktionsanlagen welt-weit gehört Johnson Controls zu den Top Ten der Automobilzulieferer und ist der branchenweit größte Lieferant von Sitzen. Das Unternehmen hat sich nach einer umfassenden Evaluierungsphase für Teamcenter entschieden, das weltweit am häufigsten eingesetzte PLM-System und das führende System in der globalen Automobilindustrie.

Roulunds Braking, einer der weltweit führenden Her-steller von Bremsprodukten für den Automobilbe-reich, nutzt Autodesk PLM 360, die Lösung von Auto-desk für das Produkt-Lebenszyklus-Management (PLM), als zentrales Informationssystem für den Aus-bau seiner Produkte. Roulunds verwaltet mit Autodesk PLM 360 weltweit sämtliche neue Produktentwick-lungsdaten. Etwa 50 Anwender haben so Zugriff auf die aktuellen Entwicklungszeitpläne und Änderungen. Anders als traditionelle PLM-Systeme ist Autodesk PLM 360 eine kostengünstigere, sofort verfügbare und Cloud-basierte PLM-Lösung. Die Software kann außer-dem einfach in bestehende Systeme integriert und da-ran angepasst werden.

Die Semperit AG optimiert die Entwicklung von Pro-dukten aus Elastomeren und Gummi mit MSC Soft-ware. Die österreichische Industriegruppe weitet die nichtlinearen Berechnungen mit der Simulationssoft-ware Marc aus und steigt auf das flexible Lizenzsystem MasterKey Plus um. Semperit nutzt Marc, um Material-verformungen zu untersuchen, Oberflächen zu opti-mieren und so die Bauteileigenschaften seiner Pro-dukte zu verbessern. Marc ist eine Lösung für die implizite nichtlineare FE-Analyse.

Die Universität Budapest hat den ersten ungarischen Satelliten, MASAT-1, an Bord der neuen europäischen Trägerrakete Vega ins All gebracht. Das Entwicklungs-tool Altium Designer hat entscheidend zur Entwick-lung dieses Projekts beigetragen. Der Bau des Satelli-ten ist ein Pilotprojekt, das in erster Linie zu Ausbildungszwecken dient, dabei aber ein techni-sches Experiment darstellt, dessen Ergebnisse eine wichtige Hilfestellung zum Bau künftiger anspruchs-vollerer Satelliten sein werden. Mit dem Premiereflug der neuen ESA-Trägerrakete „Vega“ hat der Satellit die Umlaufbahn erreicht und sendet seit dem 8. März Da-ten an die ungarische Bodenstation.

Die Räuchle GmbH & Co. KG hat PSIPENTA Software Systems mit der Einführung einer integrierten ERP- und MES-Lösung beauftragt. Nach einer intensiven Be-ratungsphase entschied sich Räuchle, Hersteller für Präzisionsdreh- und Kaltfließpressteile, für die umfas-sende PSI-Lösung. Neben der ERP-Suite PSIpenta/Au-tomotive und einem Projektmanagement für die Grob- und Mittelplanung werden ein integrierter Leitstand sowie eine mobile Lösung für die Feinplanung auf Werkstattebene eingeführt.

Im Einsatz

T R A n S C A T P L M u n D M O D E L O n K O O P E R I E R E n

unterstützung für Systems-Engineering-Projekte

Die Karlsruher Transcat PLM GmbH hat mit der Modelon GmbH einen Kooperati-onsvertrag geschlossen. Modelon such-te einen kompetenten Partner mit einer guten Marktpositionierung im Dassault-Umfeld. Transcat PLM hat seinerseits mit Modelon Spezial-Know-how und lang-jährige Erfahrung im Systems-Bereich an Bord geholt. Die Modelon GmbH ist seit 2009 Value Added Reseller von Das-sault Systèmes für Dymola in Deutsch-land, Österreich und der Schweiz und darüber hinaus Entwicklungspartner für die Modelica-Bibliotheken der Dymola-Produktlinie und bietet Entwicklungs-dienstleistungen an.

Transcat PLM hat somit einen Partner, der sich mit der Modellierung und Simulati-on komplexer Systeme auskennt. Beide Unternehmen agieren gemeinsam und können Kunden durchgängig bei der Herausforderung „Systems Engineering“ unterstützen – von Prozesslösungen wie etwa Anforderungsmanagement über den virtuellen Prototypen (DMU) bis hin zum funktionalen Prototypen (FMU) und der Systemsimulation. Praktische Erfah-rungen konnte Transcat PLM zusammen mit Modelon bereits über mehrere Mo-nate in einem Projekt eines großen deut-schen Engineering-Partners der Auto-mobilindustrie sammeln.

Systems Engineering mit CATIA V6.Bild: Transcat PLM

Titelbild: Objet

Objet Ltd., Anbieter von 3D-Drucksyste-men für Rapid Pro-totyping und gene-rative Verfahren, hat auf der diesjährigen RAPID-Messe in Atlanta den neuen Objet30 Pro vorge-

stellt, einen vielseitigen professionellen Desk-top-3D-Drucker für den hausinternen Einsatz.

Der Objet30 Pro wird als Prototyping-Lösung für Designer und Ingenieure positioniert, und zwar in Branchen wie Konsumgüter und Unter-haltungselektronik bis hin zum Medizinsektor und zu Design-Agenturen. Das Modell Objet30 Pro übernimmt den neuen Spitzenrang in der bereits bestehenden Desktop-3D-Druckerserie von Objet, die bei 16.900 Euro beginnt. Eine Besonderheit ist die branchenweit größte Ma-terialvielfalt für einen Desktop-3D-Drucker. Der

Anwender kann dabei aus sieben verschiede-nen Materialien auswählen: glasklar trans-parentem, hitzebeständigem, polypropylen-ähnlichen sowie vier festen und blickdichten Materialien. Solch ein Materialangebot gab es bisher nur für wesentlich größere 3D-Drucker.

Objet Ltd. ist ein führender Anbieter hochwerti-ger, kostengünstiger Inkjet-basierter 3D-Druck-systeme und Materialien. Die Lösungen von Objet eignen sich ideal für alle Unternehmen, die Produkte mithilfe von 3D-Software oder anderen 3D-Inhalten entwickeln und herstellen. Die Lösungen sind in vielen Branchen, zum Bei-spiel in der Medizin- und Dentaltechnik, in der Luftfahrt-, Automobil- und Konsumgüterindus-trie im Einsatz.

Objet GmbHAirport Boulevard B 210D-77836 RheinmünsterTel.: +49 (0) 72 29 / 77 72 0Fax: +49 (0) 72 29 / 77 72 99 0E-Mail: info@objet.comInternet: www.objet.de

Macher und Märkte

© 2012 Maplesoft, ein Bereich von Waterloo Maple Inc., 615 Kumpf Drive, Waterloo, ON, N2V1K8, Kanada. Bei Maplesoft und MapleSim handelt es sich jeweils um Warenzeichen von Waterloo Maple Inc.

Alle anderen Warenzeichen sind Eigentum ihrer jeweiligen Ihaber.

4High-Performance Physical Modeling and Simulation

Erfahren Sie unter www.maplesoft.com/demosim, warum Ingenieure aus der ganzen Welt sich auf MapleSim verlassen, wenn es um ihre

anspruchsvollsten Projekte geht.

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D A S S A u L T S y S T è M E S

Übernahme von Gemcom Software International: 3D im Bergbau

Dassault Systèmes, Anbieter von 3D-Design, dreidimensi-onalen Prototypen und Pro-duct-Lifecycle-Management-Lösungen (PLM), will Gemcom Software International (Gem-com), ein Unternehmen mit Fokus auf geologischer Mo-dellierung und Simulation für die Bergbauindustrie, für rund 360 Millionen US-Dollar über-nehmen.

„Mit der Übernahme von Gemcom beabsichtigen wir, in Verbindung mit den Mög-lichkeiten unserer 3D-Experi-ence-Plattform unseren Pla-neten zu modellieren und zu simulieren. Dadurch möchten wir die Qualität von Vorhersa-gen, Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit bei der Förde-rung von Bodenschätzen und

darüber hinaus verbessern“, sagte Bernard Charlès, Präsi-dent und CEO von Dassault Systèmes. „Um dieses ehrgei-zige Ziel zu unterstreichen, haben wir eine neue Mar-ke eingeführt: GEOVIA.“ Rick Moignard, Präsident und CEO von Gemcom, wird nach dem Abschluss der Übernahme von Gemcom CEO der neuen Marke GEOVIA werden.

Der wichtigste Anwender von Gemcom-Software ist die heute rasch wachsende Berg-bauindustrie. Weltweit sind mehr als 5.500 Bergbaube-triebe aktiv, hinzu kommen etwa 15.000 Bergbauprojek-te. Unabhängige Analysten erwarten für die nächste Zeit zweistellige Zuwachsraten im Markt für Bergbausoftware.

S O L I D S y S T E M T E A M

Innovationspreis-IT für ERP-Software „ulysses“

Die Solid System Team GmbH aus Nittendorf/Regensburg wird für die ERP-Software „Ulysses“ mit dem Innovati-onspreis-IT ausgezeichnet. Die Initiative Mittelstand prä-miert mit dem Innovations-preis-IT Firmen mit innovati-ven IT-Lösungen und hohem Nutzwert für den Mittel-stand. Das Besondere an der ERP-Software Ulysses ist die Fokussierung auf kleinere

und mittleren Unternehmen der Fertigungsindustrie, spe-ziell Metall-, Kunststoff- und holzverarbeitende Industrie, Anlagen-, Maschinen- und Werkzeugbau. Das ERP-Sys-tem zeichnet sich durch sei-nen modularen Aufbau aus. Durch den VDMA wird be-stätigt, dass Ulysses ERP im Wettbewerbsvergleich die geringsten Kosten im laufen-den Betrieb hat.

Dassault Sys-tèmes will Gem-com Software International, ei-nen Anbieter von Software für die Bergbauindust-rie, übernehmen.Bild: Dassault Systèmes

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8 Aktuell Macher und Märkte

Übersichtliche GestaltungAuf der Startseite finden Sie die Top-News sowie die The-men-Rubriken, in denen die Meldungen und Beiträge – zur besseren Übersichtlichkeit – einsortiert werden. Dies sind CAD/CAM/Design, PDM & PLM, Simulation, Visualisierung & VR, Digitale Fabrik, Rapid Prototyping, Hardware, Dienstleis-tungen, Antriebstechnik, Automatisierung, Elektrotechnik, Fluidtechnik, Konstruktionselemente, Verbindungstechnik und Werkstoffe.

Neuer HTML-NewsletterIn unserem neuen, wöchentlichen HTML-Newsletter präsentiert Ihnen die Redaktion des DIGITAL ENGINEERING Magazins die interes-santesten News aus den Bereichen CAD, CAM, PLM, Hardware, Veranstaltungen, Forschung, Konstruktionskomponenten und Werk-stoffe. Unter der Rubrik „Newsletter“ können Sie den News letter schnell und unkompliziert abonnieren.

D I G I T A L E N G I N E E R I N G M A G A z I N O N L I N E

C O n T A C T S O F T w A R E

BMw setzt FCM-Modul „Section Master“ einDie BMW Group hat sich nach einer ausführli-chen Erprobungsphase für den „Section Mas-ter“ von CONTACT Software entschieden. Die Software wird als CATIA Add-On für die Ge-nerierung von Schnitten in hoher Qualität vor allem in der Gesamtfahrzeug- und Karosserie-Entwicklung eingesetzt. Das Modul ist ein inte-graler Bestandteil des Fast Concept Modelling Toolset (FCM) von CONTACT Software.

Die Fast-Concept-Modelling-Suite versetzt Unternehmen in die Lage, schneller von der ersten Produktidee zu einem funktional ab-gesicherten Konzept zu gelangen und so den Übergang in die Serienentwicklung reibungs-los zu gestalten. Informationen aus Schnitten beziehungsweise die Schnitte selber haben

im Produktentstehungsprozess eine besonde-re Bedeutung. Mit dem „Section Master“ nutzt BMW nun eine Lösung, die als Schnittstelle zwischen 3D- und 2D-Packaging fungiert.

Im Unterschied zum nativen CATIA Sket-cher liefert die Software von CONTACT unmit-telbar bearbeit- und manipulierbare Schnitte in hoher Qualität, auch wenn Neutralformate wie beispielsweise CGR oder STEP im Modell enthalten sind. Die bei den Schnitten entste-henden Polygonzüge sind ohne Einschrän-kungen für Folgekonstruktionen in CATIA nutzbar. Dadurch lassen sich Designentschei-dungen wie auch Variantenerstellung und -vergleich deutlich beschleunigen und signi-fikant Kosten einsparen.

S T R A T A S y S u n D O B j E T w O L L E n F u S I O n I E R E n

Marktführer im „Direct Digital Manufacturing“

Stratasys, ein Hersteller von 3D-Druckern und Produktionssystemen für Prototyping und Ferti-gungsanwendungen, und Objet Ltd., ein Anbie-

ter von 3D-Druckern für das Rapid Prototyping, haben eine Fusionsvereinbarung getroffen. Die Transaktion soll das neue Unternehmen als Marktführer im schnell wachsenden Markt des 3D-Drucks und des so genannten „Direct Digital Manufacturing“ positionieren – der Fertigung von Kunststoffteilen in Schichtbauweise direkt aus 3D-CAD-Daten. Der Wert des Unternehmens nach dem Zusammenschluss wird auf etwa 1,4 Milliarden US-Dollar geschätzt.

Das Unternehmen wird unter der Firmierung Stratasys Ltd. weitergeführt. Es wird zwei Haupt-quartiere in Eden Prairie, Minnesota, und Reho-vot, Israel, haben. Die Transaktion soll im dritten Quartal 2012 abgeschlossen sein.

Direct Digital Manu-facturing mit Stra-tasys: 3D-Drucker uPrint (rechts) und Wascheinheit zum Entfernen der Stütz-konstruktion. Im Vordergrund rechts produzierte farbige Teile, in der Mitte Rollen mit dem zu verarbeitenden ABS-Kunststofffaden.

T P G T H E P R O j E C T G R O u P

Microsoft Project Server 2010 mit SAP bei Aerospace-DienstleisterNATS, Anbieter von Luftver-kehrskontroll-Management im Vereinigten Königreich, hat sich jetzt für die Imple-mentierung einer unter-nehmensweiten Projektma-nagement-Umgebung auf Basis des Microsoft Project Server 2010 und SharePoint entschieden. Die ebenfalls geplante Verzahnung mit SAP läuft über TPG PSLink: Das Schnittstellen-Produkt von TPG The Project Group hält im Hintergrund relevan-te Projektdaten zwischen den Systemen automatisch synchron. NATS will die Projektmanagement-Um-gebung für umfangreiche Großprojekte einsetzen.

Für die Implementierung holte sich NATS die Experten aus der britischen Niederlas-sung von TPG The Project Group ins Boot. Der Grund: TPG begleitete bereits meh-rere Kunden aus dem briti-schen Aerospace-Sektor er-folgreich bei der Einführung von Microsoft-Project-Ser-ver-Systemen mit SAP-Inte-gration.

den. Die Objet30 Pro ist die perfekte Kombination eines professionellen, viel-fältigen 3D-Druckers für den internen Gebrauch und zu einem attraktiven Preis“, fasst Reis zusammen. r t

Neuer 3D-Drucker

Der Objet30 Pro wird als Prototyping-Lösung für Designer und Ingenieure positioniert, und zwar in Branchen

wie Konsumgüter und Unterhaltungs-elektronik bis hin zum Medizinsektor und zu Design-Agenturen.

Er übernimmt den neuen Spitzenrang in der bereits bestehenden Desktop-3D-Druckerserie von Objet, die bei 16.900 Euro beginnt. Mit seiner kompakten Grö-ße, professionellen 28 Mikron Druckquali-tät und großen Materialvielfalt lassen sich mit dem Objet30 Pro Prototypen mit funk-tionellen Eigenschaften herstellen. Der Anwender kann dabei die folgenden sie-ben verschiedene Materialien auswählen:• Objets glasklar transparentes Material

(Objet VeroClear) für die Simulation von PMMA/Glas

• Objets hitzebeständiges Material für statische Funktionstests der Hitzebe-ständigkeit

• Objets polypropylen-ähnliches Material (Objet DurusWhite) für polypropylen-ähnliche Anwendungen wie Schnapp-verschlüsse

• Vier feste, blickdichte Materialien für die Nachbildung von Standardkunststoffen (Objet Vero-Familie in schwarz, weiß, grau und blau).

„Der Objet30 Pro ist die jüngste Entwick-lung bei Desktop 3D-Druckern, speziell für professionelle Anwender“, meint Ob-jets CEO, David Reis. „Dieser Desktop 3D-Drucker liefert eine hervorragende Druckqualität mit sieben Materialien, die bisher nur für wesentlich größere, hoch-wertige 3D-Drucker zur Verfügung stan-

V I E L S E I T I G E R O B J E T 3 0 P R O

Große MaterialvielfaltObjet Ltd., Anbieter von 3D-Drucksystemen für Rapid Prototyping und

generative Verfahren, hat auf der diesjährigen RAPID Messe in Atlanta

den neuen Objet30 Pro vorgestellt, einen vielseitigen professionellen

Desktop-3D-Drucker für den hausinternen Einsatz. Das Gerät verarbei-

tet sieben verschiedene Materialien, zu denen zum ersten Mal bei ei-

nem Desktop-System auch glasklar transparentes und hitzebeständi-

ges Material gehören.

Absolutmessung linear oder rotativ■ Berührungslos und völlig verschleiß- und wartungsfrei■ Extrem robust und hochpräzise■ Flexible Dimensionierung von Messlängen und Durchmessern■ Einfaches Handling durch große Montagetoleranzen

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Desktop-3D-Drucker Objet30-Pro• Prototyping-Lösung für Designer und Ingenieure

• ideal für Konsumgüter, Unterhaltungselektronik, medizinische Geräte und Design-Agenturen

• bietet die Genauigkeit und Vielseitigkeit eines High-End-Rapid-Prototyping-Druckers in kompak-ter Größe

• sieben verschiedene Materialien: weltweit der ein-zige Desktop 3D-Drucker mit glasklar transparen-tem, hitzebeständigem, polypropylen-ähnlichen sowie vier festen und blickdichten Materialien

• basierend auf Objets Inkjet-3D-Druck technologie eignet sich der Objet30 Pro Desktop 3D-Drucker sehr gut für Büroumgebungen mit geräuschar-mem Betrieb und REACH-konformen Materialkar-tuschen, die sich leicht austauschen lassen

• das Objet30-Pro-Desktop-System bietet eine 300 x 200 x 150 Millimeter große Bauplattform, die für den Druck von Modellen in verschiedenen Größen und Formen beziehungsweise von mehreren Modellen gleichzeitig auf derselben Bauplattform geeignet ist

• die erweiterte Materialvielfalt des Objet30 Pro ist als Upgrade für Bestandskunden mit dem Objet30- oder dem Objet-Alaris30-Desktop verfügbar

Anwender können den Objet30 Pro

mit sieben verschiede-

nen Materiali-en betreiben.

Bild: Objet

9Aktuell

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10 Aktuell Trends und Technologien

S I E M E n S P L M S O F T w A R E

Bessere Entscheidungsfindung mit Teamcenter 9 Siemens PLM Software stellte auf der Hannover Messe seine neue Version des PLM-Systems Teamcenter vor. Teamcen-ter 9 bietet über das gesamte Portfolio hinweg neue Lösungen und Erweiterun-gen, die die HD-PLM-Vision von Siemens PLM Software weiter umsetzen. Durch sie können Unternehmen fundierte Ent-scheidungen treffen und zeitgleich Effizi-enz und Sicherheit deutlich erhöhen.

Teamcenter hilft Firmen, zunehmend komplexere Produkte auf den Markt zu bringen – bei gleichzeitiger Steigerung der Produktivität und Verschlankung globaler Unternehmensprozesse. Team-center 9 verfügt über eine neue Lösung für Systems Engineering und vertieft die Integration in der gesamten vereinheit-lichten Architektur. Unternehmen sind

dadurch in der Lage, fundierte Entschei-dungen zu treffen und erhalten tieferen Einblick in deren Auswirkungen.

Die neue Systems-Engineering-Lö-sung in Teamcenter verfolgt einen ganz-heitlichen Ansatz beim Systems Enginee-ring und Anforderungsmanagement. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen für Systems Engineering, bei denen se-parate Werkzeuge für Systemmodellie-rung sowie für die Dokumentation von Schnittstellen und Anforderungen ein-gesetzt werden, ermöglicht Teamcenter einen stärker integrierten, systemgetrie-benen Ansatz bei der Produktentwick-lung. Dadurch entsteht eine einheitliche Systemansicht entlang der gesamten Wertschöpfungskette, die späte und teu-re Integrationsprobleme vermeiden.

Die verbesserte Einbindung des Con-tent Management bei Teamcenter 9 macht es möglich, die Dokumentation parallel zum Konstruktionsprozess zu erstellen. So werden Änderungen dann weitergegeben, wenn sie auftreten und ihr Einfluss sorgt für eine effizientere Dokumentation.

C O M P u T E R K O M P L E T T A S C A D u n D n V I Z

Virtual-Reality-Daten in Teamcenter verwalten

Produktentscheidungen wer-den immer häufiger mit digi-talen Prototypen getroffen, um die Produktentstehungs- und Vermarktungsprozesse zu verkürzen. Hierfür ist die fotorealistische Visualisierung der virtuellen Prototypen ent-scheidend, besonders in der Designphase und bei der Pro-duktvermarktung im Internet. TC-Reality 2.0 von Computer-Komplett ASCAD und nVIZ ist die erste Lösung zur Verwal-tung sämtlicher Virtual Reali-ty-Daten in Teamcenter, dem PLM-System von Siemens Industry Software.

Für sichere und effiziente Prozesse müssen die virtuel-len Modelle in jeder Phase des Produktlebenszyklus auf dem aktuellen Entwicklungsstand vollständig verfügbar sein. Dies lässt sich nur realisieren durch eine vollständige Inte-gration der virtuellen Prototy-pen in den Product-Lifecycle-Management-(PLM-)Prozess des Unternehmens.

TC-Reality bietet ein er-weitertes Teamcenter-Daten-modell zur Verwaltung aller VR-spezifischen Daten wie Materialshader, Lichter, Ka-meras, virtuelle Szenen usw.

Mit TC-Reality 2.0 wird die Synchro-nisierung der Ent-wick lungsdaten und der Virtual-R e a l i t y - A nw e n -dungen zu jedem Zeitpunkt des Pro-duktlebenszyklus sichergestellt.

S C H O T T S y S T E M E

Durchgängig-keit beim Draht-erodierenDer CAD/CAM-Hersteller SCHOTT SYSTEME zeigt in sei-nem neuesten Web-Video die nahtlose Integration seines CAM-Moduls Drahterodie-ren in die CAD/CAM-Syste-mumgebung von Pictures by PC. Mit Hilfe der 2D- und 3D-CAD-Funktionen können Fer-tigungsbetriebe die Schneid-konturen mit Pictures by PC selbst erstellen und modifi-zieren oder auch per DXF-, SAT-, STEP- oder IGES-Format vom CAD-System ihrer Auf-traggeber übernehmen.

Bei importierten 3D-Volu-mendaten werden mit der Feature-Erkennung die Tei-legeometrie analysiert und die zu bearbeitenden Kon-turen automatisch erzeugt. Innerhalb kürzester Zeit las-sen sich so über die Auswahl vordefinierter Technologie-Folgen komplette Bearbei-tungen für das Drahtschnei-

den generieren, simulieren und an die Maschine über-geben. Der Anwender kann jederzeit technologische Pa-rameter ändern, etwa Draht-stärke, Aufmaß, Schnittge-schwindigkeit, konische oder ISO-Radien und An- und Ab-fahrstrategien. Spezifische Schnittfolgen mit optimier-ten Wiederholungen lassen sich als individuelle Bearbei-tungsfolgen speichern und später auf andere ähnliche Konturen übertragen. Neben der kosteneffizienten NC-Pro-grammierung profitiert der Kunde vom Support ohne laufende Kosten und den kostenlos im Standard ent-haltenen Postprozessoren.

Die verbesserte Einbindung des Content Management bei Teamcenter 9 macht es möglich, die Dokumentation parallel zum Konstruktionsprozess zu erstellen.Bild: Siemens PLM Software

CAD-Software und Virtual-Reality-Software greifen auf ein-heitliche Daten im PLM-Backbone zu und nutzen gemein-sam die PLM-Kerntechnologie wie Änderungsmanage-ment, Workflows und Zugriffsrechte. Bild: ComputerKomplett

Nahtlose Integration des CAM-Moduls Drahterodieren in die CAD/CAM-Systemumgebung von Pictures by PC.Bild: SCHOTT SYSTEME

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11Aktuellgrafiklösung

AMD arbeitet mit PTC zusammen. Das verbesserte Zusammenspiel von Gra-fiklösungen und Software resultiert

in einer neunmal höheren Leistung bei der hardwarebeschleunigten 3D-Trans-parenz in PTC Creo Parametric 2.0. sowie einer vierfachen Steigerung von 3D-Bild-frequenz und Interaktivität beim Shading. Darüber hinaus ermöglicht der AMD-Ca-talyst-Pro-Treiber verschiedene Verbesse-rungen für den Creo-Anwender über alle Preissegmente hinweg.

„Die neuesten professionellen AMD-FirePro-Grafikkarten und Treiber sind ganz speziell entwickelt worden, damit die Anwender von PTC Creo Parametric 2.0 produktiver arbeiten können“, sagt Antoine Reymond, Senior Strategic Alli-ance Manager, Workstation Graphics, bei AMD. „Konstrukteure verlassen sich auf Software- und Hardware-Werkzeuge, um ihren Workflow zu optimieren und ohne Leistungsengpässe zu arbeiten. Unsere Zusammenarbeit mit PTC hilft sicherzu-stellen, dass Konstrukteure, die mit pro-fessionellen AMD-FirePro-Grafikkarten arbeiten, einen erheblichen Leistungs-schub verspüren werden mit dem Ergeb-nis höherer Produktivität und intuitiverer Umsetzung von Ideen.“

AMD und PTC haben gemeinsam so-wohl einen sehr schnellen, GPU-beschleu-nigten 3D-Transparenzmodus für Creo Pa-rametric 2.0 als auch GPU-beschleunigte OpenGL-Funktionen entwickelt, die dem Creo-Anwender Verbesserungen bei der kontinuierlichen 3D-Interaktivität bereit-stellen. Für die Konstrukteure, die PTC Creo Parametric 2.0 einsetzen, bedeuten diese Innovationen effektivere Entschei-dungsprozesse, effizientere Arbeitsabläu-fe und eine verbesserte Wahrnehmung

des gesamten Konstruktionsprozesses. „PTC und das AMD-FirePro-Team ha-ben zusammengearbeitet, um die Gra-fikleistung und den Workflow mit Creo zu verbessern. Das unterstützt die Kon-strukteure, Produkte zu erfinden, zu ent-wickeln und zu liefern, die den Bedürfnis-sen der Kunden entgegenkommen“, sagt Brian Thompson, Vice President, MCAD Product Management bei PTC. „Die neu-en leistungsorientierten Verbesserun-gen in Creo Parametric 2.0 umfassen die GPU-beschleunigte Transparenz und die 3D-Viewport-Funktionalität. Die leis-tungsoptimierten professionellen AMD-FirePro-Grafikkarten und die Treiber hel-fen den Anwendern, die Möglichkeiten von Creo 2.0 auszureizen.“

Für den Anwender von PTC Creo Para-metric 2.0 ergeben sich durch den Ein-satz der FirePro-Grafiklösungen folgende Vorteile:• Hardwarebeschleunigtes Transparenz-

Rendering (OIT): Steigert die 3D-Inter-aktivität (Frame-Raten) um bis zu 900 Prozent, während die „pixelgenaue“ Tie-fensortierung für die visuelle Darstel-lung von Baugruppenkomponenten im Kontext der umgebenden Geometrie gewährleistet ist.

• Verbesserte hardwarebeschleunigte 3D-Interaktivität (VBO): Verbesserte Performanz beim kontinuierlichen 3D-Rendering ermöglicht bei komplexen Datensätzen und Arbeitsabläufen die Erhöhung von 3D-Bildwiederholfre-quenz und -Interaktivität um das Vierfa-che und mehr.

• AMD-GeometryBoost-Technologie: Sorgt für die doppelte Rohgeometrie-leistung bei der Arbeit mit größeren Da-tensätzen höherer Komplexität, sogar wenn mäßig komplexe Datensätze und Modelle komplexer werden.

• AMD-Eyefinity-Technologie: Einfacher und flexibler Einsatz von bis zu sechs Monitoren gleichzeitig mit einer einzi-gen AMD-FirePro-Grafikkarte erlaubt ef-fizienteres Multitasking und mehr Flexi-bilität in den Arbeitsabläufen. r t

Anmerkung:[1] Um bis 900 Prozent: Basiert auf dem Vergleich von Creo 2.0 „OIT“-Modus (30,9 Frames/s) mit dem „gemischten“ Transparenzmodus in Wildfire 5.0 (3,0 Frames/s) mit dem internen Benchmark „AMD_FP_Creo_Fraps_Bench“ mit einem Datensatz von AMD im Shading-Modus. Konfiguration: Dell T3500, Intel Xeon W3690 3,47 GHz 6-Core, 12 GByte Arbeitsspeicher, AMD FirePro V7900, Windows 7 x64, Auflösung 1.920 x 1.200 Bildpunkte; Treiber: AMD Catalyst Pro 8.911.3.3. FP-22

A M D - G R A F I K K A R T E N B E S C H L E U N I G E N P T C C R E O P A R A M E T R I C 2 . 0

Ein Doppel macht TempoDie AMD-Fire-Pro-Grafikkarten unterstützen bisher als einzige Grafiklösungen auf dem Markt die neue

GPU-beschleunigte Transparenzfunktion in PTC Creo Parametric 2.0. Somit profitiert der Anwender von

einer erheblichen Beschleunigung des Workflows [1]. Das ist aber nur eine der Verbesserungen, die durch

das zusammenspiel von Grafikkarte, Treibersoftware und Konstruktionsanwendung erzielt werden konnte.

Render-Ergebnis ohne hardwarebeschleu-nigtes Transparenz-Rendering (OIT). Die Tiefe der Sitze ist unkorrekt dargestellt.

Render-Ergebnis mit hardwarebeschleu-nigtem Transparenz-Rendering (OIT). Bilder: AMD

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12 Aktuell Veranstaltungskalender

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Schwindt CAD/CAM-Technologie GmbHCallenberger Str. 896450 CoburgTel.: 0 95 61 - 55 60-0Fax: 0 95 61 - 55 60-10E-Mail: info@schwindt.euInternet: www.schwindt.eu

Ihr Dienstleister für CATIA und PLM

Hier die nächsten CATIA Kurse:CATIA V5 FlächenkurseCATIA V5 BasiskursCATIA V5 Part Design Expert

Kostenlose CATIA Thementage:Engineering Prozesse mit V6

Aktuelle Termine undOrte finden Sie unterwww.schwindt.eu

oder auf Anfrage unterFreecall: 0800-CATIAV6

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DriveConcepts GmbH Wettiner Platz 1001067 DresdenTel.: +49 (0)351 / 4858-310Fax: +49 (0)351 / 4858-400contact@driveconcepts.comwww.driveconcepts.com

Mit unserer aktuellen Software MDESIGN 2012 bietet Drive-Concepts das vollständige Paket zur Auslegung, Nachrechnung und Optimierung von Getrieben, Lager und Wellen bis hin zur Lastverteilungsberechnung der Verzahnungen. Nie war die Berechnung ganzer Getriebe einfacher!

Im Rahmen des TEDATA Wissensupdate veranstaltet Drive-Concepts in 2012 die bewährten Kurse zur Getriebe-, Wellen- und Schraubenberechnung. Weiterhin werden spezielle Kurse zu Windenergieanlagen und Verzahnungsberechnung angeboten.

13.6. Verzahnung nach Norm 14.6. Windturbinen Knowhow 15.6. MDESIGN author 19.6. Schraubenberechnung 20.6. Wellenberechnung 21./22.6. Getriebeberechnung

Infos & Anmeldung: www.driveconcepts.com/event.html

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Transcat PLM GmbH Am Sandfeld 11c76149 KarlsruheTel.: +49 7 21 - 9 70 43 - 0Fax: +49 7 21 - 9 70 43 - 9 71events@transcat-plm.comwww.transcat-plm.com

25 Jahre Transcat: Innovation, Nachhaltigkeit, zuverlässigkeitAnlässlich des Jubiläums lädt Transcat zu der Veranstaltungsrei-he „Open House Day“ ein. Sie werden über die aktuellen Trends im Product-Lifecycle-Management informiert. •28.06.2012 in Dortmund •13.09.2012 in Hannover •25.09.2012 in StuttgartNähere Information: www.transcat-plm.com/openhouse

Kostenlose, kursergänzende Webtrainings für V5- und V6-Grundkurse Infos/Anmeldung: www.transcat-plm.com/kurse

SIMULIA Roadshow: Juni 2012 in Köln, Hannover, Frankfurt, Stuttgart, Mün-chen, Dortmundkostenfreie Webseminare zu wichtigen Themen rund um V6, CATIA, ENOVIA, SIMULIA, 3DVIA ComposerInfos und Anmeldung unter www.transcat-plm.com/vera

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CADFEM GmbHAnSyS Competence Center FEMMarktplatz 285567 Grafing b. MünchenTel.: +49 (0)8092-7005-0Fax: +49 (0)8092-7005-77E-Mail: info@cadfem.deInternet: www.cadfem.de

Technische Informationstage ANSYS Strukturmechanik statisch/dynamisch – linear/nichtlinear – implizit/explizit Von Ingenieur zu Ingenieur und anhand von Beispielen aus der Praxis vermitteln die Veranstaltungen einen technischen Überblick über die Simulationsmöglichkeiten des Programms ANSYS in verschiedenen strukturmechanischen Anwendungs-bereichen.Die Teilnahme ist kostenfrei.www.cadfem.de/strukturmechanik

• 14.06.12 in Wels (A)• 26.06.12 in Dortmund• 27.06.12 in Biberach• 19.07.12 in München• 28.08.12 in Frankfurt• 30.08.12 in Berlin

Weitere Termine und Themen:www.cadfem.de/infotage

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H Comsol Multiphysics GmbHBerliner Straße 437073 Göttingen Tel.: +49-(0)551-99721-0Fax: +49-(0)551-99721-29E-Mail: info@comsol.deInternet: www.comsol.de

COMSOL Multiphysics ist ein Werkzeug für virtuelle Produktent-wicklung basierend auf der Finite-Elemente-Methode. In unseren Veranstaltungen erlernen Sie verschiedene Modellierungstech-niken und erstellen selbständig Simulationsmodelle. Wir zeigen Ihnen, wie Sie COMSOL Multiphysics effektiv und produktiv für Ihr eigenes Aufgabengebiet einsetzen können. Im Mittelpunkt stehen die vielfältigen Möglichkeiten, physikalische Phänomene miteinander zu koppeln.

Die Teilnahme an unseren Workshops ist kostenfrei.

COMSOL Multiphysik Workshops: www.comsol.de/events

Trainingskurse: www.comsol.de/training

Anwenderkonferenz: www.comsol.de/ conference2012/europe

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SPI GmbHKurt-Fischer-Straße 30a22926 AhrensburgTel.: 04102 / 70 60E-Mail: info@spi.deInternet: www.spi.de

AfterWorks Seminarreihe der SPI GmbHJahrelange Erfahrung mit SolidWorks, mit Konstruktionsprü-fungs- und Analysetools, Datenmanagementlösungen und Technischer Dokumentation machen uns zum Experten bei der Beratung und Auswahl Ihrer Lösung. Unsere AfterWorks Se-minarreihe wendet sich an Entscheider und zeigt neue Wege und Lösungsansätze. Die ca. 2stündigen Termine in unseren Niederlassungen beginnen jeweils um 17:00 Uhr. Details und Anmeldung per Telefon oder unter www.spi.de/de/1077/afterworks

AfterWorks05.06.2012 in Greifswald Prozesskette Blech – von der Idee bis zum fertigen Teil06.06.2012 in Ahrensburg Produktdesign – Verkaufen durch gutes Design13.06.2012 in Münster Cloud Computing und Risi-komanagement für KMU

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CFturbo® Software & Engineering GmbHUnterer Kreuzweg 101097 DresdenTel.: 0351 / 40 79 04 - 79Fax: 0351 / 40 79 04 - 80E-Mail: info@cfturbo.deInternet: www.cfturbo.de

Die CFturbo® Software & Engineering GmbH ist ein Dienst-leistungs- und Softwareunternehmen mit Hauptsitz in Dresden und einem Büro in München. Tätigkeitsschwerpunkte sind CAE-Berechnungs- und Entwicklungsdienstleistungen auf dem Gebiet der Turbomaschinen. Dazu gehören Auslegung, Entwurf, Simu-lation - insbesondere CFD und FEM, Optimierung, Prototypen-bau und Konstruktion von Turboladern, Turbinen, Verdichtern, Ventilatoren, Gebläsen und Pumpen. Die Firma entwickelt und vermarktet das Turbomaschinen-Entwurfsprogramm CFturbo® und führt kundenspezifische Softwareentwicklungen durch.

CFturbo®-Schulungen13.06.2012, Dresden11.07.2012, Dresden15.08.2012, Dresden12.09.2012, Dresden10.10.2012, Dresden

http://www.cfturbo.de/ training.html

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GOM - Gesellschaft für Optische Messtechnik mbHMittelweg 7-8 38106 BraunschweigTel.: +49 531 39029 0Fax: +49 531 39029 15 E-Mail: info@gom.comInternet: www.gom.com

GOM Inspect Einführungsseminare Netzbearbeitung und Inspektion von 3D-PunktwolkenDie kostenlose GOM Inspect Software eröffnet den freien Zugang zur 3D Datenbearbeitung für alle. Anwender aus den Bereichen RP, CAD/CAM, CAE und CAQ erlernen in diesem Seminar den Umgang mit GOM Inspect. Die eintägigen GOM Inspect Einführungsseminare bieten praktische Übungen zu Datenimport, Netzbearbeitung, 3D-Inspektion, 2D-Inspektion, GD&T, Prüfberichte, Daten-Export, etc.

GOM Inspect Einführungsseminare Netzbearbeitung & Inspek- tion in Braunschweig

• 16.07.2012 • 24.09.2012 • 19.11.2012

www.gom.com/de/ 3d-software.html++

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+Wenn Sie in diesem Bereich eine Ihrer Veranstaltungen platzieren möchten, wenden Sie sich bitte an Frau Maike Gundermann, Tel. 0 63 41/3 89 10 21 (PLZ 46000-79999), Frau Martina Summer, Tel. 0 81 06/3 06-1 64 (PLZ 00000-45999, 80000-99999 + Ausland).

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13AktuellVeranstaltungskalender

PLZ Anbieter Firma/Anschrift Schwerpunkte Termine

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MSC.Software GmbHAm Moosfeld 13 81829 MünchenTel.: 089 / 431 987 0Fax: 089 / 436 17 16E-Mail: info.de@mscsoftware.comInternet: www.mscsoftware.com

MSC Software AnwendertreffenMSC Software lädt alle Anwender zu deutschsprachigen User Meetings für SimManager und Marc ein. Sie erwarten inter-essante Anwendervorträge und themenbezogene Diskussi-onsgruppen. Nutzen Sie diese Gelegenheit für den fachlichen Dialog und die Diskussion mit Referenten, Anwendern und Entwicklern.Mehr Informationen unter http://pages.mscsoftware.com/UserMeetings.html

SimManager User Meeting 9. Oktober 2012Marc User Meeting 10. - 11. Oktober 2012Veranstaltungsort: Hotel und Konferenzz. Dolce Andreas-Danzer-Weg 1 85716 M.-Unterschleissheim

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Software Factory GmbHParkring 4 85748 Garching bei MünchenTel.: 089 / 323 501-10Fax: 089 / 323 501-53E-Mail: cad@sf.comInternet: www.sf.com

Workshops, Seminare und Consulting zu folgenden Themen:

• Software-Entwicklung mit Pro/TOOLKIT und J-Link für Creo Parametric (Pro/ENGINEER) • Anpassungen von Windchill • Migration von Pro/INTRALINK 3.x Datenbanken • Wanddickenprüfung in Creo Parametric (Pro/ENGINEER) mit PE-WALLCHECK

Software Factory – die TOOLKIT | EXPERTEN für Creo und Windchill

• Entwicklerworkshop Pro/ TOOLKIT auf Anfrage• JLink Entwicklerworkshop auf Anfrage• Workshop Windchill Customization auf Anfrage• Inhouse Workshops auf AnfrageInfos auf www.sf.com oder per Email an cad@sf.com

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KISSsoft AGUetzikon 4 8634 HombrechtikonSwitzerlandTel.: +41 55 254 20 50 Fax: +41 55 254 20 51E-Mail: info@KISSsoft.AGInternet: www.KISSsoft.AG

Die KISSsoft AG stellt Maschinenbau-Berechnungsprogramme für die Nachrechnung, Optimierung und Auslegung von Maschinenelementen (Zahnräder, Wellen, Lager, Schrauben, Federn, Passfedern, Presssitze und andere) her. KISSsoft bietet auf der Grundlage von internationalen Berechnungsstandards (ISO, DIN, AGMA, FKM, VDI etc.) weitgehende Optimierungsmöglichkeiten. Die Anwendung erstreckt sich vom einfachen Maschinenelement bis zur auto-matischen Auslegung von kompletten Getrieben. Schnittstel-len zu allen wichtigen CADs runden dieses Angebot ab.

14.06. Schraubenschulung Sonderseminar

26.-27.06. KISSsys Einführungsschulung

11.-12.09. Zahnrad & Welle Einführungsschulung

Info und Anmeldung auf www.KISSsoft.AG

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DSC Software AGAm Sandfeld 1776149 KarlsruheTel.: 07 21/ 97 74-1 00Fax: 07 21/ 97 74-1 01E-Mail: info@dscsag.comInternet: www.dscsag.com

DSC Lösungen erweitern den Leistungsumfang von SAP in den Bereichen Product Lifecycle Management und Dokumenten-Management um:• eine intuitive und effiziente Bedienoberfläche

mit intelligenter Prozessunterstützung• die Integration von Produktentwicklung und

Fertigungsplanung• zahlreiche praxisnahe Zusatzlösungen,

Integrationen für CAx, Office und vieles mehr

Aktuelle Veranstaltungen finden Sie aufwww.dscsag.de

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AutoForm Engineering Deutschland GmbHEmil-Figge-Str. 76-8044227 DortmundTel.: +49 231 9742-320Fax: +49 231 9742-322E-Mail: info@autoform.dewww.autoform.com

AutoForm bietet Softwarelösungen für den Werkzeugbau und die Blechumformung an. Deren Einsatz verbessert die Zuver-lässigkeit in der Planung, reduziert die Anzahl der Werkzeug-erprobungen und verkürzt die Tryout-Zeiten. Dies führt zu höchster Qualität bei der Bauteil- und Werkzeugkonstruktion und maximaler Verlässlichkeit in der Fertigung. Zudem werden Pressenausfallzeiten und die Ausschussrate in der Fertigung erheblich reduziert. Das Lieferspektrum wird abgerundet durch maßgeschneiderte Trainings, Fortbildungen, konkreten Imple-mentierungsprojekten und Consultingaktivitäten.

Softwaretrainings: www.autoform.com/trainingFortbildung: www.autoform.com/ fundamental-trainingConsulting: www.autoform.com/ consultingVeranstaltungen: www.autoform.com/events

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PROCAD GmbH & Co. KGVincenz-Prießnitz-Str. 376131 KarlsruheTel.: 07 21 / 96 56-5E-Mail: info@procad.deInternet: www.procad.de

5 Fragen und Antworten zur Einführung von eClassIm kostenfreien Webinar zeigen PROCAD und IFCC eine eClass-Lösung für den Maschinenbau. Sie beantwortet die Fragen:•Warum ist Klassifikation für ‚gute Stammdaten‘ so wichtig?• Was ist eClass?• Wo liegt der wirtschaftliche Nutzen von eClass?• eClass verwenden oder selbst klassifizieren?• Wie wird eclass in PLM integriert?

15.06.2012, 10:00 Uhr

Anmeldung: www.procad.de/webinare

Weitere Veranstaltungen unter:

www.procad.de

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CD-adapco Nürnberg Office Nordostpark 3-5 90411 NürnbergTel.: +49-911-94643-3 Fax: +49-911-94643-99 info-de@cd-adapco.com www.cd-adapco.com

CD-adapco bietet zahlreiche Online-Seminare und Workshops zu den verschiedensten Bereichen in der Strömungssimulation an, wie z.B. für Aeroakustik, Kühlung elektronischer Bauteile, Schiffsdesign und vieles mehr.

Besuchen Sie uns auf unserer Homepage für weitere Informa-tionen. Dort finden Sie auch Aufzeichnungen der Online-Seminare zum Nachhören.

14. Juni 2012 State of the Art Simulation for Aerospace Aerodyna-mics (US/Europe, online)26. Juni 2012 Entwicklung innovativer Produkte mit optimalen Strömungseigenschaften (Workshop, München)

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14 Im Fokus High Performance Computing

Die ISC’12 wird traditionell wieder füh-rende Experten aus den Bereichen High Performance Computing, Netz-

werk und Speicher zusammenbringen. Die diesjährige Veranstaltung präsentiert sich dabei besonders im Zeichen von Net-working und vereint die globale HPC-Ge-

meinde unter einem Dach: im Mittelpunkt stehen da-bei Wissenstransfer, Diskus-sionen und neue Möglich-keiten der Zusammenarbeit im wissenschaftlichen Be-reich, um Innovationen rund um HPC-Anwendun-gen und ganz allgemein

wissenschaftliche Forschung zu unterstüt-zen und voranzutreiben. Besonders geför-dert werden sollen auch strategische Ge-schäftspartnerschaften mit den etwa 160 Ausstellern aus den Bereichen Supercom-puting, Software, Speicher, Netzwerk und Infrastruktur.

17.Juni: Tutorials und WorkshopDie ISC’12 beginnt am Sonntag, dem 17. Juni 2012, mit zwei ganztägigen und acht halbtägigen Tutorials. Der hohe Stellen-wert dieser Tutorials liegt vor allem da-rin, dass die Redner über herausragende praktische Erfahrungen im HPC-Bereich verfügen und die Teilnehmer Tutorials aus den unterschiedlichsten Themengebieten auswählen können, darunter klassische HPC-Themen wie Architekturen, Algo-rithmen und Berechnungsverfahren, aber auch Trend-Themen wie Exascale und Cloud Computing oder Big Data.

Um den Informationsaustausch zwi-schen den asiatischen Ländern, Europa und den USA zu verstärken, lädt die ISC’12 zum zweiten „HPC in Asia-Workshop“ ein, an dem Vertreter der führenden HPC-Zen-tren aus China, Japan, Indien, Korea, Tai-

wan und Singapur teilnehmen werden. Wie im vergangenen Jahr werden unter den TOP5 der TOP500-Liste der schnells-ten Supercomputer erneut wieder einige Systeme aus asiatischen Ländern sein.

ISC’12-Höhepunkte vom 18. bis 21. Juni Einer der Themenschwerpunkte des wie immer englischsprachigen Konferenz-programms ist „HPC – Programmiertools und Messungen von Anwendungs-Per-formance“. Dieses Thema wird im Rahmen verschiedener Sessions und Panels aus un-terschiedlichen Perspektiven betrachtet.

Die Veranstaltung „Application Perfor-mance – Lessons Learned from Petascale Computing“ befasst sich mit dem Zusam-menspiel von Anwendungs-Performance und Hardware-Design moderner, Multi-/Manycore-basierter Hochleistungsrech-ner. Eine genaue Analyse der mit moder-nen Designs verbundenen Probleme ist der Ausgangspunkt für die Diskussion um die Anforderungen an Exascale-Systeme bei der Anwendungsentwicklung. Um dieses Thema abzurunden, organisiert die ISC’12 unter Moderation von Jack Dongar-ra ein Panel, bei dem weltbekannte Soft-wareexperten das Thema „Programming Models in the Years to Come“ diskutie-ren werden. In diesem Panel werden die neuesten Entwicklungen im Bereich der Programmiertools vorgestellt, die dazu gedacht sind, Simulationsprobleme künf-tiger HPC-Systeme zu lösen.

HPC-Anwendungen auf der ISC’12• Die Session „Life Sciences“ bietet ein Dis-

kussionsforum über neueste Forschungs-ergebnisse bei der Entwicklung von HPC-Lösungen in den Bereichen neuronaler Netzwerke und molekulardynamischer Simulationen. Die Session „Computatio-

nal Chemistry“ konzentriert sich auf An-wendungen im chemischen Bereich.

• In der Session „Novel HPC Simulations in Research and Industry“ werden diverse Applikationen für die Bereiche Kosmolo-gie, Flugzeugdesign und Werkstoffkun-de präsentiert. Seit Jahrzehnten sind die-se Bereiche die wichtigsten Impulsgeber für Fortschritte im HPC-Bereich.

• Die Veranstaltung „Climate Research“ konzentriert sich auf den Bereich Klima-modelle und gekoppelte Modelle von At-mosphäre-/Ozeansimulationen. Die Ses-sion „Energy and HPC“ behandelt neue Supercomputeranwendungen im Ener-giesektor. Präsentationen zu Biomasse-Simulationen, umweltschonender Nut-zung von Kohle und zu Simulationen zu erneuerbaren Energien veranschauli-chen diese Thematik.

ISC’12-Themen für die IndustrieKünftig wird der Energiebedarf von HPC-Zentren eine bedeutende Rolle spielen. Die Session „Energy Efficient HPC Centers – At what Cost” widmet sich dieser Thema-tik. Für ein breites Publikum ausgelegt ist die Session „New Petascale Systems in the World & Their Applications“. Darin werden in verständlicher Form die neuesten und interessantesten HPC-Projekte weltweit vorgestellt. Der Schwerpunkt der Veran-staltung „Cloud Computing & HPC Re-quirements“ bildet die wachsende Bedeu-tung von HPC-Clouds in Forschung und Industrie. Am Beispiel von Amazon und dem Magellan-Projekt erhält man einen tiefen Einblick in deren HPC-Clouds-Erfah-rungen. Besonders interessant für Anwen-der aus der Industrie dürfte die Keynote-Präsentation von Guus Dekkers, CIO von EADS und Airbus, sein, der am 18. Juni über „HPC as Enabler for the Virtualization of Aircraft Development” spricht. to

2 7 . I N T E R N A T I O N A L S U P E R C O M P U T I N G C O N F E R E N C E

Fokus: networking im HPC-BereichV O N N A G E S S I E S L A C K

Die 27. International Supercomputing Conference (ISC’12) findet vom 17. bis 21. Juni zum vierten Mal im CCH in Hamburg

statt und erwartet mit 2.400 Besuchern einen neuen Teilnehmerrekord. Die ISC’12 ist die einzige Veranstaltung in Europa

zum High Performance Computing; erst im Herbst wird mit der SC’12 das Pendant in den USA präsentiert.

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15Im FokusHigh Performance Computing

„Es ist an der Zeit, im Rückgriff auf unsere Abenteuerlust, Vorstel-lungskraft und Kühnheit einen

neuen Durchbruch zu erzielen und so den Bildungsbereich in den USA abermals zu revolutionieren“, forderte 1964 der da-malige Präsident Lyndon B. Johnson an-lässlich der Einweihung der Florida Atlan-tic University (FAU). Inspiriert von diesen Worten öffnete die FAU als erste staatliche

Universität in Südostflorida ihre Pforten und hat seither im Bereich der Hochschul-bildung immer wieder Neuland betreten. Fast ein halbes Jahrhundert zählt die Uni-versität bereits 28.000 Studierende an sie-ben Standorten.

Die FAU hat der Forderung des ehe-maligen Präsidenten schon viele Male entsprochen – von der Berufung der ers-ten Frau an die Spitze einer staatlichen

Universität in Florida über den Gewinn des ersten ISR (International Submarine Race, internationales Rennen muskel-kraftbetriebener U-Boote) bis hin zu der Tatsache, die einzige Universität in den USA zu sein, die ein eigenes Plattenlabel unterhält. Im November 2010 eröffne-te das College of Engineering & Compu-ter Science (Fakultät für Ingenieurwesen und Informatik) der FAU eines der florida-

E C H T z E I T G R A F I K F ü R T H I N - C L I E N T - L ö S U N G

Kompromisslose Grafik über das netzwerkV O N T H E R E S A C H A V E Z

Die serverseitige Workstation-Grafiklösung ATI FirePro RG220 ermöglicht dem College of Engineering &

Computer Science an der Florida Atlantic University das zentrale Bereitstellen beeindruckender Grafik-

leistung über das Rechenzentrum.

Im November 2010 er-öffnete das College of

Engineering & Compu-ter Science (Fakultät für

Ingenieurwesen und Informatik) der Florida

Atlantic University eines der floridaweit umwelt-

freundlichsten Gebäude.

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16 Im Fokus High Performance Computing

weit umweltfreundlichsten Gebäude, das zudem als eines der ersten Hochschulge-bäude Südfloridas die Platin-, dass heißt, die höchsten LEED-Standards des US Green Building Council für ökologisches Bauen erfüllt. Das auf dem Universitäts-gelände in Boca Raton errichtete Gebäu-de rückt die Universität, Fakultät und Gemeinde bei den Bemühungen in den Bereichen Energieeinsparung und Um-weltverantwortung landesweit ins Zent-rum der Öffentlichkeit und dient als Ka-talysator für die Schaffung nachhaltiger Infrastrukturen.

Suche nach der idealen Lösung Bei ihrem neuen, umweltgerechten Ge-bäude begab sich die Fakultät auf die Suche nach Wegen, ihre CO2-Bilanz zu optimieren, unter anderem durch die Vorgabe, gegenüber konventionel-len Gebäuden eine 50 Prozent höhe-re Energieeffizienz zu erzielen. Im Rah-men seiner Planungen zur Einrichtung eines Computerraums für Studierende kam Dr. Thomas Fernandez – leitender Dozent im Fachbereich Computer- und Elektrotechnik sowie Informatik – auf die Idee, anstatt der üblichen Desktop-rechner Thin-Client-Lösungen zu im-plementieren. Thin-Client-Lösungen werden über einen Serverraum bedient und verbrauchen daher weniger Ener-gie als eine normale PC-Flotte. Dies

kommt dem Ehrgeiz der Fakultät in Sa-chen Energieeinsparung sehr entgegen. Die Tatsache, dass es im Computerraum für die Studierenden keinerlei physische Rechner mehr gibt, ermöglicht niedri-gere Lärmpegel, konstante Raumtem-peraturen unabhängig von der Anzahl der genutzten Thin-Clients sowie ein größeres Platzangebot für Studierende und Ausrüstung dank des Fehlens sper-riger PCs.

„Das einzige Problem war meine an-fängliche Skepsis. Ich hatte zuvor bereits einige Thin-Client-Lösungen im Einsatz erlebt und war alles andere als beein-druckt. Deshalb hielt ich die erfolgreiche Programmierung von Videospielen auf solchen Systemen für ausgeschlossen. Zusätzlich zur Programmierung von Vi-deospielen unterrichte ich auch in den Bereichen grafische Anwendungsent-wicklung, künstliche Intelligenz und Lo-gikentwurf. Deshalb musste eine unseren Anforderungen genügende Thin-Client-Lösung leistungsfähig genug sein, um 2D- und selbst elementare 3D-Grafik feh-lerfrei in Echtzeit ausgeben zu können“, so Fernandez.

Mahesh Neelakanta, Leiter der Techni-cal Services Group (Abteilung für tech-nische Dienstleistungen) der Fakultät, wurde mit der Suche nach einer Thin-Client-Lösung beauftragt, die allen An-forderungen von Dr. Thomas Fernandez

entsprechen sollte. Nach ausgiebiger Prüfung diverser Optionen entschied er sich schließlich für serverseitige Work-station-Grafikkarten des Modells ATI FirePro RG220 von AMD. Diese sind in C20-ThinkStations von Lenovo sowie in DatacenterBlade-Modulen des Typs SBI-7426T-SH von Supermicro eingebaut, die sich ihrerseits in einem Serverschrank des Serverraums der Fakultät befinden. Im Computerraum wurden Zero-Client-PCoIP-Plattformen der Modelle P20 von Wyse und PD02 von EVGA installiert und mit geeigneten Monitoren, Mäusen und Tastaturen versehen. Die serverseitigen Workstation-Grafikkarten des Modells ATI FirePro RG220 sind für die Komprimierung von Daten sowie für deren Übertragung zwischen Grafikkarten und Wyse- bezie-hungsweise EVGA-Clients zuständig. Da all diese drei Hardwarekomponenten auf der PCoIP-Technologie von Teradici basieren, garantiert das Gesamtsystem jedem Benutzer im Computerraum eine kompromisslose Grafikleistung, während zugleich die normalerweise mit der Da-tenübertragung über ein Netzwerk ein-hergehenden Sicherheitsrisiken auf ein Minimum reduziert werden.

Bilder sagen mehr als 1.000 Worte „Unser neues, nachhaltiges Gebäude ist ein wahr gewordener Traum und bie-tet aufregende Möglichkeiten. Unsere Universität setzt sich energisch für neue Technologien wie etwa das Remote Computing ein und die Fakultät für In-genieurwesen und Informatik hat diese Technologie campusweit als erste imple-mentiert. Dank der serverseitigen Work-station-Grafikkarten des Typs ATI Fire-Pro RG220 von AMD und der Clients von Wyse und EVGA sind wir nicht nur in der Lage, die von Dr. Fernandez geforderte Rechenleistung zu gewährleisten, son-dern ihn auch restlos vom Thin-Client-Konzept zu überzeugen“, so Neelakanta.

Die Implementierung und der Probe-betrieb der serverseitigen Workstation-Grafiklösung wurden im Mai 2011 abge-schlossen. Beim Entwickeln und Spielen von Videospielen verändern und bewe-gen sich die Kulissen und Figuren unent-wegt. Dies stellt für die PCoIP-Prozessoren der ATI-FirePro-RG220-Grafikkarten eine enorme Herausforderung dar. „Das Er-gebnis war bemerkenswert. Ich lud zahl-reiche Sprites (zweidimensionale Bilder/Animationen) und war beeindruckt, wie

Die Thin-Client-Lösungen werden über einen Serverraum bedient und verbrauchen daher weniger Energie als eine normale PC-Flotte.

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schnell sie sich umherbewegten. Selbst beim Test von 3D-Elementen oder beim Wechsel des gesamten Bildschirminhalts auf einen Schlag kam es entgegen un-serer Erwartung nicht zur Lähmung des gesamten Systems oder zum Einfrieren der Anzeige. In einigen wenigen Berei-chen waren lediglich ein paar kleine, ver-pixelte Rechtecke zu beobachten. Mei-ner Ansicht nach stellt dieses System bei der Arbeit mit Echtzeitgrafik eine wirklich gute Lösung dar, denn das Auftreten ei-nes solchen Darstellungsproblems führt nicht mehr zum vollständigen Erliegen der Programmierarbeiten. Die Verpixe-lung dauert auch nur wenige Sekunden und man registriert praktisch überhaupt nicht, wenn ein derartiger Darstellungs-fehler auftritt“, erläutert Fernandez.

Es wurde beschlossen, das neue Sys-tem während der Sommerferien unter re-alen Einsatzbedingungen zu testen, kon-kret im Rahmen einer dreiwöchigen, von Dr. Thomas Fernandez und weiteren Do-zenten der Fakultät durchgeführten Ver-anstaltung für Schüler im Alter zwischen 11 und 15 Jahren. Für diesen Videospiel-Programmierkurs wurden auf den Blade-Servern im Serverraum Microsoft Visual Studio und XNA Game Studio installiert. An den Remote Clients im Computer-raum erstellten die insgesamt 36 Schüler in Teamarbeit Side-Scroller-Spiele, bei de-nen sich die Figuren von einer bestimm-ten Ausgangsposition aus durch diverse Kulissen bewegen.

„Alle anderen von uns getesteten Lö-sungen waren für Echtzeitgrafik nicht zu gebrauchen. Häufig wurde das Audiosi-gnal verzögert ausgegeben oder es kam zu gravierenden Fehlern. Bei den server-seitigen Workstation-Grafikkarten des Modells ATI FirePro RG220 von AMD da-gegen konnten wir keines dieser Proble-me feststellen“, so Neelakanta.

Zur Systemverwaltung verwendet die Fakultät das Werkzeug PCoIP Manage-ment Console von Teradici. Es erlaubt IT-Administratoren die Aktualisierung von Geräte-Firmware vom Serverraum aus, selbst wenn der Computerraum gerade genutzt wird. Anschließend, wenn die Studierenden den Raum verlassen ha-ben, können die Systeme per Fernzugriff herunter- und wieder hochgefahren wer-den. „Wir müssen uns nicht mehr in den Computerraum begeben und jedes Sys-tem einzeln abschalten, sondern können dies in einem Aufwasch bequem vom

Serverraum aus bewerkstelligen. Dies er-möglicht es uns, Energie zu sparen, wann immer der Computerraum gerade nicht genutzt wird“, resümiert Darin Jamraj, ein studentischer Mitarbeiter, der Neelakan-ta beim Bereitstellen und Testen der Im-plementierung half. „Diese Lösung bietet uns, den Studierenden und der Fakul-tät eindeutig höheren Komfort. Wir sind nicht mehr an Kurszeiten und Belegungs-pläne gebunden und können ohne Aus-fallzeiten Aktualisierungen vornehmen, wann immer wir Zeit dafür haben. Ganz zu schweigen davon, dass der Compu-terraum aufgrund der fehlenden PCs mit ihrer Lärm- und Abwärmeentwicklung jetzt deutlich leiser und kühler ist. Dies wiederum fördert das Konzentrations-vermögen der Studierenden.“

Kompromisslose Rechenleistung„Der einzige Wermutstropfen ist, dass wir noch nicht über genü-gend Exemplare der serverseitigen Work-station-Grafikkarte ATI FirePro RG220 verfü-gen. Ich hätte wirklich nicht gedacht, dass es möglich sei, Videospie-le auf einer Thin-Client-Lösung zu entwickeln und zu spielen. Und während der Pausen spielten die Schüler Flash-Spiele und sahen sich im Internet Vide-

os an – auch dies ohne jegliche Proble-me. Ich war einfach nicht überzeugt, dass Thin-Client-Systeme schon heute ausge-reift genug seien. Aber ich bin froh, eines Besseren belehrt worden zu sein“, resü-miert Fernandez.

Die Fakultät plant die Anschaffung eini-ger weiterer Exemplare der serverseitigen Workstation-Grafikkarte ATI FirePro RG220 zwecks Versorgung zusätzlicher Thin- Clients im Computerraum. Und für das Wintersemester ist die Einrichtung eines vergleichbaren Computerraums für den Fachbereich Verkehrstechnik vorgesehen. Dieser Computerraum soll über einen min-destens einen Kilometer entfernten Ser-verraum bedient werden. Doch Neelakan-ta ist sich sicher, dass die professionellen Grafiklösungen von AMD die für kompro-misslose Grafikerlebnisse erforderlichen Latenzen unterhalb der Millisekunden-grenze ermöglichen werden. r t

An den Remote Clients im Computerraum erstellten insgesamt 36 Schüler in Teamarbeit Side-Scroller-Spiele, bei denen sich die Figuren von einer bestimmten Ausgangsposition aus durch diverse Kulissen bewegen. alle Bilder: AMD

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18 Im Fokus High Performance Computing

Seit 1993 übernimmt Parametric Solu-tions Inc. (PSi) Projekte aus allen Sta-dien des Produktionszyklus – von der

Konzeptphase bis zur Fertigung. Die Kun-den stammen aus den Bereichen Luft-fahrt, Consumer-Electronics, medizinische Geräte, alternative Energien und Trans-port. Der Erfolg von PSi bei einem derart breit gefächerten Kundenstamm beruht auf den innovativen Design- und Ingeni-eursfähigkeiten, die PSi in seinen Schwer-punktgebieten entwickelt hat: der Strom-erzeugung und der Entwicklung von Gasturbinen für Industrie und Luftfahrt.

Verbesserte ProduktivitätEin Großteil der Arbeit von PSi umfasst komplexe Analysen und Designs in den Bereichen Wärmeverhalten, Strukturen, Flusssimulationen, Vibrationen, kinema-tische Synthese und Optimierung sowie Kombinationen aus diesen Disziplinen in vollständig integrierten Simulationen. Die mehr als 70 Ingenieure des Unterneh-mens, von denen viele mit ANSYS-Soft-ware arbeiten, konnten mit der neuen NVIDIA-Maximus-Technologie eine be-

achtliche Steigerung der Systemleistung und Produktivität erzielen: Sie arbeiten an CAD-Modellierungen, während auf der gleichen Workstation rechenintensi-ve ANSYS-Prozesse laufen.

„Die NVIDIA-Maximus-Technologie hat sich als extrem leistungsfähiges Hilfsmit-tel für unsere Arbeit erwiesen. Die Ver-doppelung der Leistung hat sich sofort bemerkbar gemacht und unsere Arbeits-abläufe und Produktivität deutlich ver-bessert“, sagt David Cusano, leitender In-genieur und Miteigentümer von PSi.

Die HerausforderungPSi arbeitet mit sehr umfangreichen Si-mulationen. So kann ein Strukturanaly-semodell einer großen Turbinenschaufel zwischen vier und acht Millionen Frei-heitsgrade umfassen. Selbst kleine, ein-fache Simulationen erfordern bis zu zwei Millionen Freiheitsgrade.

„Bevor wir das Maximus-System hat-ten, waren die Anforderungen für eine typische Simulation so hoch, dass wir De-sign und Simulation nicht auf derselben Workstation durchführen konnten“, sagt Cusano. „Insbesondere die ANSYS-Ana-lysen benötigten so viel Rechenleistung, dass eine einzige Analyse mehrere Tage dauerte, wenn wir gleichzeitig auf dem-selben Rechner andere Aufgaben aus-führen wollten. Selbst wenn der Rechner nicht zusätzlich belastet wurde, konnte eine Analyse das System volle acht bis zwölf Stunden in Anspruch nehmen.“

Früher bestand die Lösung für rechen-intensive Aufgaben in der Einrichtung ei-ner separaten „Run Box“ – einem System mit zwei CPUs mit je sechs 3-GHz-Pro-zessorkernen, 16 GByte RAM und einem Zero Disk Array zum Speichern. Die Inge-nieure mussten entweder selbst zur Run

Box gehen, um ihre Analysen zu starten oder konnten sie per Fernzugriff anfor-dern. Anschließend gingen sie zum Ar-beiten an einen separaten Computer.

„Dieser Prozess war alles andere als ideal“, erklärt Cusano. „Die Übertragung der Dateien über das Netzwerk war um-ständlich, und es war sehr unpraktisch, mit den „Runs“ zu interagieren oder ihren Fortschritt zwischendurch zu prüfen. Das größte Problem ergab sich aus der Tat-sache, dass die Box eine gemeinsam ge-nutzte Ressource war, so dass die Inge-nieure nie wissen konnten, wann sie frei sein würde. Wer eine rasche Durchfüh-rung von Design und Analyse benötigte, hatte manchmal Pech.“

Die LösungPSi installierte eine NVIDIA-Maximus-Konfiguration in einer Dell-Precision-T7500-Tower-Workstation, die die 3D-Grafikfähigkeiten des professionellen NVIDIA-Quadro-6000-Grafikprozessors mit der parallelen Rechenleistung des neuen NVIDIA-Tesla-C2075-Companion-Prozessors kombiniert. Die

Maximus-Technologie beschleunigt re-chenintensive Prozesse und ermöglicht

N V I D I A - M A X I M U S - T E C H N O L O G I E I N D E R P R A X I S

Design und Simulation in einemParametric Solutions Inc. (PSi) ist ein Anbieter von Ingenieurdienstleistungen, mechanischem Konstrukti-

onsdesign und Analysen für unterschiedlichste Kunden von Erfindern bis hin zu Großkonzernen. Das Unter-

nehmen setzt bei Design und Berechnungen unter anderem auf die Maximus-Technologie von NVIDIA.

Rechen-intensiver CAD-Prozess: Oberflächen-Tesselation aus Punktwol-ken.

Zyklisch gleichmäßiger Ausschnitt einer Turbinenschau-fel (sechs Millionen Freiheitsgrade).

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PSi die gleichzeitige Ausführung von De-sign- und Simulationsanwendungen auf einer einzigen Workstation.

Gewöhnlich beginnt der Arbeitsablauf für die Ingenieure bei PSi mit dem Kon-zeptdesign einer Komponente in einer CAD-Modellierungssoftware wie Pro/E, Unigraphics, CATIA oder SolidWorks. An-schließend wird das Modell einer detaillier-ten Analyse unterzogen, um Materialien, Dauerbeständigkeit und anderen Anfor-derungen an die Komponente zu bestim-men. PSi verwendet die Struktur-, Ther-mo-, CFD- und Kinetikmodule von ANSYS und entsprechende MSC-Produkte.

„Mit dem Maximus-System können wir CAD-Modellierung und rechenintensive Analysen, die zuvor getrennte Prozesse waren, in einem einzigen Projekt auf ei-ner Workstation kombinieren“, sagt Cusa-no. „Außerdem haben unsere Ingenieure aufgrund der Leistungssteigerung end-lich eine Ressource, die mit ihren Arbeits-abläufen mithalten kann.“

Ein Beispiel: Ein PSi-Ingenieur arbeitet an einem industriellen Turbinenmodul wie den großen Schaufeln, die an einem riesigen Rotor montiert sind. Hierfür muss er unterschiedliche Analysen in ANSYS durchführen (Wärmeverlauf, Struktur und Flusssimulation (CFD)) und die Ergebnisse anschließend wieder in das Design der Komponente einfließen lassen. Dieser iterative Prozess ist sehr zeitaufwändig, besonders, wenn die Analyse auf einen anderen Rechner aus-gelagert wird und man auf das Ergebnis warten muss.

„Jetzt können die Ingenieure diese Ana-lysen auf ihrer eigenen Workstation durchführen, und zwar auf dem Grafik-prozessor anstatt wie zuvor auf der CPU. Der Prozess wird dabei um das Doppelte beschleunigt, gleichzeitig lassen sich an-dere Aufgaben auf dem Rechner erledi-gen“, erklärt Cusano.

Die Auswirkungen„Wenn man alle Aufgaben auf dem eige-nen Rechner ausführen kann, kommt es nie zu Engpässen, wie es der Fall ist, wenn alle dieselbe Run Box nutzen“, sagt Cusa-no. „Mit der NVIDIA-Maximus-Technologie können die Ingenieure von PSi ihre Ar-beitsabläufe wesentlich effektiver planen und eine höhere Produktivität erzielen.“

Auch die Verdoppelung der Leistung durch das Maximus-System ermöglicht eine deutliche Steigerung der Produkti-vität bei PSi.

Die schnellste diskrete Run Box von PSi benötigte etwa zehn Minuten pro Ite-ration. Bei einem typischen Prozess mit 50 Iterationen waren das 500 Minuten − über acht Stunden − die die Box mit einer einzigen Analyse beschäftigt war.

„Mit dem Maximus-System können wir denselben Prozess wesentlich günsti-ger auf der Workstation ausführen − und gleichzeitig andere Aufgaben auf der Workstation erledigen“, sagt Cusano. „Die Tatsache, dass wir keine separaten Run Boxes mehr benötigen, hat unsere Unter-nehmensabläufe komplett verändert.“

Hinzu kommen signifikante Kosten-einsparungen. Durch Workstations mit

NVIDIA Maximus spart PSi den Betrieb der separaten Run Boxes. Außerdem profitiert das Unternehmen von indirekten Einspa-rungen, da die einzelnen Workstations der Ingenieure produktiver genutzt werden.

„Ich möchte nie wieder zu unserem al-ten System vor Maximus zurückkehren“, sagt Cusano. „Die Leistungseinbußen wä-ren einfach zu groß. Die Verdoppelung der Analysegeschwindigkeit und die Möglich-keit, gleichzeitig andere Anwendungen auszuführen, haben zu beeindruckenden direkten und indirekten Steigerungen der Produktivität geführt, darauf beruht der Erfolg unseres Unternehmens. Eine Stei-gerung der Produktivität ist das Beste, was uns passieren kann, und genau dafür sorgt NVIDIA Maximus.“

Trotz seines begeisterten Lobs für die Maximus-Plattform beantwortet Cusano die Frage, ob er sie auch anderen Unter-nehmen in seiner Branche empfehlen würde, mit einem „Nein“. „Ich würde sie niemand sonst empfehlen, da sie uns ei-nen enorm großen Wettbewerbsvorteil verschafft“, sagt er und lacht. „Ganz im Ernst − wenn alle anderen mitbekom-men, welche Vorteile NVIDIA Maximus bringt, werden wir sie kaum davon ab-halten können, auch solche Systeme zu kaufen.“ r t

Zyklisch gleichmäßiger Ausschnitt einer Turbinenschaufel (sechs Millionen Freiheitsgrade).

Grafische Sequenz zur Punktwolkenvisualisierung (etwa sechs Millionen Punkte), gefolgt von einer Oberflächenerzeugung (etwa 3,8 Millionen Dreiecke) und abgeschlossen von einer sub-regionalen Definition. Maximus war in der Lage, 30+ fps während des gesamten Visualisie-rungsprozesses zu garantieren. Dies verbesserte den Kontrollablauf von PSi während der Pre-Processing-Phase im CAE-Prozess maßgeblich. Bildrechte: Parametric Solutions

Radialer Querschnitt einer Turbinenschaufel (durch-schnittliche Stressresultate der Sektion).

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Die Fakten sprechen eine eindeutige Sprache. Bereits 2008 stellte das re-nommierte Berliner Borderstep-In-

stitut fest, dass der Stromverbrauch von Servern und Rechenzentren hierzulande einem Anteil am Gesamtstromverbrauch von rund 1,8 Prozent entspricht. Dies be-deutet, dass in Deutschland sage und schreibe vier mittelgroße Kohlekraftwer-ke ausschließlich für die Versorgung von Servern und Rechenzentren benötigt werden. Google, so behaupten es zu-mindest namhafte Medien, frisst so viel Strom wie eine Großstadt. Und Green-peace prüfte unlängst, ob die ziemlich energieintensiven Cloud-Angebote der großen Provider hauptsächlich Strom aus Kohle- und Atomenergie nutzen, also „dreckige“ IT-Firmen seien, in gewis-ser Hinsicht „Klimakiller“.

Energiekosten machen 28 Prozent des Gesamtbudgets aus Nicht nur aus diesen Gründen sollten sich Unternehmen und Organisationen über-legen, auf eine bahnbrechende Techno-logie zu setzen, die der IT-Konzern Bull jetzt ins Spiel bringt: die direkte Flüssig-kühlung (Direct Liquid Cooling, DLC). Denn es sind überdies handfeste finanzi-elle Gründe, die dafür sprechen, die Data-Center entsprechend zu modernisieren.

So erzeugen beispielsweise im High Performance Computing (HPC) die Ener-giekosten rund 28 Prozent des Gesamt-

budgets und liegen damit in der Gesamt-betrachtung der Total Cost of Ownership knapp unter den Beschaffungskosten. Kühlung und Leistungsaufnahme ma-chen also in drei Jahren etwa den Kauf-preis aus. Und angesichts des Big-Data-

Trends ist davon auszugehen, dass immer mehr Rechenzentren derart strominten-siv sind und in heutige HPC-Dimensionen vorstoßen werden. Bestes Beispiel dafür sind die zunehmend beliebter werden-den, als Rechenbeschleuniger genutzten Grafikprozessoren, die in der Regel auf eine Leistungsaufnahme von mehr als 200 Watt kommen und entsprechend intensi-ve Kühlung benötigen – und exakt an die-sem Punkt setzt das innovative DLC an.

Flüssigkeit führt Wärme ab Zur Verbesserung der Gesamtenergieef-fizienz im Rechenzentrum hat Bull seine neuen DLC-gekühlten Server von Grund auf so konzipiert, dass eine Flüssigkeit die von den Hauptkomponenten erzeugte

Abwärme abführt. Diese strömt so nahe wie möglich an den Wärmequellen ent-lang. Die Kühlung erfolgt hier direkt im Blade über direkten Kontakt zwischen den wärmeerzeugenden Komponenten, also Prozessoren oder Speicherchips, und einer Kühlplatte, in der die Wärmetauscherflüs-sigkeit zirkuliert. Auf diese Weise entsteht eine besonders effektive Abkühlung.

Zweiter Energieeffizienzvorteil: Für die Kühlung reicht bereits Wasser mit Raum-

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D I R E C T L I q U I D C O O L I N G

Mehr Energieeffizienz im Rechenzentrum V O N U L R I C H R I C H A R T Z

Rechenzentren verbrauchen Strom. Sehr viel Strom. Eine revolutionäre direkte Flüssigkühlung für die Server

kann den Verbrauch allerdings deutlich senken. Durch diese Technologie verbessert sich die Energienutzung

gegenüber konventionellen Rechenzentren um etwa 40 Prozent. Und das ist bei weitem nicht der einzige

Vorteil.

High Performance Computing Im Fokus

2 ©Bull, 2012 Bull Extreme Computing

bullx DLC blade system: focus on Total Cost of Ownership

Operation(months)

Total Cooling Cost (€/$)

12 24 36

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Direct Liquid Cooling

increasingROI

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Grafik 1: Die Ge-samtbetriebskos-ten (Total Cost of Ownership – TCO) eines DLC-gekühl-ten Systems.

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21High Performance Computing Im Fokus

temperatur aus, um die mit mehr als 50 Grad rechnenden Prozessoren und die mit über 40 Grad Betriebstemperatur ar-beitenden Speicher und SSD-Platten zu kühlen. Es muss also kein kaltes Wasser mehr erzeugt werden, was enorm viel Energie spart und zu einem PUE (Pow-er Usage Effectiveness) von weniger als 1,1 bei normalen Betriebsbedingungen führt. PUE ist der vom „Green Grid Kon-sortium“ als Standard festgelegte Indika-tor für die Energieeffizienz. Er misst das Verhältnis zwischen dem Energiebedarf des gesamten Rechenzentrums und dem der darin befindlichen Server. Zum Ver-gleich: Nach einer Untersuchung eines britischen Rechenzentrumsdienstleisters liegt der in Europa durchschnittliche PUE bei deutlich mehr als 2, und ein Wert von 1,2 gilt demnach bereits als modernste Errungenschaft der Technik.

Dabei müssen Unternehmen zum Ein-satz von DLC erfreulicherweise nicht ihr komplettes Rechenzentrum aufrüsten oder gar neu bauen. Die DLC-Systeme sind in Gehäusen untergebracht, die alle internen Geräte für den Kühlzyklus auf-nehmen. In diesem Kühlzyklus wird die Abwärme der Blades über einen integrier-ten Wärmetauscher abgeführt. Das Ge-häuse muss nur noch an die normale Was-serleitung vor Ort angeschlossen werden. Weder ist also dafür eine speziell definier-te Wasserqualität notwendig, noch muss man die üblicherweise in Data-Centern eingesetzten Doppelböden baulich auf-bereiten. Darüber hinaus lässt sich jedes Serverelement (Blades, Gehäuse, integ-rierte Switches, Netzteile) genau so ein-fach wie bei luftgekühlten Systemen im laufenden Betrieb in das Gehäuse einset-zen oder daraus entnehmen. Das ermög-lichen absolut dichte Anti-Tropf-Steckver-binder aus der Luftfahrttechnologie. Und im Gegensatz zu verschiedenen anderen integrierten flüssigkeitsgekühlten Syste-men werden bei dieser DLC-Reihe sowohl Standardprozessoren als auch Standard-speichermodule und -festplatten ver-wendet. Überdies verrichten die auf die-se Weise gekühlten Systeme ihren Dienst wesentlich leiser als luftgekühlte Server.

In einem Jahr amortisiert Weil die Betriebskosten solcher Rechner herkömmlich gekühlten Servern deutlich überlegen sind, haben sich für Unterneh-men die Investitionskosten dafür schon nach einem Jahr amortisiert. Und dass es

allerorten Zeit wird, sich mit dieser Tech-nologie zu beschäftigen, zeigt der Blick auf aktuelle Servertrends: Heute werden bereits Tausende CPUs zusammenge-schaltet.

Für die nahe Zukunft rechnen Exper-ten jedoch bereits mit bis zu Zehn- oder gar Hunderttausenden von parallel lau-fenden Prozessoren, jeder mit einem bestimmten Energie-bedarf. Diese Entwick-lung tilgt zudem mit Sicherheit die Vortei-le besonders energie-sparender Chips und gilt mit ebenso an Si-cherheit grenzender Wahrscheinl ichkeit bereits in der nächs-ten Zukunft nicht nur für HPC-Systeme. So haben Wissenschaftler der TU Kaiserslautern den Energieverbrauch von Datenbankser-vern untersucht.

Sie kommen zu der Erkenntnis, dass die Energiekosten selbst bei diesen gängigen Systemen inzwischen genauso hoch sind wie die Kosten der An-schaffung der Hard-ware und fordern die Einführung eines Ener-g i e k o s t e n - B e n c h -marks. Auch wächst der weltweite Energie-verbrauch von Inter-

netservern weiter und hat sich allein von 2005 bis 2010 um 56 Prozent erhöht, wie der kalifornische Experte Jonathan Koomey berechnet hat. Fazit: Unterneh-men sollten jetzt bereits in ihre Zukunft investieren und auf die neuartige DLC-Kühlung umstellen – die Vorteile sind klar erkennbar und lassen sich nicht mehr wegdiskutieren. r t

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Das Gesamtbudget eines HPC-Systems. Grafiken: Bull

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22 Im Fokus High Performance Computing

Auch wenn es immer mehr Elektro-fahrzeuge gibt – nach gut 100 Jah-ren wird es Zeit – stehen wir erst am

Anfang einer echten Elektromobilität. Nach wie vor ist in der Öffentlichkeit die Rede von einer Million Elektrofahrzeu-ge bis 2020. Der alltägliche Einsatz von Elektrofahrzeugen und Konzepten wie Car-Sharing findet derzeit jedoch nur in den Modellregionen statt, wenn man von Ausnahmen absieht. „Die Modellregionen haben einen Schaufenster-Charakter und sollen zeigen, dass Elektromobilität im großen Stil machbar und massentauglich ist“, sagte Henning Kagermann vom Len-kungsausschuss Elektromobilität der Bun-desregierung im Vorfeld der Hannover Messe 2012. Er bestätigt aber auch, dass neben dem Tausch von Verbrennungs- ge-gen Elektromotoren neue Fahrzeug- und Nutzungskonzepte erforderlich sind. Die-se sind dann beispielsweise Forschungs-gegenstand an der FH Aachen.

Car-Sharing braucht neue FahrzeugkonzepteDort arbeitet zum Beispiel Anuja Nagle als wissenschaftliche Mitarbeiterin im Labor

für Automobiltechnik an der Berechnung neuer Fahrzeugstrukturen auf der Basis von Flexbody und VarioStruct. „Flexbody ist ein Konzept für Fahrzeugrahmen, das auf eine kostenoptimierte Fertigung und auf verbrauchsökonomische Fahrzeuge ausgelegt ist“, erklärt Frau Nagle. Es um-fasst eine ganze Reihe von Definitionen für die Geometrie, die Konstruktionsme-thodik, die Fertigungsoptimierung und die technische Berechnung von Karosse-rie-Entwürfen. Das Ergebnis ist ein Bau-kastensystem, bei dem die Karosserie aus Knoten und Profilen zusammengefügt wird und sich so besonders für Kleinse-rienfahrzeuge eignet. Nagle: „In der Mo-dellregion Aachen hat sich gezeigt, dass neue Mobilitätskonzepte à la EC2GO vor allem eines benötigen – nämlich klei-ne und leichte Fahrzeuge.“ Kernelement sind Multi-Material-Leichtbauelemen-te wie Aluminium, CFK/GFK oder neue Stahlmaterialien. Durch die Erprobung der Materialien an der FH Aachen kann Leichtbau hier ganz gezielt betrieben

werden. „Dafür sind teils enorme FEM-Berechnungen notwendig, weil wir erst in unserem Labor die Belastungsparame-ter erarbeiten, mit denen dann die FEM-Modelle entwickelt und berechnet wer-den“, so Nagle. Durch VarioStruct werden Bauteile beispielsweise leichter und klei-ner und erfüllen dennoch ihre jeweiligen Spezifikationen.

An Flexbody sind neben der FH Aachen verschiedene Partner aus For-schung und Industrie beteiligt, darun-ter die TU Braunschweig, die Thyssen-Krupp System Engineering GmbH und die Imperia Gesellschaft für angewandte Fahrzeugentwicklung mbH. „Neue Fahr-zeugkonzepte, neue Materialien und neue Methoden erfordern aber auch eine gründliche Berechnung, weil sich beispielsweise die Beanspruchung der Karosserie völlig verändert, wenn man vom klassischen Antriebsstrang auf ei-nen elektrischen Antrieb wechselt“, er-klärt Thorsten Deipenbrock, der seitens des Kooperationspartners Imperia die

L I N U X - W I N D O W S - M I G R A T I O N

wenn Linux zu teuer wirdV O N H O L M L A N D R O C K

Forschungseinrichtungen müssen mit knappem Budget große Sprünge machen. Das ist nicht immer einfach.

Wie es trotzdem geht, zeigt ein Beispiel zur Crash-Simulation und FEM-Berechnung an der FH Aachen.

Thorsten Deipenbrock und Anuja Nagle beim Austesten der Cluster-Performance. Bilder: GNS Systems

Frontalcrash-Simula-tion eines Fahrzeugs, das mit einer Flexbody-Karosserie ausgestat-tet ist.

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23Im FokusHigh Performance Computing

wissenschaftlich-technische IT des Fach-bereichs, insbesondere die HPC-Syste-me für die technischen Berechnungen, unterstützt. Bislang mussten Nagle und ihre Kollegen aus dem Fachbereich ihre neuen Fahrzeugkonzepte auf einem äu-ßerst betagten Cluster berechnen. Wie viele Hochschulen kämpft auch die FH Aachen um die entsprechenden Mittel für den Ausbau der IT-Infrastruktur.

Von Linux zu WindowsDas alte System verfügte ursprüng-lich über 8, später 18 Knoten. Das Sys-tem hatte häufig Störungen und für die Anwender gab es kein komfortables User-Interface. Durch besonders güns-tige Hochschul-Angebote seitens der Software- und Betriebssystem-Anbieter konnte man 2011 eine Erneuerung der technisch-wissenschaftlichen IT in An-griff nehmen.

Für die Planung und Implementierung der neuen Hardware wandte sich die FH Aachen an GNS Systems aus Braun-schweig. „Faszinierend war die unkom-plizierte und professionelle Herange-hensweise von GNS Systems“, resümiert Deipenbrock: „Nach dem ersten Kontakt mit Joachim Wagner kam ein aussage-kräftiges und detailliertes Angebot. Da wurde auch nichts durch blumige Power-point-Folien verhüllt.“

Seit 2011 läuft LS-DYNA auf dem neu-en Computer-Cluster. Deipenbrock: „Bei der Implementierung der CAE-Lösungen wurden wir von GNS Systems aus Braun-schweig unterstützt, weil wir uns beim

Wechsel von Linux auf Windows als Ser-verbetriebssystem von Anfang an einen professionell aufgesetzten Berechnungs-server wünschten.“ Aus eigener Kraft hät-te die Implementierung des Clusters, das Lizenzmanagement für das Microsoft-Ser-ver-Betriebssystem und das Aufsetzen der Applikationssoftware mit Sicherheit zehn Werktage gedauert. Deipenbrock bestä-tigt: „Fallstricke gibt es überall, in diesem Fall besonders dort, wo viele Admins am al-ten Cluster mitgewirkt haben. Zum Schluss kannte niemand die genaue Systemkonfi-guration des alten Linux-Systems.“

GNS Systems hat den Implementie-rungsaufwand auf drei Tage verkürzt. Da-rin ist die Einweisung in die neuen Wege zur Systemadministration unter Windows schon eingerechnet. Der Cluster für LS-DYNA war von vornherein so konzipiert, dass das System durch die IT-Mitarbeiter der Institute administriert werden kann. Zurzeit hat das System drei Compute-Nodes und einen Verwaltungsknoten mit je zwei 6-Kern-CPUs unter Microsoft Win-dows HPC Server 2008 R2 und MPI (Mes-sage Passing Interface) für die Paralleli-sierung der Prozesse.

Dauerten vergleichsweise kleine Mo-delle auf dem alten System etwa 24 Stun-den, so können heute mehrere größere Gesamtfahrzeugmodelle in dieser Zeit berechnet werden.

Kaum Admin-Aufwand unter Windows „Ohne CAE geht es heute nicht. Irgend-wann muss man die Baugruppen validie-ren und das gesamte Fahrzeug berech-nen. Je leistungsfähiger der HPC-Server ist, desto eher kann das vollständige Mo-dell eines experimentellen Fahrzeugkon-zepts berechnet werden“, bestätigt Anuja Nagle. Das von GNS Systems konfigurierte und implementierte System läuft seit acht

Monaten ohne Ausfälle. Gegenwärtig wird eine Skriptlösung für die Eingabe des Mo-dells in die CAE-Applikation entwickelt. Das wird die Automatisierung der FEM-Berechnungen deutlich vereinfachen. Da-für ist nun auch die Zeit vorhanden, denn benötigte man früher mehrere Stunden pro Woche für die Administration, so hat sich der Administrationsaufwand jetzt auf ein Minimum reduziert. „Das System läuft“, resümiert Deipenbrock. r t

Holm Landrock ist freier Journalist in Berlin.

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GetReady für V6

PLM on Demand mit ENOVIA V6, CATIA V5 und NX

CATIA Architektur mit GEHRY Technologies

Wissensmanagement mit EXALEAD

Dieser von GNS Systems implementierte neue Cluster ersetzt ein HPC-System mit 18 Knoten.

Simulation eines VarioStruct-Bauteils im Dreipunktbiegeversuch. Der getestete Dachquer-träger besitzt einen hybriden Aufbau aus einer tiefgezogenen Blechschale und Rippen, die mit Aluminiumdruckguss hergestellt sind. Beim Eingießen des Aluminiums in das Blech wird gleichzeitig der Fügeprozess mittels Formschluss realisiert.

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24 Im Fokus High Performance Computing

High Performance Computing kommt heute auch im schlichten PC-Ge-wand daher, nicht mehr verkörpert

in lauten Riesenschränken, die in eigens dafür geschaffene Räume verbannt wer-den müssen, sondern etwa in Form der KRONOS Workstations und der NEXXUS C Deskside Supercomputer von CIARA. Denn diese Systeme verfügen über eine geschlossene Wasserkühlung nach Indust-riestandard. Die KRONOS Workstations las-sen sich somit gefahrlos übertakten, und die NEXXUS-C-Deskside-Supercomputer sind extrem leise und unter jedem Schreib-tisch zu betreiben.

transtec bietet damit hochoptimierte Lö-sungen für Kunden, die schreibtischfähige leistungsstarke Systeme für CAE-Simulati-onsanwendungen oder für CAD-Applika-tionen benötigen. Jedes System wird vor der Auslieferung von transtec-Experten getestet und auf Wunsch für den soforti-gen Einsatz individuell vorkonfiguriert.

Problemlos übertaktenKRONOS Workstations sind für den Ein-satz von komplexen Anwendungen wie CATIA, ANSYS, ProEngineer/CREO oder NCSIMUL konzipiert. Sie basieren auf In-tel-Sandy-Bridge- beziehungsweise West-mere-Prozessoren, deren Leistung durch

Übertaktung auf bis zu 5,2 GHz noch einmal deutlich gesteigert wird. Auch der Arbeitsspeichers wird über die Nennwerte hinaus be-schleunigt.

Eine SSD-Festplatte, die für die Anforderungen von Engineering- und Multi-media-Arbeitsplätzen op-timiert ist, und eine NVI-DIA-Quadro-Grafikkarte ergänzen die auf Hoch-geschwindigkeit ausgelegte Konfigurati-on dieser Rechner. Basis der Übertaktung ist die integrierte Wasserkühlung, deren Leistungsmerkmale den Anforderungen an den Einsatz in der Industrie entspricht (Industrial Grade Advanced High Per-formance Cooling System). transtec bie-tet die KRONOS-Systeme als Single- oder Dual-Core-Modelle sowie als Desktop- oder Rackmount-Systeme an.

Der leise Supercomputer unter dem SchreibtischIngenieure, Wissenschaftler und Forscher wissen, was für einen Unterschied High Performance Computing (HPC) ausma-chen kann – dank HPC lassen sich Pro-jektmeilensteine ganze Stunden, Tage oder Wochen früher erreichen und Prob-leme lösen, die andernfalls unantastbar bleiben würden. Nur wenige Computer-wissenschaftler und Ingenieure konnten bisher HPC nutzen. Meist wurden tech-nische Probleme mit Desktop-Compu-tern gelöst, mit negativen Folgen für die Produkteinführungszeit sowie für Kos-ten, Wettbewerbsfähigkeit und Qualität. CIARA will nun Demokratie in den Bereich HPC bringen – durch den NEXXUS C mit seiner Leistungsfähigkeit, Erschwinglich-keit, Installations- und Nutzerfreundlich-keit. Der NEXXUS-C-Deskside-Cluster löst mit Leichtigkeit komplexe Anwendungen aus Bereichen wie Finanzdienstleistungen, Herstellung, digitale Medien, Biowissen-schaften oder in der Energiebranche sowie traditionelle Anwendungen in staatlichen

Sektoren und im Hochschulwesen. Die NEXXUS-C-Reihe ist das einzige HPC-Sys-tem in der Branche, das HPC-Komponen-ten (Prozessoren und/oder GP-GPU) sowie Arbeitsplatz-PC- und Speicherfähigkeiten in einem einzigen integrierten, bürofähi-gen Gehäuse vereint. Diese Modularität ermöglicht eine flexible Nutzung. Zum Beispiel wird durch den Einsatz des opti-onalen integrierten technischen Arbeits-platz-PCs häufig kein separates Grafiksys-tem mehr benötigt.

Bis zu 20 ProzessorenDie Deskside-Supercomputer NEXXUS C arbeiten mit Intel-Sandy-Bridge-CPUs (In-tel-Xeon-E5-2600er-Serie) und sind für den Betrieb außerhalb dedizierter Serverräume konzipiert. Hochkomplexe Anwendungen wie Strömungssimulationen, FEM-Simula-tionen, CAD oder Renderings, die im Be-reich Rechen-, Speicher- und I/O-Leistung höchste Anforderungen stellen, laufen mit den von transtec ausgewählten NEXXUS-C-Systemen deutlich schneller.

Ein System kann bis zu 20 Prozessoren, 120 Rechenkerne, 16 GP-GPUs und nahezu zwei TByte Speicher zur Verfügung stellen – eine Performanz, die für Deskside-Syste-me außergewöhnlich ist. Das Industrial Grade Advanced High Performance Coo-ling System gewährleistet einen geräusch-armen Betrieb, auch bei Vollauslastung. Das Cable Management erfolgt über ein robustes Backplane, das für Ordnung sorgt. Die Einbindung über QDR InfiniBand Inter-connect ist optional. r t

T R A N S T E C E R W E I T E R T H P C - P O R T F O L I O

Supercomputing unterm Schreibtisch Mit besonders leisen und kompakten High-End-Rechnern bringt transtec das Supercomputing ins Büro.

Hochkomplexe Strömungssimulationen, FEM, CAD oder Renderings, die hohe Rechenleistung, viel Speicher

und schnelle Schnittstellen erfordern, sind so mit weniger aufwendigen Installationen und Spezialistenwis-

sen möglich. Die NEXXUS-C-Reihe vereint HPC-Kom-ponenten sowie Arbeitsplatz-PC- und Speicherfähigkeiten in einem einzigen integrierten, bürofä-higen Gehäuse. Bilder: transtec AG

KRONOS-Workstations basie-ren auf Intel-Sandy-Bridge- beziehungsweise Westmere-Prozessoren, deren Leistung durch Übertaktung auf bis zu 5,2 GHz noch einmal deutlich gesteigert wird.

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25AutomatisierungVerbindungstechnik

Lapp und CADENAS arbeiten bereits seit 2001 erfolgreich zusammen. Mittlerweile umfasst der elektroni-

sche CAD-Produktkatalog rund 3.000 Lapp-Produkte. Dabei handelt es sich um anschaulich dargestellte 3D-CAD-Mo-delle mit allen wichtigen CAD-Daten zu den Markenprodukten SKINTOP-Kabel-verschraubungen, SILVYN-Kabelschutz- und Führungssysteme und EPIC-Indust-riesteckverbinder. Neu hinzugekommen sind 3D-CAD-Modelle eines Komplett-programms für Kabelwagensysteme, die zur Führung von Rund- und Flachleitun-gen geeignet sind. Dank des optimier-ten PARTcommunity 3D-CAD-Download-Portals, das vor zwei Jahren an den Start ging, konnte die Handhabung weiter vereinfacht werden. So erleichtert eine verbesserte Suchfunktion das Auffinden der Bauteile. Gleichzeitig lassen sich die 3D-Modelle einfach und schnell in ver-schiedene CAD-Formate exportieren. Alle Besucher des Portals können die Pro-duktinformationen und das Datenblatt ohne vorherige Registrierung einsehen. Nur beim Downloaden ist eine Anmel-dung notwendig. Die Nutzung selbst ist für den Kunden kostenlos.

Joachim Strobel, Produktmanager bei Lapp: „Dank des neuen PARTcom munity-Online-Portals ist die Zahl der Down-loads von 3D-CAD-Modellen durch un-sere Kunden weltweit um mehr als 40 Prozent angestiegen.“

Dafür gibt es mehrere Gründe: Mit der neuen 3D-Vorschau wird die Konstruk-tion am Computer noch anschaulicher und einfacher. Selbst erklärungsbedürf-tige Lösungen lassen sich so am Bild-schirm besser darstellen. Bauteile, die

früher selbst am Computer mo-delliert werden mussten, werden heute direkt als 3D-CAD-Modell von Lapp angeboten. Zudem wurde bis vor zwei Jahren dieser 3D-CAD-Service nur in Deutsch-land den Kunden offeriert, mitt-lerweile sind alle Gesellschaften der Lapp Gruppe weltweit beim PARTcommunity-Onlineportal implementiert. Darüber hinaus haben Ingenieure heutzutage in der Regel immer weniger Zeit und setzen diese Dienstleistung von Lapp einfach voraus. 3D-CAD-Modelle sind inzwischen zum Standard geworden.

Neuheiten schnell im Download-PortalVorteilhaft ist auch die jahrelan-ge Partnerschaft zwischen Lapp und CADENAS. Alle Neuheiten im Bereich SKINTOP, EPIC und SILVYN werden innerhalb kür-zester Zeit im PARTcommunity 3D-CAD-Download-Portal zur Verfügung gestellt. Bei jeder Produktneueinführung auf einer Messe oder in einem neuen Ka-talog wird gleichzeitig auch das 3D-CAD-Modell im Portal bereitgestellt. Um das zu erreichen, ist das Erstellen eines 3D-CAD-Modells bereits während der Planung ei-ner Produktneuheit von Lapp ein fester Bestandteil des Produktmanagements.

Joachim Strobel: „Die Konstrukteure auf der ganzen Welt sind nicht nur vom Umfang unseres Produktportfolios, son-dern auch von der Funktionalität und der exakten Datenbasis begeistert. Dabei sind wir führend. Das haben wir vor allem

dem aktuellsten Stand der IT-Technologie von CADENAS zu verdanken.“

Durch die zahlreichen vertikalen On-line-Marktplätze von CADENAS werden auch potentielle neue Kunden auf das Produktangebot von Lapp aufmerksam gemacht. Jürgen Heimbach, Geschäfts-führer der CADENAS GmbH: „Unsere Soft-warelösungen vereinfachen die Arbeits-abläufe von Ingenieuren, Einkäufern und Komponentenherstellern. Lapp erreicht durch uns neue Kunden und wir garan-tieren eine zuverlässige und zukunftssi-chere Dienstleistung. Davon profitieren beide Unternehmen.“ r t

P R O D U K T E V O N L A P P A L S 3 D - C A D - M O D E L L

Finden, was am besten passtUm Entwickler schon bei der Konstruktion von neuen Maschinen und Anlagen optimal zu unterstützen,

bietet die Stuttgarter Lapp Gruppe, einer der führenden Anbieter von integrierten Lösungen und Marken-

produkten für Kabel- und Verbindungstechnik, in Kooperation mit dem Augsburger Softwarehersteller

CADENAS GmbH einen elektronischen CAD-Produktkatalog an. Dabei wird dieser 3D-CAD-Service kontinu-

ierlich ausgebaut und verbessert.

Bauteile wie den Industriesteckverbinder EPIC ULTRA für raue Umgebungen gibt es auch als 3D-CAD-Modell.

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26 Automatisierung Antriebstechnik

Die zunehmende Elektrifizierung von Fahrzeugen erfordert in vielen Fäl-len neue Komponenten, die für die

jeweiligen Einsatz- und Umweltbedin-gungen geeignet sind. Fast in allen Fällen ist extreme Kompaktheit, völlige Unemp-findlichkeit gegenüber externen Einflüs-sen sowie absolute Sicherheit bei Betrieb und Wartung des elektrischen Systems gefordert.

Um den Ansprüchen gerecht zu wer-den, verfolgt die Firma Sensor-Technik Wiedemann GmbH (STW) mit ihrem powerMELA-Hybridkonzept einen ganz-heitlichen Ansatz von der Entwicklung bis zur Serienreife von Komponenten wie Antriebs- und Speichersystemen. Das Gleichspannungstraktionsnetz bildet da-bei das Rückgrat des Gesamtsystems.

Elektrische AntriebeDer Bedarf an leistungsfähigen und effi-zienten elektrischen Antrieben für mobi-le Anwendungen wächst immens. Durch

eine Technologiepartnerschaft mit dem Nürnberger Antriebshersteller Baumüller können die Kunden auf die Kompetenz eines Antriebsherstellers zurückgreifen, dessen Elektromotoren seit Jahrzehnten auf dem Markt etabliert sind. So konnte STW Synergieeffekte schaffen und eine zukunftsfähige Lösung entwickeln, von deren Marktchancen wir überzeugt sind“, beschreibt Wolfgang Wiedemann die Mo-tivation für die gemeinsame Entwicklungs-arbeit. Die Zusammenarbeit mit STW be-deutet für den Nürnberger Antriebs- und Automatisierungsspezialisten Baumüller auch die Erschließung neuer Märkte: „Bei klassischen Industrieanwendungen spie-len der Systemgedanke und die Ablösung von Hydraulik-Elementen zur Verbesse-rung der Energiebilanz eine zunehmend wichtigere Rolle. Unsere Kenntnisse dort ergänzen die Expertise von STW als Sys-temintegrator im Bereich der Sensor- und Steuerungstechnik optimal und eröffnen so beiden Seiten neue Möglichkeiten bei der technischen Ausgestaltung des An-

triebssystems“, sagt Andreas Baumüller, technischer Geschäftsführer bei der Bau-müller Holding GmbH & Co. KG.

Die verschiedenen Fahrprofile bei Pkws, Nutzfahrzeugen und mobilen Arbeits-maschinen erlauben mehr oder weni-ger häufige Nutzbremsungen zum Spei-chern und Zuführen elektrischer Energie im Boost-Betrieb. Für flache Fahrprofile im Überlandverkehr ist der Aufwand für die elektrische Ausrüstung, insbesonde-re für die Batterien, gesondert zu berück-sichtigen. Im Gegensatz zum Pkw bieten die Fahrprofile vieler Nutzfahrzeuge bes-te Voraussetzungen für den wirtschaftli-chen Einsatz der hybriden Antriebstech-nik. Für Anwendungen im öffentlichen Verkehrsraum wie Busse im öffentlichen Nahverkehr, Lieferfahrzeuge im Zustell-betrieb und Müllfahrzeuge im Sammel-betrieb sind die Lastprofile ebenso güns-tig wie für einige Anwendungen jenseits der Straße, etwa Kräne und Stapler beim Heben und Senken von Lasten, Bauma-schinen beim Heben, Senken und Verfah-

M O B I L E E L E K T R I S C H E A N T R I E B S S Y S T E M E F ü R F A H R z E U G E

Kompakt und sicherV O N D I E T M A R S C H R Ä G L E

Die Kombination aus Verbrennungsantrieb und elektrischem Antrieb wird heute gerne als wegweisende

Technik für das Fahrzeug der zukunft gesehen. Der hybride Antrieb ist in den letzten Jahren gleichsam zum

Synonym für umweltfreundliche Mobilität geworden und kaum ein Thema beschäftigt heute die Entwick-

lungsabteilungen der Fahrzeugindustrie mehr als die zunehmende Elektrifizierung der Antriebstechnik.

Bild 1: Kurbelwellengenerator powerMELA von Sensor-Technik Wiedemann.

Bild 2: powerMELA 140 kW E-Maschine mit integriertem Fre-quenzumrichter für den Fahrzeugeinsatz.

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27AutomatisierungAntriebstechnik

ren oder Nahverkehrszüge beim wieder-holten Bremsen und Beschleunigen.

Erst die Rückgewinnung (Rekuperati-on) von Energie in einem Speicher (Bat-terie) schafft es, Brennstoff und Abgase einzusparen und den Dieselmotor immer im optimalen Arbeitspunkt zu betreiben (zu phlegmatisieren), wobei die Batterie bei Leistungsüberschuss des Dieselmo-tors geladen wird. Der Dieselmotor kann sogar kleiner ausgelegt werden, da sich Lastspitzen durch den kombinierten die-sel-elektrischen Antrieb erbringen lassen (Boost-Betrieb).

Der im Pkw favorisierte Elektroantrieb ist dem weit verbreiteten Antrieb mit Ver-brennungsmotoren in vielen Eigenschaf-ten überlegen. Dazu zählen beispielswei-se der viel höhere Wirkungsgrad sowie die vorteilhafte Drehmoment- und Leistungs-charakteristik des Elektromotors, der zu-meist einfachere Aufbau des Antriebs-strangs und die fast vollständige lokale Emissionsfreiheit in Bezug auf Schadstoffe und Lärm. Im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren verfügen aktuell ausgeführte Elektrofahrzeuge jedoch zu-meist über erheblich kleinere Reichweiten. Dies ist in erster Linie auf die vergleichs-weise geringeren Energiemengen zurück-zuführen, die beim bisherigen Stand der Technik in Energiespeichern mitgeführt werden können.

Schlüsselkomponente Lithium-Ionen BatterieLithium-Ionen Batterien sind seit vielen Jahren Energielieferant für Konsumgü-ter wie Mobiltelefone und Laptops. Neu-ere Varianten können kurzzeitig enor-me Leistung abgeben und fast ebenso schnell wieder geladen werden. Die-se Eigenschaften haben dem Batterie-typ neue Anwendungen wie elektrische Handwerkzeuge eröffnet. Gerade er-obern diese Batterien den Bereich der Pkws und Zweiräder. Fast alle neuen Pro-jekte für einen elektrischen oder hybri-den Antrieb setzen auf den Einsatz eines Lithium-Ionen Akkus.

Das nächste Gebiet ist nun der Indus-triebereich mit seinen stationären und mobilen Anwendungen. Gerne werden Vorbehalte gegen diese Technologie ins Feld geführt, etwa hohe Kosten, geringe Lebensdauer und ungenügende Sicher-heit. Jedoch gilt auch die Überzeugung, dass die fortschreitende Industrialisierung der Batteriefertigung das Kostenproblem

lösen wird. Kosten und Zuverlässigkeit werden durch den Einsatz automatischer Herstellverfahren deutlich verbessert. Die Lebensdauer wird dank einer akti-ven Kühltechnik und einem intelligenten Schutz vor thermischer oder elektrischer Überlastung bei mehreren Jahren liegen. Auch wenn neuartige Materialien zur Herstellung von Batteriezellen wie kera-mische Separatoren oder Lithium-Eisen-phosphat-Kathoden die Eigensicherheit der Zellen deutlich verbessern, verbleibt eine Reihe von Gefährdungspotenzialen, die ein Resultat der hohen Energiedichten und der hohen Spannungen durch Rei-henschaltung einzelner Zellen sind. Nur mit dem Einsatz komplexer Elektronik ist diesen Gefahren zu begegnen.

Sensor-Technik Wiedemann hat lang-jährige Erfahrung bei der Entwicklung solcher Batterie-Management-Systeme für die Automobilindustrie und jetzt mit seinem powerMELA-mBMS ein speziel-les System für den Sondermaschinen-bau vorgestellt. Baukastenartige Modu-larität und Skalierbarkeit schaffen die nötige Flexibilität, den weiten Bereich unterschiedlicher Batterieauslegungen abzudecken.

Als Startpunkt für spezifische Entwick-lungen steht eine Evaluierungshardware (Bild 3 und 4) bereit, die bereits alle we-sentlichen Funktionsmerkmale enthält. Die Integration durch den Fahrzeugher-steller erfordert lediglich Kenntnisse über die Schnittstelle zwischen der Batterie und seiner Anwendung. Die Leistungs-merkmale der eingesetzten Zelltechnolo-gie sind Teil dieser Schnittstelle und durch geeignete Parametrisierung einstellbar.

Auf Basis der Evaluierungshardware entstehen mit Industriepartnern spezi-fische Batterie-Management-Syste-me für Traktionsbatterien. Die Nennspannungen reichen von 300 bis 600 Volt, die Nennleistun-gen von 15 bis 100 kW,

die Energieinhalte von 2 bis 80 kWh, die Anwendungen von diesel-elektrischen bis zu rein elektrischen Antrieben.

Seitenblick auf den industriellen stationären MaschinenbauIn den 1970er und 1980er Jahren ha-ben die Marktanforderungen nach mehr Funktionalität und Flexibilität den Ma-schinenbau herausgefordert. Zunächst wurde an den Konzepten der Königswelle mit einem zentralen Antrieb festgehalten und eine mechanische Lösung für höhe-re Effizienz, Funktionalität und Flexibilität angeboten. Dies führte zu extrem kom-plexen Ausführungen, die zunehmend unwirtschaftlicher wurden. Erst die Ein-führung der dezentralen Servo-Antriebs-technik revolutionierte den Maschinen-bau. Heute gehören lange Rüstzeiten, Prozessvarianzen und viele andere Ein-schränkungen weitgehend der Vergan-genheit an. Automatisierte und vor al-lem flexible Abläufe sind heute Stand der Technik. Selbst in einfachen Anwendun-gen, die ohne weiteres mechanisch ge-löst werden können, wird immer häufi-ger Servoantriebstechnik bevorzugt, da der generelle Einsatz dieser Technologie zu einer starken Kostenreduktion geführt hat, die durchaus mit mechanischen Lö-sungen konkurrieren kann.

Die Analogie zu den mobilen Anwen-dungen ist kaum zu übersehen. Auch hier werden enorme Anstrengungen unternommen, die steigenden Anfor-derungen mit konventionellen Mitteln zu lösen. Die technologischen Vorteile der elektrischen Antriebssysteme wer-den letztlich zu einer Verbreitung in mobilen Arbeitsmaschinen und Fahr-zeugen führen. r t

Der Autor, Dietmar Schrägle, ist Projektma-nager bei der Sensor-Technik Wiedemann GmbH, Kaufbeuren.

Bild 3: Die powerMELA-mBMS-Anschluss-einheit.

Bild 4: Eine powerMELA-mBMS-Zellüberwachungsein-heit (CSC) für 42 Zellen.

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28 Automatisierung Auslegung mechatronischer Antriebssysteme

Berechnungsmethoden, Auslegungs-erfahrung und Wissen sind die Kern-elemente des Software-Tools cymex

3 von WITTENSTEIN alpha. Applikati-on, Motor und Getriebe – also die kom-plette mechatronische Antriebslösung – können mit der Software sehr leicht dimensioniert sowie die Effektivität im Zusammenspiel simuliert und beurteilt

werden. Seit etwa zehn Jahren zeigt sich cymex 3 durch regelmäßige Updates in kurzen Intervallen durchgehend auf der Höhe der Zeit. Die integrierte Datenbank beispielsweise umfasst aktuell mehr als 10.000 Motoren von über 40 Herstellern und ermöglicht so eine herstellerüber-greifende Auslegung von Antriebssträn-gen. Zudem verfügt die Software über

eine große Schnittstellenvielfalt für den Import von Bewegungsprofilen aus an-deren Auslegungsprogrammen. Die von den Konstrukteuren und Entwicklern ei-nes Kunden erarbeiteten Grundlagen können so auf technische Plausibilität geprüft sowie für die Dimensionierung eines Antriebs in cymex 3 übernommen und dort weiter optimiert werden.

S O F T W A R E C Y M E X 3 V O N W I T T E N S T E I N A L P H A

Erst die Aufgabe optimieren, dann die Lösung V O N D I P L . - I N G . ( D H ) J Ü R G E N G U C K E N B E R G E R

„Katalogwissen“ alleine kann bei der Auslegung mechatronischer Antriebssysteme, etwa aufgrund unge-

nutzter Regelreserven, zu suboptimalen und damit subeffizienten Lösungen führen. Mit der Auslegungs-

software cymex 3 ist es möglich, Systemgenauigkeiten zu optimieren und vorhandene überlastfaktoren zu

nutzen. Auf diese Weise werden – unterstützt durch neue Online-Konfiguratoren im Internet und das erst-

mals in dieser Form verfügbare Software-Tool „Energie-Assistent“ – erweiterte Auslegungs- und Anwen-

dungsräume sowie Potenziale für Energieeffizienz und das Downsizing von Antriebssträngen erschlossen.

Das neue High-Performance-Line-arsystem von WITTENSTEIN alpha für lineare Bewegungen mit höchs-ten Ansprüchen.Bilder: WITTENSTEIN alpha

29AutomatisierungAuslegung mechatronischer Antriebssysteme

Auslegungs-Tool cymex 3: Intelligente Optimierung von Bewegungs- und Lastprofilen Die ganzheitliche Betrachtung einer An-triebsaufgabe steht im Mittelpunkt des Auslegungsprozesses mit cymex 3. Damit der Anspruch von WITTENSTEIN alpha „100 Prozent Verfügbarkeit der Anlagen“ zuverlässig erfüllt werden kann, wird der zentrale Schwerpunkt – vor der Betrach-tung von Getriebe und Motor – auf die Analyse und Optimierung von Lasten und Bewegungen gelegt. Nach der Erfassung der grundlegenden Rahmenbedingun-gen einer Applikation, etwa Zyklus- oder Dauerbetrieb, Axial- und Radialkräfte, Bewegungsart, zulässiges Verdrehspiel oder Mindest- und Höchstdrehzahlen, wird die Positionieraufgabe und die da-mit verbundenen Bewegungs- und Last-profile eingehend betrachtet.

Drehmomente und Drehzahlen wan-deln sowie Massenträgheitsmomente anpassen – diese Funktionen, die Getrie-be in mechatronischen Antriebssyste-men übernehmen, sind in ihrer Genau-igkeit und Effizienz wesentlich abhängig vom Ablauf der durchzuführenden Be-

wegungen. So zeigt der Vergleich ver-schiedener Bewegungsgesetze, dass je nach Bewegungsprofil bei dynamischen Anwendungen das tatsächlich auf das Getriebe wirkende Drehmoment bedeu-tend größer sein kann als das analytisch berechnete Drehmoment. Besonders in der Beschleunigung und beim Abbrem-sen besitzen unstetige Rechteck-Be-wegungsprofile, zum Beispiel nach der ½-Regel, einen unendlich großen Ruck,

was zu einer starken Anregung über alle Frequenzbereiche und so zu Über-schwingern im Antriebssystem führt. Ty-pische Einstellvorgaben für Servoregler zielen darauf ab, bei Sprungantworten Überschwinger im Bereich von 30 bis 40 Prozent zu generieren. Bei sehr hoher Dynamik des Servoreglers können diese Drehmomentspitzen bis zu 100 Prozent größer sein als die theoretischen, analy-tisch berechneten Werte.

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Auslegungstool für Getriebe von WITTENSTEIN mit schnellem Zugang zu tech-nischen Daten, 3D-Modellen und Zeichnun-gen.

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30 Automatisierung Auslegung mechatronischer Antriebssysteme

Dies wiederum bedeutet, dass ein Getrie-be so ausgelegt sein muss, dass es mit diesen Lastspitzen umgehen kann: WIT-TENSTEIN alpha gibt den Kunden zum Ab-schätzen dieser Effekte den so genannten Stoßfaktor an die Hand beziehungswei-se berücksichtigt diesen automatisch in den verfügbaren Auslegungstools. Durch die Überlasten müssen die Getriebe stär-ker ausgelegt werden – wodurch sie grö-ßer werden. Der Stoßfaktor trägt dem Rechnung und hilft den Kunden, nicht zu schwach zu dimensionieren.

Kleiner werden die tatsächlichen Las-ten nur durch eine optimierte Bewe-gung. Durch stetige beziehungsweise harmonische Bewegungsprofile kann erreicht werden, dass der Stoßfaktor re-duziert und im Idealfall eliminiert wird. Um dieses „wie“ der Bewegung zu opti-mieren, nimmt WITTENSTEIN alpha mit cymex 3 eine Optimierung des Bewe-gungsdesigns vor – eine Aufgabe, die bei zunehmender Komplexität der An-triebsanforderungen per Hand weder mathematisch noch zeitlich zufrieden-stellend gelöst werden kann. Die Soft-ware modelliert anwendungsspezifische Bewegungsideale unter Nutzung von Berechnungsgesetzen für Polynome hö-herer Ordnung und trigonometrischen Gesetzen, etwa für Sinoide. Sie generie-ren analytisch höhere Beschleunigun-gen – sprich Drehmomente – und zeich-nen sich gleichzeitig durch ruckfreie oder zumindest ruckbegrenzte Beschleuni-gungs- und Bremsverläufe aus.

Dies drückt sich darin aus, dass die tatsächlichen Drehmomente und der

tatsächliche Bewegungsverlauf jetzt sehr viel näher am analytisch berechne-ten Drehmoment liegen, das heißt, eine bessere Bahntreue gegeben ist und der Motor nahezu ideal beschleunigen und bremsen kann. Im Idealfall lässt sich so gänzlich auf einen Stoßfaktor verzich-ten, wodurch die mechanischen Ele-mente 30 bis 40 Prozent kleiner dimensi-oniert werden können. Aber nicht nur die Lasten werden verringert: Unerwünschte Schwingungsanregungen werden vermieden, was eine wesentlich bessere Bewe-gungsqualität bedingt. Die-se äußert sich auch in gerin-gerer Geräuschentwicklung und einem für die ganze Maschine vorteilhaften ru-higen, vibrationsarmen Lauf des Antriebs. Das Wegfallen erhöhter Lastannahmen und Sicherheiten in Form von Regelreserven beziehungs-weise Stoßfaktoren eröff-net die Möglichkeit, kleine-re Baugrößen auszuwählen und so deutlich energieeffi-zientere Antriebssysteme zu entwerfen.

Optimale Wahl der Antriebskomponenten erschließt erweiterte Auslegungsräume Nachdem die Optimierung von Lasten und Bewegun-gen durchgeführt wurde,

werden mit Hilfe von cymex 3 geeigne-te Getriebe und Motoren identifiziert. Hierbei wird zunächst der Lambda-Wert betrachtet, das heißt das Verhältnis der Massenträgheiten von Motor und Last. Bei dynamischen Anwendungen ist ein Wert zwischen 2 und 7 anzustreben. Danach werden Getriebeeigenschaften definiert, etwa Getriebeart, Wellenaus-führung, Bauform oder die Form des Abtriebs. Bei linearen Ritzel-Zahnstan-ge-Anwendungen wird aus Drehmo-ment- und Steifigkeitsgründen auf mi-nimale Ritzeldurchmesser geachtet. Die Klärung der Anbausituation zielt zum Beispiel auf eine weitgehende Eliminie-rung von Kippmomenten sowie auf die Anbauausführung in Form von Welle, Flansch oder Hohlwelle ab. Im Falle ei-nes direkten Ritzelanbaus ermöglichen angeschweißte Ritzel die Umsetzung hochsteifer, linearer Präzisionsanwen-dungen.

Im weiteren Verlauf der Getriebeaus-wahl geht es vor allem um die Betrach-tung von Querkräften, Trägheiten, Drehzahlen, Drehmomenten und ther-mischen Aspekten. Getriebe mit gerin-gen Querkräften und reibungsoptimier-

neue Online-Konfiguratoren für die individuelle Motor-Getriebe- und Ritzel-Zahnstange-AuslegungFür die Durchführung erster Auslegungsberech-nungen für mechatronische Antriebssysteme ste-hen im Internet zwei neue Online-Konfiguratoren von WITTENSTEIN alpha zur Verfügung:

- Motor-Getriebe-Auslegung unter www.witten-stein-alpha.de/produkte.htm

- Ritzel-Zahnstange-Lösungen unter www.ritzel-zahnstange.de (siehe linke Navigation).

Mit den wichtigsten spezifischen Applikations-daten werden Basisberechnungen durchgeführt und mögliche Getriebe- und Motor-Kombinatio-nen vorgeschlagen. Auf diese Weise stehen dem Anwender mit wenigen Mausklicks vorläufige Lösungsansätze für seine Aufgabenstellung zur Verfügung, die deren Anforderungen hinsichtlich Kraft, Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Präzision erfüllen. Neben der deutlichen Zeiter-sparnis, die die Online-Konfiguratoren bieten, überzeugen sie – schon in einem frühen Aus-legungsstadium – durch die Bereitstellung von systembezogenen Leistungsdaten und Genau-igkeiten, die der Anwender unmittelbar in sein laufendes Auslegungsprojekt übernehmen kann. Die technischen Daten wie auch die CAD-Daten können im jeweils gewünschten Format herunter-geladen werden.

Analytischer Vergleich verschiedener Bewegungsprofile mit jeweils 100 Millimetern Hub in 0,25 Sekunden.

Auslegung mechatronischer Antriebssysteme

ter Ausführung, zum Beispiel das SP+ von WITTENSTEIN alpha, ermöglichen im Vergleich zum Getriebe-Industriestan-dard einen höheren Wirkungsgrad und eine geringere Temperaturentwicklung. Die Software cymex 3 integriert diese Eigenschaften in die Getriebeauslegung und zeigt auf, unter welchen Bedingun-gen mit einem bestimmten Getriebe höhere Drehzahlen beziehungsweise Radialkräfte oder höhere Abtriebsdreh-momente über die Katalogdaten hinaus realisiert werden können. Damit erge-ben sich erweiterte Auslegungsräume, das heißt zusätzliche und gleichzeitig sicher beherrschbare Einsatzpotenziale des Getriebes: mehr Drehmoment bei reduzierter Drehzahl oder mehr Dreh-zahl bei reduziertem Abtriebsmoment. Vergleicht man eine solche „intelligen-te“ Getriebeauslegung mit der Auswahl eines Getriebes anhand statischer Ka-talogdaten, erkennt man über die erste Lastoptimierung hinaus weitere Down-sizing-Möglichkeiten von installierter Leistung und Baugröße bei der mecha-tronischen Antriebsauslegung.

Integrierter Energie-Assistent berechnet Kosten- und CO2-Einspa-rung durch NetzrückspeisungWenn in Getrieben reibungsoptimier-te Lagerungs- und Dichtungstechno-logien zum Einsatz kommen und sie so im Betrieb nur wenig Wärme entwi-ckeln, wenn Frequenzumrichter, Bewe-gungsprofile, Mechanik und Motoren optimal ausgelegt sind, hat dies einen unmittelbaren Einfluss auf den Ener-gieverbrauch. Untersuchungen zeigen, dass allein im mechanischen Teil des Antriebsstrangs bis zu 30 Prozent Ener-gie eingespart werden kann. Und dies ist auch volkswirtschaftlich von Belang: Am Energieverbrauch der Industrie tragen Motoren und Antriebe den Lö-wenanteil: 66 Prozent des Gesamtver-brauchs – über 151 TWh in Deutschland beziehungsweise mehr als 656 TWh für Europa. Auf 22 TWh – etwa 15 Prozent – beziffert der ZVEI (Zentralverband Elek-trotechnik- und Elektronikindustrie e.V.) in entsprechenden Untersuchungen al-lein für Deutschland das Potenzial zur Verbrauchsreduzierung in der Antriebs-technik. Der Industrie würde dies mehr als 2,5 Milliarden Euro Energiekosten einsparen, auf die Umwelt kämen 12,5 Millionen Tonnen CO2 weniger herab

und 5,5 Millionen Haushalte könnten versorgt beziehungsweise Kraftwerke mit entsprechender Leistung vom Netz genommen werden. Energieeffizienz ist also gleichermaßen ein Innovations-potenzial wie auch ein Alleinstellungs-merkmal in der elektrischen Antriebs-technik.

Aus diesem Grund hat WITTENSTEIN alpha in die Auslegungssoftware cymex 3 die Funktion „Energie-Assistent“ integ-riert. Mit diesem in dieser Form bislang einzigartigen Tool lässt sich der Energie-bedarf eines Antriebsstrangs dynamisch berechnen und dieser so energieeffi-zient auslegen – bis hin zur Wirtschaft-lichkeitskalkulation einer möglichen Netzrückspeisung durch den Antrieb. Beispielberechnungen zeigen, dass ein Großteil der Energie, die zum Beschleu-nigen und Bremsen der Antriebsträgheit aufgewendet wird, nicht komplett als Abwärme-Energieverlust beim Bremsen „verheizt“ werden muss, sondern zu ei-nem großen Teil rückgespeist und „wie-derverwendet“ werden kann. Mit cymex 3 lassen sich sogar die Energiekosten mit und ohne Rückspeisung bewerten und so die jährliche Energieersparnis in Euro beziffern.

Bewegungs- und lastoptimierte Antriebe: beherrschbar, energieeffizient, wirtschaftlichDie Software cymex 3 ermöglicht eine Dimensionierung und Beurteilung von kompletten Antriebssträngen in servo-gesteuerten Maschinen und Anlagen. Die WITTENSTEIN-Philosophie der vor-rangigen Optimierung von Bewegungs- und Lastprofilen bildet die Basis für die Auswahl von zuverlässigen und be-herrschbaren Getriebe-Motor-Kombina-tionen. Potenziale zum Downsizing von Antriebssträngen, die die Software durch die Berechnung erweiterter Aus-legungsräume erschließt, tragen eben-so zu einer hohen Wirtschaftlichkeit der mechatronischen Antriebslösungen bei wie das hohe Maß an Energieeffizienz, das sich dank cymex 3 erreichen und als reale Betriebskostensenkung berech-nen lässt. to

Jürgen Guckenberger ist Ap-plikationsingenieur und Fach-experte Antriebsauslegung im technischen Büro Servoge-triebe der WITTENSTEIN alpha GmbH, Igersheim.

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ma, Lebensmittel und Kunststoff sind das Geschäft des Sondermaschinenbauers Erhardt + Abt. Getreu dem Motto „Wir fin-den eine Lösung für alles – solange es mit Robotern machbar ist“ gewann das junge Unternehmen bereits zweimal den Inno-vationspreis der Stadt Göppingen.

Alles inhouse„Neben großem Erfindungsreichtum gibt es in unserem Geschäft zwei weitere Grundvoraussetzungen, um überzeugen-de Produkte und beste Qualität abliefern

zu können: die enge und vertrauensvol-le Zusammenarbeit mit dem Kunden so-wie qualitativ hochwertige, zuverlässige und langlebige Komponenten“, erklärt Robert Bartsch, Fertigungsleiter und Konstrukteur bei Erhardt + Abt. Viele Ma-schinenteile und Baugruppen stellt das Unternehmen in Eigenregie her. Das ist eine seiner Stärken: Von der Planung und Konstruktion über die Fertigung der ent-scheidenden Maschinenkomponenten und den elektronischen Schaltschrank-bau bis hin zur Programmierung findet alles inhouse statt. „Das minimiert die Reibungsverluste“, meint Bartsch. Norm-teile wie Buchsen, Wellen, Lagerböcke

oder Schrauben ordern die Kuchener jedoch per Katalog. Dabei gilt es, jeden Tag aufs Neue Komponenten zu finden, die nicht nur einmal eingesetzt, sondern auch in Folgeprojekten genutzt werden können. „Doch unsere Maschinen sind so unterschiedlich. Fast jede ist ein Ein-zelstück. Das macht die Standardisierung schwierig“, erläutert Robert Bartsch.

Berechenbare LieferzeitenAls Erhardt + Abt auf der Motek 2003 die MISUMI Europa GmbH kennenlern-ten, war der ideale Zulieferer gefunden. Der japanische Produzent und Lieferant mechanischer Komponenten für den Sondermaschinenbau und die Monta-geautomation unterstützt seine Kun-den weltweit durch direkten Katalog-verkauf. Die Mission von MISUMI: Das Unternehmen will Produkte mit hoher Qualität, niedrigen Preisen und zuver-lässigen Lieferzeiten anbieten. Robert Bartsch bestätigt: „Wir hatten an der Qualität der Teile in all den Jahren noch nie etwas zu beanstanden. Die Lieferzei-ten sind gut und vor allem berechenbar. Wir konnten uns bisher immer auf die im

N O R M T E I L E P E R K A T A L O G

Krisenfeste Lieferzeiten S T E F A N P U L V E R

Das Unternehmen Erhardt + Abt ist Spezialist für Automationsanlagen. Linearführungen bestellt der Kuche-

ner Sondermaschinenhersteller größtenteils bei MISUMI Europa – wie auch viele andere mechanische Norm-,

Kauf- und zeichnungsteile.

Der Kuchener Sondermaschinenhersteller Erhardt + Abt ist Spezialist für Automationsanlagen.

Erhardt + Abt hat sich auf Montage- und Handling-Systeme spezialisiert.

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33AutomatisierungLineartechnik

Katalog angegebenen Termine verlas-sen. MISUMI hat das wirklich beeindru-ckend gut im Griff.“ Sowohl der gedruck-te als auch der virtuelle Katalog auf der MISUMI-Website macht es den Kunden des Komponentenanbieters leicht: Prei-se, Lieferzeiten und Bauzeichnungen jedes einzelnen Teils sind dort angege-ben. Bartsch und seine Kollegen aus der Konstruktionsabteilung schätzen diesen Service besonders; die CAD-Modelle machen die Anfertigung eigener Zeich-nungen überflüssig, und das Warten auf ein Angebot mit Kosten und Lieferzeit entfällt. Das spart enorm viel Zeit. „Au-ßerdem ist MISUMIs Produktspektrum mit über einer Million Artikeln so groß und umfassend, dass wir statt bis dato fünf heute nur noch einen Lieferanten brauchen“, so Bartsch.

Auch bei Sondermaßen, speziellen Oberflächenbehandlungen oder Men-genrabatten differenziert sich MISUMI vom Wettbewerb. Komponenten sind in bis zu 0,01 Millimeterschritten frei kon-figurierbar. Abmaße, Materialien, Be-schichtungen oder Härten finden sich in übersichtlichen Tabellen wieder – im-mer verknüpft mit den jeweiligen Prei-sen und Lieferzeiten. Dabei entsprechen die Konditionen genau den Anforderun-gen des Sondermaschinenbaus: Gelie-fert wird ab Stückzahl eins – innerhalb Deutschlands versandkostenfrei. Min-dermengenzuschläge, Mindestbestell-mengen oder einen Mindestwarenwert gibt es nicht.

Lineartechnik – auch in Krisenzeiten lieferbarAuch beim Einkauf seiner Lineartechnik verlässt sich Erhardt + Abt auf das An-gebot von MISUMI. Vor allem Kugelum-lauf- und Wellenführungen kommen in Robotergreifern mit Formatverstellun-gen oder in Ausrichtstationen der Ku-chener Spezialisten zum Einsatz. Neben Qualität und technischen Parametern ist vor allem die verlässliche Einhaltung der Lieferfristen entscheidend für die Inge-nieure und Techniker des schwäbischen Sondermaschinenbauers. Zahlreiche Fer-tigungsstätten weltweit, ein gut struktu-riertes Vertriebsnetz sowie das durchdach-te Logistikkonzept von MISUMI sorgen dafür, dass die kurzen Lieferzeiten zu-verlässig eingehalten werden. Zudem hat MISUMI Lineartechnik-Varianten im Programm, mit denen andere Anbieter

nicht dienen können. Dazu zählen un-ter anderem nahezu wartungsfreie Li-nearkugellager und Profilschienen mit eingebautem Schmierstoffreservoir. „Die herkömmlichen Führungen müs-sen manuell abgeschmiert werden. Das ist wartungs- und personalintensiv“, so Bartsch.

Sämtliche Lineareinheiten stehen wie alle anderen Komponenten innerhalb weniger Werktage zur Montage zur Ver-fügung. So beträgt beispielsweise die Lieferzeit für Profilschienenführungen mit Kunststoff-Spacer für ultraschwere Lasten in der Standardausführung acht Tage. Gleiches gilt für die Standardversion einer Linearkugelfüh-rung mit eingebauter Schmierstoffeinheit, Flansch und doppel-ter Länge. Die an-wendungsspezifisch maßgeschneider te Ausführung braucht gerade einmal fünf Tage länger. Die frist-gerechte Auslieferung ist dabei garantiert.

MISUMI Europa hat die Erfahrung ge-macht, dass inzwi-schen die zuverlässige Einhaltung der vom Unternehmen ange-gebenen Lieferzeiten und die damit einher-gehende Planbarkeit für seine Kunden wich-tiger sind als die tech-nischen Parameter. Das hat der MISUMI Europa GmbH in jüngs-ter Vergangenheit vie-le neue Kunden be-schert. r t

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Der virtuelle Katalog auf der MISUMI-Webseite macht die Auswahl geeigneter Kom-ponenten leicht: Preise, Lieferzeiten und Bauzeichnun-gen jedes einzel-nen Teils sind dort angegeben.

Zahlreiche Fertigungsstätten weltweit, ein gut struktu-riertes Vertriebsnetz sowie das durchdachte Logistikkon-zept von MISUMI sorgen dafür, dass die kurzen Lieferzei-ten zuverlässig eingehalten werden können.Bilder: MISUMI/Erhardt + Abt

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34 Lineartechnik Automatisierung

Der in Augsburg ansässige Flugzeug-hersteller Premium AEROTEC GmbH (PA) ist auf die Entwicklung und den

Bau von Strukturen sowie Fertigungssys-temen für zivile, aber auch militärische Flugzeuge spezialisiert. Das Unterneh-men ist in der Branche vor allem für seine herausragenden Fähigkeiten beim Laser-schweißen von Flugzeugstrukturen und für das geschützte VAP-Verfahren (Vacu-

um Assisted Process) bei der Herstellung von mit Carbonfasern verstärkten Kunst-stoffen (CFK) bekannt. Nicht zuletzt des-wegen ist PA der wichtigste Strukturlie-ferant für das neue Airbus-Modell A350 XWB, dessen Rumpf zum überwiegenden Teil aus CFK-Materialien hergestellt wird. Aus dem Augsburger Stammsitz des Un-ternehmens stammen die groß dimen-sionierten Seitenschalen der hinteren

Rumpfsektion. Im Werk Nordenham, der weltweit modernsten Produktionsstätte im Bereich der integrierten Schalenfer-tigung, fertigt man die gesamte vordere Rumpfsektion. Auch die Integration der verschiedenen Sektionen erfolgt hier.

Versenkte KreuztischeDie Verbindung der einzelnen Sektionen erfordert absolute Präzision, denn bereits wenige Millimeter können bei den Riesen-dimensionen eines Airbus eine große Kluft sein. Im Werk Nordenham lässt sich daher die gesamte Montagestation verschieben. Möglich machen dies im Hallenboden in-tegrierte Kreuztische, die Rodriguez ei-gens für diesen Zweck entwickelt hat. Je vier Kreuztische wurden in Zweierreihen im Boden der Produktionshalle versenkt. Spezielle Vorrichtungen in den Linearfüh-rungen nehmen die Füße der Montagesta-tion auf. Auf diese Weise lassen sich die Station und damit die zu montierenden Baugruppen millimetergenau zueinander positionieren. Wird die Montagestation nicht genutzt, sind die Linearführungen

F E R T I G U N G S S Y S T E M E V O N R O D R I G U E z

Applikationsgerechte SonderlösungenN I C O L E D A H L E N

Jede lineare Führungsaufgabe stellt andere Anforderungen an die genutzten Linearkomponenten. zudem

konfrontiert die rasante Entwicklung neuer Fertigungstechnologien sowie die Planung neuer und die Erwei-

terung bestehender Fertigungssysteme den Anwender mit einer Vielzahl komplexer Herausforderungen.

Das Eschweiler Unternehmen Rodriguez hat sich auf die Lösung solcher Probleme spezialisiert und bietet für

jeden Anwendungsfall die passende Lineareinheit – maßgeschneidert aus der eigenen Fertigung. So auch

für Fertigungssysteme zur Flugzeugmontage und Bandschweißanlagen in der Stahlindustrie.

Im Werk Nordenham entstehen die Oberschalen aus CFK-Fa-sern für die vordere Rumpfsek-tion des Airbus A350. Foto: Premium AEROTEC GmbH

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35Lineartechnik Automatisierung

abgedeckt. Bei der Umsetzung galt es be-sondere kundenspezifische Vorgaben zu berücksichtigen: Dazu zählte neben ei-ner hohen Tragfähigkeit auch die beson-ders niedrige Bauhöhe von maximal 140 Millimetern. Die hohen Ansprüche an die Präzision bei der Rückstellung auf Nullpo-sition mittels Federkraft (+/- 0,5 Millime-ter) war eine besondere Herausforderung an die Konstrukteure. Die Spezialisten von Rodriguez realisierten die Aufgabe durch die Entwicklung eines Konzepts aus ver-schiedenen Stahlumbauteilen und Bau-gruppen mit Profilschienenführungen so-wie einer antriebsseitigen Kombination aus Kugelgewindetrieben und Federn. „Es handelt sich dabei um eine Sonderlösung, die keinem gängigen Standard – auch im Blick auf andere Anbieter – entspricht“, erläutert Jörg Schulden, Geschäftsbe-reichsleiter Lineartechnik bei Rodriguez. Doch genau solche Anwendungen sind die Spezialität des Eschweiler Antriebs-spezialisten. Mit einem nahezu lückenlo-sen Produktportfolio, mehr als 20 Jahren Erfahrung und der internen Fertigung mit einem Maschinenpark, der kaum Wün-sche offen lässt, ist Rodriguez auf Sonder-lösungen dieser Art bestens vorbereitet.

Präzision unter rauen Bedingungen Das zeigt auch eine weitere maßgeschnei-derte Lineartechniklösung für einen ganz anderen Einsatzbereich: Für eine Band-schweißanlage realisierte Rodriguez un-terschiedliche Führungsaufgaben mit Hil-fe applikationsspezifischer Lineartechnik. Diese übernimmt beispielsweise das Füh-ren von Schweißbrennern, Laserköpfen,

Induktionseinrichtungen und Schweiß-zusatzdrahtdüsen. Außerdem werden Linear einheiten bei der Führung von Schneidpressen in Seitenstanzen genutzt. Zu den größten Herausforderungen für die eingesetzte Lineartechnik zählen die für Stahlwerke typischen rauen Betriebs-bedingungen: Es ist extrem staubig bei gleichzeitig hoher Luftfeuchtigkeit und hohen Temperaturen. Die verwendete Technik muss entsprechend belastbar und ihre Standzeiten trotz der widrigen Um-stände hoch sein. Darüber hinaus gilt es, die spezifischen Leistungsdaten wie Trag-zahlen und Verfahrgeschwindigkeiten bei der Auswahl der Lineartechnik ebenso zu berücksichtigen wie die Ansprüche an Präzision und Vibrationsarmut. Rodriguez kann diesen differenzierten Bedarf mit seinem Portfolio an (maßgeschneiderten) Rund- und Profilschienenführungen, Ge-windetrieben, einbaufertigen Linearsys-temen, Kreuztischen sowie Lösungen auf Basis von Kugel- und Glasschwenkrollen sämtlich erfüllen. Für die Bandschweiß-anlage fertigte der Antriebsspezialist Linearführungen für die Hub-, Quer- und Kreuzschlitten – eigenverantwortlich, aber maßgeschneidert nach den mecha-nischen und steuerungstechnischen Vor-gaben des Kunden-Engineerings. „Der Kunde kauft die komplett montierte Bau-gruppe quasi als Blackbox, also unter Ver-nachlässigung des inneren Aufbaus“, sagt Jörg Schulden und betont: „Die Auswahl geeigneter Komponenten und die kon-struktive Ausgestaltung der Baugruppe bleibt uns überlassen. Unser Know-how garantiert überzeugende Ergebnisse – das ist unsere Kernkompetenz.“

Experten-Know-howBeide aufgezeigten Führungsbeispiele eignen sich prinzipiell für eine Vielzahl weiterer Applikationen. Erforderlich wäre dazu lediglich eine Modifikation der Füh-rungen und Antriebseinheiten gemäß dem jeweiligen Einsatzzweck. Die En-gineering-Experten von Rodriguez verfü-gen über ein tiefgehendes Know-how – nicht nur im Blick auf ihre Produkte – sondern auch, was die unterschied-lichsten Anwendungsbereiche angeht. Mit diesem Wissen unterstützen sie ihre Kunden bei der anforderungsgerechten Auslegung der jeweiligen Baugruppen, der maßgeschneiderten Anfertigung der Lineartechnik und der Wahl der optima-len Komponenten. r t

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Größere Werkstücke und ganze Montagesta-tionen können mithilfe belastbarer Kreuzti-sche von Rodriguez sehr präzise positioniert werden.

Eine Plug-and-Play-Kreuzschlittenführung von Rod-riguez übernimmt die Höhen- und Querausrichtung der Schweißeinheit.

Rodriguez liefert einbaufertige Komplettpakete nach den technischen Vorgaben des Kunden. Bilder: Rodriguez

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36 Automatisierung Antriebstechnik

Seit Mitte der 1960er Jahre arbei-tet die englische Firma AB Pre-cision (Poole) Ltd. aus Dorset als

Zulieferer für das britische Ministry of Defense. Um den in der heutigen Zeit gestiegenen Gefahren beim Aufspü-ren und Entschärfen von Explosiv-körpern Rechnung zu tragen, entwi-ckelten die Experten aus Dorset die neueste Generation ihres Guardian MROV (Miniature Remotely Operated Vehicle). Das modular aufgebaute Kleinfahrzeug lässt sich als Geräteträ-ger je nach Anforderung mit Zusatz-ausrüstung ausstatten. Universelle Einsatzfähigkeit bedeutet auch, dass jedes Gelände überwunden werden muss. Ebenso wichtig ist eine kleine Bauform, damit man in engen Gän-gen manövrieren kann, zum Beispiel in Zügen, Flugzeugen oder U-Bah-nen. Um möglichst viele verschie-dene Funktionen inklusive eines kräftigen Geländeantriebs in einem kleinen Geräteträger unterbringen zu können, haben die englischen Ex-perten mit den Kleinantriebsspezi-alisten von FAULHABER zusammen-gearbeitet. In der Grundausstattung des Guardian übernehmen 15 unter-schiedliche Kleinstantriebe die exak-te Umsetzung der Steuerbefehle.

Hohe Flexibilität dank modularem AufbauEin Gerät zum ferngesteuerten Auf-spüren von Bomben beziehungs-weise deren Entschärfung muss man möglichst universell auslegen, um für alle Eventualitäten vorbereitet zu sein. Das trifft auch auf die Steuerung zu. Die Funkfernsteuerung des Guardian kann unter ungünstigen Bedingun-gen gestört werden oder die Funksi-gnale werden detektiert oder lösen im schlimmsten Fall den Zündmecha-nismus aus. Daher kann das Spürvehi-kel zusätzlich auch über eine absolut emissionsfreie Glasfaserleitung Bilder und Befehle senden und empfangen. Gesteuert wird alles von einem Kom-mandokoffer aus. Ein 17-Zoll-LCD-Bildschirm zeigt die Aufnahmen der Kameras, ein 10,5-Zoll-Touch-Screen bietet mit Soft-Buttons und einer 3D-Abbildung des Gefährts eine intuitive Steuerung auch der Zusatzmodule. Zwei Joystick-Controller für den An-trieb und den Manipulatorarm ergän-zen die Steuerzentrale.

Da oft bei beengten Verhältnis-sen aufgeklärt werden muss, ist eine kompakte Bauweise gefragt. Mit ei-ner Breite von 417 Millimetern (Lauf-ketten) beziehungsweise 535 Milli-

M O B I L E R M A N I P U L A T O R F ü R A U F K L ä R U N G U N D B O M B E N E N T S C H ä R F U N G

Kleinstantriebe übernehmen gefährliche Arbeit vor OrtV O N A N D R E A S Z E I F F U N D D I E T R I C H H O M B U R G

Um Bomben, Sprengfallen und andere gefährliche Waffen von Extremisten rechtzeitig aufspüren bezie-

hungsweise entschärfen zu können, sind durchweg Experten gefragt. Aufklärung im Vorfeld, um den Exper-

ten nicht unnötig zu rufen und nach Verifizierung ein möglichst ungefährliches Handling sicherzustellen,

sind dabei essenziell. Hier können spezielle ferngesteuerte Kleinfahrzeuge die Gefahr für den Menschen

dras tisch verringern. Dabei übernehmen statt menschlicher Muskeln präzise Kleinstmotoren die gefährliche

Arbeit vor Ort.

Bild 1: Der neue, ferngesteuerte Guardian-Modulträger für den universellen Einsatz beim Bombenentschärfen.

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37AutomatisierungAntriebstechnik

metern (Räder), sowie einer Länge von maximal 1.280 Millimetern, 758 Millime-tern (normale Fahrkonfiguration), einer Höhe von (Auslegerarm eingeklappt) 504 Millimetern (mit Kette), beziehungs-weise 524 Millimetern (Radausführung) passt der Unterbau auch durch enge Gänge. Außerdem ist der Aufklärungsra-dius möglichst groß zu halten. Ein „Tele-skoparm“ verlängert daher die Reichwei-te des Aufklärungskopfes auf bis zu 2,10 Meter (Bild 2). Gleichzeitig lässt sich der Kopf auch soweit absenken, dass er un-ter Fahrzeugböden sehen kann. Ein tie-fer Schwerpunkt und robuste Laufketten bieten dabei ein standfestes Fundament für wackelfreie, scharfe Aufnahmen oder präzise Manipulationen mit dem Ausle-

gerkopf. Durch eine geschickte Anord-nung der Laufketten lässt sich der Such-bereich lokal sogar noch einmal um 50 Zentimeter auf 2,60 Meter erweitern. Der Guardian steht dabei quasi auf den Ze-henspitzen. Je nach Geländeanforderun-gen gibt es für das Fahrwerk auch zusätz-liche Räder. Das erlaubt auf befestigtem Untergrund höhere Fahrgeschwindigkeit und erhöht so die Mobilität (Bild 3).

Das komplette Fahrzeug ist in siche-rer Distanz aus leicht tragbaren Modulen schnell zusammengebaut. Das erleich-tert den Transport und gibt den Experten die Möglichkeit, durch Modulauswahl das richtige Werkzeug für jeden Einzel-fall vor Ort zu bringen. So stehen neben einer Vierfarbkamera zahlreiche Modu-le bereit, zum Beispiel unterschiedliche Waffen, Module mit Röntgengerät, eine

Wasserstrahlschneideeinheit und vieles mehr. Ein optionaler Anhänger kann zu-sätzliche Ausrüstung transportieren.

Maßgeschneiderte Lösungen aus dem „Antriebsbaukasten“So unterschiedlich wie die Einsatzberei-che sind auch die eingesetzten Antriebe. Alle unterliegen jedoch Universalanfor-derungen wie absolute Zuverlässigkeit, kleinstmögliche Bauform, hohe Leistung bei feinfühligem Betrieb und möglichst hohem Wirkungsgrad für lange Akkuein-satzdauer. Kurz gesagt, die Produktphi-losophie des Guardian und die der An-triebsmotoren von FAULHABER gleichen sich sehr. In beiden Fällen wird auf ein modular aufgebautes Produkt für einen möglichst weiten Einsatzbereich gesetzt. Diese Verwandtschaft zeigt sich dann auch im Einsatz der 15 hier genutzten An-triebe. Je nach Aufgabe werden Motoren und Getriebe ausgewählt und entspre-chend der Leistungsanforderung kombi-niert. So erhalten die vier Antriebsmodu-le ihre Kraft durch je einen 38 Millimeter im Durchmesser messenden Motor mit durchmesserkonformem Planetenge-triebe. Mit über 200 Watt und rund 150 mNm an der Motorwelle reichen die zu-sammen rund ein PS leistenden Motoren problemlos aus, um das Fahrzeug samt Ausrüstung durchs Gelände oder über Steigungen zu bewegen.

Zwei baugleiche Motoren mit ande-rer Untersetzung sind auch für das He-ben und Senken des Teleskopauslegers zuständig. Durch die breite Getriebepa-lette an Untersetzungen können so das Abtriebsdrehmoment und die Geschwin-digkeit in beiden Fällen optimal gewählt werden. Kleinere 32-Millimeter-Motoren mit rund 80 Watt fahren den Teleskoparm ein und aus. Um das Kopfgewicht klein zu halten, bedienen leichte Antriebe mit 26 Millimetern Durchmesser und 44 Watt Leistung die Funktion „Kopf drehen und kippen“. Die Kamera und optionale Waf-fen wiederum werden über zwei gleiche Antriebe mit 23 Millimeter Durchmesser und rund 20 Watt bewegt. Der Manipu-lator dagegen arbeitet funktionsbedingt mit je einem 23- und einem 26-Millime-ter-Antrieb.

Alle Motoren sind in robuster DC-Bürstentechnik aufgebaut und können so bereits bei kleinsten Spannungen anlaufen. Auch die vergleichsweise ein-fache und robuste Antriebssteuerung

über Pulsweitenmodulation ist für die-sen Einsatzfall ideal geeignet.

Moderne Kleinstantriebe lassen sich aus Standardbauteilen anwendungs-spezifisch zusammensetzen. Der An-trieb wird so zum Antriebssystem, das individuell aus Katalogbaugruppen zu-sammengestellt werden kann. Motor, Getriebe oder die Steuerung – wahlwei-se als interne oder externe Variante – er-geben so den idealen Antrieb. Reichen die Möglichkeiten der „Teile von der Stange“ nicht aus, so können die An-triebsexperten durch gezielte Modifika-tion bestehender Komponenten schnell Abhilfe schaffen. Je früher im Entwick-lungsprozess sie dabei eingebunden werden, desto effizienter lassen sich die Kleinstantriebe für den Einsatzzweck maßschneidern. Das spart Zeit und Geld und erhöht die Effizienz des Endpro-dukts. r t

ABP Explosive Ordnance DisposalABP Explosive Ordnance Disposal ist führend in der Entwicklung, Herstellung und Lieferung von Explosive Ordnance Disposal (EOD) und Ausrüstung für die Entsorgung selbstgebastelter Sprengkörper. Hier bietet ABP seit über drei Jahr-zehnten bahnbrechende Technologien. Heute beliefert die Firma Militär-, Strafver-folgungs- und Sicherheitsbehörden auf der ganzen Welt mit modernstem Werkzeug zur Bombenentschärfung und militärischer Ausrüs-tung einschließlich Remotely Operated Ve-hicles, Conventional Disruptors und De-Armers, Recoilless, Disruptors and De-Armers, Light-weight Disruptors and De-Armers, und Specialist Military Equipment. Als Generalunternehmer des britischen Ministry of Defence bietet ABP eine bewährte Palette innovativer Produkte, die als De-facto-Standard gelten. Darüber hinaus ermöglicht die langjährige Erfahrung, bestehende Produkte zu modifizieren, um maßgeschneiderte Lösun-gen, die präzise den Anforderungen der Kunden gerecht werden, zu liefern.

Bild 3: Ein op-tionaler Rad-satz ist schnell montiert und erhöht die Fahrgeschwin-digkeit. Bilder: AB Precision

Bild 2: Ein 2,10-Meter-Giraffenblick verschafft dem Bediener einen umfassenden Überblick.

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38 Automatisierung Vakuum-Technologie

Bei der KACO new energy GmbH ist der Name Programm. Das Neckarsul-mer Unternehmen hat sich innerhalb

weniger Jahre zu einem weltweit führen-den Hersteller von Photovoltaik-Wech-selrichtern und Monitoring-Zubehör entwickelt. Um dem enorm wachsenden Geschäft und den Herausforderungen in Sachen Wettbewerb und Produktions-effizienz gerecht zu werden, entschloss sich die Geschäftsleitung im Jahr 2010 zum Bau einer neuen Fabrik. Seit Mai 2011 werden im neuen Werk 5 haupt-sächlich Drehstrom-Wechselrichter der TL3-Serie gefertigt. Laut eigener Aussage

handelt es sich um eine der modernsten Wechselrichter-Fertigungen weltweit. Im Detail bedeutet das: weitreichende Prozessautomatisierung, Umstellung auf auftragsbezogene Fertigung und Just-in-Time-Lagerhaltung.

Komplexität erfordert CustomizingDas neue Werk verfügt über eine Pro-duktionskapazität von vier Gigawatt. Die Kunden, insbesondere Anlagenbau-er und Photovoltaik-Distributoren, sind über den gesamten Erdball verteilt. 30 Prozent seiner Produkte exportiert KACO new energy ins Ausland, Tendenz stei-

gend. Unterschiedliche Stromnetze und Sicherheitsbestimmungen von Land zu Land führen zu einer hohen Komplexi-tät. Um diese in den Griff zu bekommen, setzt das Unternehmen auf Customizing. Die Wechselrichter können wie ein Bau-kasten flexibel dem Kundenwunsch an-gepasst werden. Je später diese Spezifi-zierung in der Produktion erfolgt, desto wirtschaftlicher ist der gesamte Prozess. Dazu richtete man die Produktion kon-sequent auf eine auftragsbezogene Fer-tigung aus und ordnete sie auf zwei Ebe-nen an. Auf der oberen Ebene des Werks werden ausschließlich neutrale Baugrup-pen gefertigt, vormontiert und gepuf-fert. Erst wenn der Kunde bestellt, finden auf der unteren Ebene das Customizing und die Endmontage der Wechselrichter nach seinen Wünschen statt. Direkt im Anschluss werden die Geräte verpackt, kommissioniert und versendet. So konn-te KACO new energy eine Auftragsdurch-laufzeit von nur zwei Tagen erreichen.

Optimierter MaterialflussDie geringe Durchlaufzeit erfordert einen reibungslosen innerbetrieblichen Materi-alfluss. Die Wechselrichter werden daher innerhalb des Produktionsprozesses voll-automatisiert auf einem Werkstückträger transportiert. Ausnahme ist das Customi-zing, bei dem KACO new energy weiter-hin auf das Know-how und die Erfahrung seiner Mitarbeiter setzt. Das bedingt, dass auch die Handhabung der Wechsel-richter manuell erfolgt. Bis zur Konfektio-nierung werden die neutralen Baugrup-pen im automatischen Hochregallager

V A K U U M - S C H L A U C H H E B E R F ü R E I N E E F F I z I E N T E W E C H S E L R I C H T E R - P R O D U K T I O N

Saugen statt HebenV O N E D G A R G R U N D L E R

Mit seiner neuen Produktionsstätte stellt der Wechselrichter-Spezialist KACO new energy die Weichen für die

zukunft. Die Umstellung auf vollautomatisierte Prozesse und auftragsbezogene Fertigung erfordert einen

reibungslosen Materialfluss. Dort, wo die manuelle Handhabung der schweren Wechselrichter weiter nötig

ist, erfahren die Mitarbeiter Unterstützung durch mehrere Vakuum-Schlauchheber JumboErgo von Schmalz.

Diese fügen sich optimal in das ergonomische Gesamtkonzept der Fabrik ein.

Effiziente Kommissionierung von Wechselrichtern im Versandbereich der KACO new energy GmbH mit drei Vakuum-Schlauchhebern JumboErgo 65 von Schmalz.

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39AutomatisierungVakuum-Technologie

gepuffert und bei Auftragseingang an die Customizing-Linie abgegeben. Für die letzten Arbeitsschritte müssen die 690 x 420 x 200 Millimeter großen und 40 Kilogramm schweren Geräte angeho-ben und anschließend im Verpackungs-karton abgelegt werden. Ein weiterer Hebevorgang ist im Versandbereich er-forderlich, wo man die verpackten Wech-selrichter palettiert. 40 Kilogramm sind in der Leistungsklasse der TL3-Geräte zwar vergleichsweise wenig, dennoch konnte und wollte das Unternehmen seinen Mit-arbeitern diese Belastung nicht zumu-ten. Bei der Suche nach einer integrierten Systemlösung wurden die Anwendungs-techniker der J. Schmalz GmbH frühzei-tig einbezogen. Der Kontakt zum Va-kuum-Spezialisten bestand schon seit langem. „Die Vakuum-Schlauchheber von Schmalz sind aus anderen Werken bekannt und bewährt“, fasst Werkleiter Erk Wehner die guten Erfahrungen mit Hebegeräten von Schmalz zusammen und fügt hinzu: „Wir sind sehr zufrieden damit, so dass uns die erneute Entschei-dung für Schmalz leicht gefallen ist.“

Vakuum-Handhabung entlastet MitarbeiterFür das Handling der Wechselrichter beim Customizing wurde jeweils am Ende der beiden Linien ein Kran mit Va-kuum-Schlauchheber JumboErgo von Schmalz positioniert. Der Ablauf gestal-tet sich wie folgt: Die neutrale Baugrup-pe wird vom Werker auftragsbezogen bestückt, geprüft und endmontiert. Um die Schutzverpackung anbringen zu können, hebt der Werker den Wechsel-richter mit dem Vakuum-Schlauchheber an, während ein zweiter Werker die bei-den Styropor-Teile aufsteckt. Anschlie-ßend setzt er den Wechselrichter in dem bereitstehenden Verpackungskarton ab. Nach dem Verschließen gelangt dieser über die Rollenbahn in den Versandbe-reich. Dort nutzt KACO new enery drei weitere Vakuum-Schlauchheber Jumbo-Ergo, um die verpackten Wechselrichter auf Paletten zu kommissionieren. Dazu entnimmt der Werker die Pakete mit dem Vakuum-Schlauchheber vom Band und setzt sie auf einer bereitstehenden Palet-te wieder ab. Größere Aufträge werden für den Versand per LKW direkt kommis-sioniert, kleinere Aufträge kommen über eine zentrale Sammelstelle im Nachbar-werk zur Auslieferung.

Vakuum-Schlauchheber und Kran aus dem Baukasten Die fünf Hebesysteme wurden als integ-rierte Arbeitsplatzlösung aus dem flexib-len Baukasten des Herstellers konfiguriert. Kernstück ist der Vakuum-Schlauchhe-ber vom Typ JumboErgo für Traglasten bis 65 Kilogramm. Durch Evakuierung des robusten, mehrlagigen Hubschlau-ches saugt dieser die Last zuverlässig an und hält sie sicher fest. Für die stations-autarke Vakuum-Erzeugung sorgt ein direktgetriebenes, vier Kilowatt starkes Vakuum-Gebläse vom Typ SBL. Ein Staub-filter schützt das Gebläse vor Verschmut-zung; eine Schalldämmbox verhindert überhöhte Geräuschentwicklung. Mit dem ergonomischen Bedienbügel des Schlauchhebers hat der Werker die Last stets sicher im Griff. Das Heben und Sen-ken steuert er wie die Hubgeschwindig-keit über einen feinfühligen Drehgriff, ähnlich einem Motorrad-Gasgriff. Zum universellen Greifen der Geräte, Kartons und Werkstückträger genügt ein Dop-pelsauggreifer, der aus zwei Saugplatten und einer 400 Millimeter langen Traverse besteht und mittels Klemmhebel einfach verstellt werden kann. Die Saugplatten aus dem Werkstoff Perbunan passen sich mit ihrer flexiblen Dichtlippe gut dem gewölbten, teils strukturierten Gehäuse-deckel an. Die beiden Schlauchheber im Customizing-Bereich verfügen zusätzlich über ein Distanzelement, das das Einfah-ren und zielgenaue Ablegen des Wech-selrichters im Karton erleichtert.

Geführt werden die Vakuum-Schlauch-heber an einem Säulenschwenkkran SK-JU. Die Krane dieser Serie wurden speziell für den Betrieb mit Vakuum-Schlauch-heber entwickelt und konsequent auf Leichtbau getrimmt. Die sechs Meter lan-ge Kranschiene und das Gleitlager mit 270-Grad-Schwenkwinkel sind aus Alu-minium gefertigt und bieten große Be-wegungsfreiheit bei sehr geringem Kraft-aufwand. Mit dem Gesamtsystem lassen sich die Wechselrichter von einer Bedi-enperson ergonomisch und rückenscho-nend handhaben.

Wie aus einem GussNach der problemlos erfolgten Inbetrieb-nahme tragen die Vakuum-Schlauchhe-ber von Schmalz praktisch vom ersten Tag an zur Produktivitätssteigerung im neuen Werk bei. So konnte KACO new energy das Handling der Wechselrichter

nicht nur beschleunigen, sondern auch für eine spürbare körperliche Entlastung und eine gestiegene Arbeitsmotivation bei seinen Mitarbeitern sorgen. „Die gan-ze Fabrik ist äußerst ergonomisch gestal-tet. In dieses Gesamtkonzept fügen sich die Schmalz Schlauchheber ideal ins Bild ein“, betont Werkleiter Erk Wehner. Ein weiterer Vorteil der Vakuum-Handha-bung: Sie ist überaus materialschonend und unterstützt dadurch den Qualitäts-gedanken des Unternehmens. Im Üb-rigen spricht KACO new energy beim neuen Werk von einer skalierbaren Fer-tigung, das heißt, die Produktionskapazi-tät lässt sich bei Bedarf flexibel erweitern. Natürlich sind in diesem Zuge weitere Va-kuum-Schlauchheber von Schmalz vor-gesehen.

Um die Ergonomie optimal zu unter-stützen, verwendet KACO new energy Leichtbau-Krane von Schmalz. Kranschie-ne und Gleitlager aus Aluminium sorgen für hervorragende Leichtlaufeigenschaf-ten, spezielle Rollen erleichtern zusätz-lich das Anfahren. Der Baukasten bietet bedarfsgerechte Konfigurationsmöglich-keiten für Säulen- oder Wandschwenk-krane, Portal- oder Hängekrananlagen. Die Energieversorgung kann über eine innovative Schleifleitung kabellos erfol-gen. Für kettenzuggestützte Hebegeräte hat Schmalz außerdem eine eigene Ket-tenzug-Baureihe im Programm. Als einzi-ger Hersteller bietet der Vakuum-Spezia-list seinen Kunden damit passende Systemlösungen aus einer Hand. r t

Edgar Grundler ist freier Fachjournalist.

Müheloses Palettieren der bis zu 60 Kilogramm schweren Pakete im Versandbereich. Bilder: J. Schmalz GmbH

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40 Automatisierung Feldbustechnik

Feldbussysteme machen dem Anla-genbetreiber auch in der Prozess- und Verfahrenstechnik das Leben leichter,

gleichgültig ob Lackieranlage in der Au-tomobilbranche, Kraftwerkstechnik, Gas-speicher, chemische oder biochemische Verfahren, Wasser- und Abwasseraufbe-reitung oder in der Papier- und Lebens-mittelindustrie: Sie reduzieren den Instal-lationsaufwand und bieten umfassende Kommunikations- sowie Diagnosemög-lichkeiten im Blick auf die Prozessopti-mierung. Die Menge der Informationen, die schnelle Übertragung sowie die kom-plexe Verarbeitung und Visualisierung wären ohne prozessnahe Netzwerktech-nik nicht möglich. Wer auf der zukunftssi-cheren Seite sein will, muss zwangsläufig diese Vorteile nutzen.

Wie zuverlässig arbeitet die Netzwerktechnik?Die langfristige Zuverlässigkeit dieser „Kommunikationsschlagadern“ wird nach der Inbetriebnahme jedoch selten hin-terfragt. Meist begnügt man sich mit der Aussage „funktioniert“ oder „funktioniert nicht“. Ein in der Praxis möglicher Zustand „funktioniert gerade noch so“ wird bei der Beurteilung kaum in Betracht gezogen. Das ist fahrlässig, wie ein Zitat aus dem Vorwort der VGB-Richtlinie (*) eindeutig belegt: „In jüngster Zeit treten nun mit zu-

nehmender Häufigkeit Teilausfälle in den Automatisierungssystemen, Totalausfälle des Bussystems und Totalausfälle des ge-samten Leitsystems auf, deren Ursache in der zunehmenden Zentralisierung und dem Einsatz von Standardkomponenten aus der IT- und Kommunikationstechnik liegen. Was die hochwertigen Produk-tionsanlagen angeht, ist es daher zwin-gend notwendig, bei der Konzeption von Leitsystemen Ausfälle von sensiblen zen-tralen Komponenten wieder verstärkt in Betracht zu ziehen und entsprechende Vorkehrungen zu treffen (…).“

Allerdings bringen Anlagenbetreiber Wartung im Feldbus noch oft mit Auf-wand, Oszilloskop, Telegrammanalyse und einer großen Menge Expertenwissen in Zusammenhang. Das ist jedoch nicht

zwangsläufig so, denn inzwischen gibt es Diagnose- und Instandhaltungstools, die ohne großen Aufwand einzurichten sind und sich obendrein auch noch ein-fach bedienen lassen. Diese helfen, einen (ungeschriebenen) Qualitätsstandard zu schaffen und zu sichern.

Nur eine IP-Adresse für die überwa-chung von bis zu fünf NetzwerkenDie Spezialisten für Bus-Instandhaltung der Indu-Sol GmbH beweisen dies jetzt mit einer vor allem für die Prozess- und Verfah-renstechnik interessanten Weiterentwick-lung der mittlerweile in vielen Anwendun-gen bewährten Inspektor-Produktfamilie, die sich sowohl für die permanente Über-wachung eines Bussystems als auch die temporäre Kurzeitanalyse eignet.

ü B E R W A C H U N G V O N P R O F I B U S D P U N D P A

Für eine zukunftssichere Prozess- und VerfahrenstechnikV O N K A R L - H E I N Z R I C H T E R ( I N D U - S O L G M B H ) U N D E L L E N - C H R I S T I N E R E I F F ( R E D A K T I O N S B Ü R O S T U T E N S E E )

zurzeit befindet sich die Prozess- und Verfahrenstechnik im Umbruch. Auch hierzulande beginnt man sich

vom geliebten 4...20-mA-Signal zu verabschieden. Schließlich sind die Vorteile der Feldbustechnik mittler-

weile bewiesen. Eines sollten die Anlagenbetreiber allerdings von Anfang an beachten, um schmerzhafte Er-

fahrungen zu vermeiden: auch ein Feldbus ist nicht „unsterblich“, sondern altert und verschleißt. Deshalb ist

eine permanente überwachung und kontinuierliche zustandsanalyse der Kommunikationsqualität im Sinne

eines „Condition Monitoring“ unabdingbar.

Bild 1: Der modu-lare INspektor von Indu-Sol in seiner Anwendung bei Profibus DP und PA.

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41AutomatisierungFeldbustechnik

Der neue modulare Feldbuswächter (Bild 1) bietet noch mehr Eigenschaften, die ihn für den Einsatz in prozess- und ver-fahrenstechnischen Anlagen interessant machen. So kann er durch den modula-ren Aufbau mehrere Busstränge, auch aus einem Mix von Profibus DP und Profi-bus PA, gleichzeitig überwachen. Gerade in diesem Einsatzbereich erweist sich das als sehr praxisgerecht, da hier die meis-ten Steuerungen über beide Bussysteme kommunizieren. Der als flexibles Bau-steinsystem konzipierte Feldbuswächter erleichtert durch seine Struktur die Feld-busüberwachung deutlich:

Er besteht aus einem Kopfmodul und bis zu fünf aneinander reihbaren Erwei-terungsmodulen. Das Kopfmodul dient zum direkten Auslesen der Daten oder auch zur Anbindung an das vorhandene Ethernet zum Zweck der Fernabfrage. Da-mit ist es möglich, gleichzeitig bis zu fünf Erweiterungsmodule parallel unter einer IP-Adresse zu erreichen, was die Kommu-nikation mit der Leitebene vereinfacht.

Für einen Mix aus Profibus DP und Profibus PA Bei den Erweiterungsmodulen sind unter-schiedliche Kombinationen von DP- und PA-Modulen möglich. Jedes dieser Modu-le ist ein dezentraler „Telegrammwächter“, der für den temporären und permanenten Einsatz zur Überwachung des logischen Datenverkehrs entwickelt wurde. Alle wichtigen Ereignisse, beispielsweise Feh-lertelegramme, Telegrammwiederholun-gen, Modulausfälle, Diagnosedaten und Zykluszeiten, werden erkannt, bewertet, zwischengespeichert und über eine Web-Oberfläche angezeigt. Zusätzlich lässt sich jedes Ereignis als Telegramm-Snapshot abspeichern.

Die PA-Module sind doppelt ausge-führt und können so zwei PA-Segmente

parallel überwachen (Bild 2). Mit der zen-tralen Monitoring-Software „PROma-nage“ lassen sich bis zu 500 Busstränge mittels Inspektoren über die jeweiligen Kopfmodule von einer zentralen Stelle (separater Server) aus über das Standard-Ethernet-Protokoll (SNMP) abfragen, be-werten und speichern (Bild 3). Eine OPC-Schnittstelle ermöglicht die Integration der Meldungen aus den jeweiligen Netz-werkzuständen in das Leitsystem und so-mit in das bestehende „Fehler-Manage-mentsystem“. Dank eines in der Hardware integrierten Webservers lässt sich der Netzwerkzustand aber auch ohne weite-

re Software auf jedem PC mittels Inter-netbrowser teilnehmerbezogen als Mat-rix anzeigen. Die übersichtliche grafische Darstellung mit farblicher Hinterlegung der Teilnehmerzustände, ähnlich einer Ampel-funktion, macht die Ana-lyse einfach und für je-dermann plausibel. Damit steht mit dem mo-dularen Inspektor für Profibus DP und PA eine praxisgerechte Feldbus-überwachung zur Verfü-gung. Der modulare Auf-bau erschließt aber noch weitere Möglichkeiten: So wurde für den Profi-bus PA ein FDT/DTM-Mo-dul entwickelt (Bild 6). Dieses Modul wird da-durch zu einem Master Klasse 2, der die jeweili-gen Feldgeräte über Ethernet parametrieren und konfigurieren kann. Die Analysen laufen da-bei unbehelligt weiter und der Anwender spart sich ein zusätzliches Ge-

rät, da der Buswächter sowohl die Para-metrierung als auch die Überwachung des Feldbusses übernimmt. Für die Zu-kunft lässt der modulare Aufbau aber auch noch weitergehende Überlegun-gen zu. So könnte der Buswächter bei-spielsweise demnächst auch Repeater-Funktionen übernehmen. Auch in puncto physikalischer Überwachung werden sich die Feldbusspezialisten sicher noch interessante Weiterentwicklungen einfal-len lassen, um die Netzwerkqualitätskon-trolle noch weiter voranzutreiben und damit die Sicherheit für den Anlagenbe-treiber zu erhöhen. r t

*Quellenangabe: Richtlinie zur Vermeidung und Beherrschung von Leittechnikausfällen, VGB-R 170 A1, 1. Ausgabe 2005, Herausgegeben von VGB PowerTech e.V, Zu beziehen bei: VGB PowerTech Service GmbH, Verlag technisch-wissenschaftli-cher Schriften, Postfach 103932, 45039 Essen

Bild 4: Mit dem FDT/DTM-Modul ist Parametrierung parallel zu den Analysen möglich. Alle Bilder: Indu-Sol

Bild 2: Das Profibus-PA-Modul kann parallel zwei PA-Segmente überwachen.

Bild 3: Mit der Software PROmanage lassen sich die Bus-systeme von zentraler Stelle überwachen und analysieren.

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42 Automatisierung Industrie-Komponenten: Trends und Technologien

B O S C H R E x R O T H

Subsysteme sparen Engineering-Zeit

Bei der Konstruktion von Anlagen für die Photovol-taik-Industrie zeigt sich ein zunehmender Trend zu indi-viduellen Lösungen. Maschi-nenhersteller greifen verstärkt auf anwendungsspezifische Achssysteme sowie komplet-te Subsysteme zurück und

profitieren von der langjähri-gen Erfahrung von Bosch Rex-roth im Bereich Handhabung. Damit verringert sich ihr En-gineering-Aufwand spürbar. Sie können sich ganz auf ihre Kernprozesse konzentrieren.

Viele Anwender möch-ten ihre Anlage inzwischen

nicht mehr selbst aufwändig aus zahlreichen Einzelkom-ponenten konfigurieren. Mit kompletten Subsystemen, die individuell auf die Kun-denanforderungen wie zum Beispiel Bauraum und Dyna-mik zugeschnittenen werden, verringert Bosch Rexroth die Komplexität und die Enginee-ring-Zeiten für den Anwen-der.

So ermöglicht beispiels-weise das Handhabungssys-tem EasyHandling mit seinem breiten Spektrum an in Leis-tung und Funktion fein ska-lierbaren Komponenten eine Lösung ganz individuell nach Herstellerwunsch. Es umfasst neben Einzelkomponenten wie Greifern, Linearmodu-len, Servomotoren, Antrieben und Steuerungen inklusive Visualisierung komplett vor-montierte Linearsysteme mit verschiedenen Antriebsvari-anten. Der Anwender ist da-mit deutlich flexibler bei der Anlagenkonstruktion.

E u C H n E R

Sicherheitsschalter für den direkten Anschluss an dezentrale PeripheriesystemeDer Einsatz von dezentra-len Peripheriesystemen, zum Beispiel der SIMATIC ET 200pro oder ET 200S bei Maschinen und An-lagen, hat sich in der Ver-gangenheit stark erhöht. Gründe hierfür sind un-ter anderem die Reduzie-rung und Vereinfachung der Verdrahtung.

EUCHNER bietet sei-nen Kunden speziell für den Einsatz an sol-chen Systemen Sicher-heitsschalter der Baureihe CES und CET an. Diese Ge-räte werden direkt an die dezentrale Peripherie mit-tels M12-Steckverbindern angeschlossen und verein-fachen somit die Inbetrieb-nahme. Die Produkte beider Baureihen basieren auf der Transponder-Technologie und gewährleisten höchs-te Manipulationssicherheit.

Sie eignen sich ideal für die Absicherung von Schutztü-ren selbst in sehr rauer Um-gebung. Sicherheitsschalter der Baureihe CET verfügen darüber hinaus noch über eine mechanische Zuhal-tung. Diese ermöglicht den CET, bei Maschinen mit nachlaufenden Maschinen-bewegungen sicher einzu-setzen.

D A n F O S S

Antriebslösungen für die Chemie

Danfoss zeigt auf der Achema in Frank-furt (Halle 11.1, Stand C45) seine neuen Frequenzumrichter aus der VLT-Familie im Spannungsbereich 690V. Mit den neu-en 690 V-Versionen im Leistungsbereich 1,1 bis 75 kW für den VLT Automation-Drive kann Danfoss nun im kompletten Leistungsbereich kompakte, zuverläs-sige und effiziente 690-V-Antriebe für anspruchsvolle Produktionen in 690-V-Netzen anbieten. Die neue Serie von An-trieben bis 75 kW gehört damit zu den kleinsten auf dem Markt. Auf Grundlage der leistungsstarken und zuverlässigen VLT-Plattform bieten die Antriebe Sys-temdesignern, Maschinenbauern und Endanwendern die Effizienz steigernden Vorteile des Danfoss-Antriebskonzepts für Industrieanwendungen. Die Antriebe

mit der Schutzart IP20 sind für den Einsatz in norma-len TN- und IT-Netzen aus-gelegt und besonders für Anlagen in den Bereichen Chemie, Bergbau, Wasser beziehungsweise Abwasser und Meerwasser geeignet.

Mit den neuen Geräten ergänzt Danfoss den kompletten Ange-botsbereich an 690-V-Antrieben im Leis-tungsbereich von 1,1 kW bis 1,4 MW. Das bietet dem Anwender den Vorteil, seine ganzen Antriebsanwendungen mit ei-ner einheitlichen Geräte- und Bedien-philosophie abzudecken.

Danfoss stellt außerdem ein antriebs-integriertes allstromsensitives Differenz-stromüberwachungsgerät zur Erken-

nung von Isolationsfehlern und unzulässigen Erdfehler-strömen aus. Das speziell an VLT-Umrichter angepasste Gerät überwacht das voll-ständige Antriebssystem in-

klusive Filter, Frequenzumrichter, Motor und Motorkabel.

Das externe Modul erkennt zuverläs-sig in IT- und TN-Systemen Isolations-fehler in der Anlage. Dabei garantiert es nicht nur Schutz vor plötzlich auftreten-den Isolationsfehlern, sondern unter-stützt auch die vorbeugende Instand-haltung durch Erkennung schleichender Isolationsfehler in den Anlagen.

Die neuen Frequenzumrichter aus der VLT-Familie im Span-nungsbereich 690V benötigen wenig Platz und verursachen damit geringe Schaltraum-kosten.Bild: Danfoss

Subsysteme reduzieren Komplexität und En-gineering-Aufwand für den Anwender.Bild: Bosch Rexroth

Sicherheitsschalter der Baureihe CES und CET. Bild: EUCHNER

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43AutomatisierungIndustrie-Komponenten: Trends und Technologien

E A T O n

Automatische netzumschaltung für EnergieverteilungenEatons Electrical Sector prä-sentiert mit dem Netzum-schalt-System ATS-C eine automatische Netzumschal-tung für Energieverteilun-gen. Netzausfälle können insbesondere an sensiblen Einsatzorten wie etwa Kran-kenhäusern, Rechenzentren, gewerblichen oder Infrastruk-tur-Gebäuden aber auch in industriellen Fertigungspro-zessen zu kritischen Situati-onen führen. Treten Störun-gen im Stromnetz auf, hat in diesen Fällen die unterbre-chungsfreie Stromversor-gung (USV) – zum Schutz von Personen und zur Sicherstel-lung der Betriebskontinuität – oberste Priorität. Das neue mikroprozessorgesteuerte Netzumschalt-System ATS-C von Eaton sorgt hier für ein automatisches oder manuel-les Umschalten vom Haupt-versorgungsnetz zum Ersatz-netz oder zum Generator und

gewährleistet damit jederzeit die Versorgungssicherheit im Niederspannungsbereich.

Eaton bietet zwei Versionen seines neuen Netzumschalt-Systems ATS-C (Automatic Transfer Switch Controller) an: ATS-C 96 und ATS-C 144. In vielen Anwendungen einsetz-bar ist das kompakt ausgeleg-te ATS-C 96 – für Nennspan-nungen bis 400 VAC. Mit 96 x 96 Millimetern Ausschnittmaß benötigt das ATS-C 96 nur we-nig Fläche in der Verteilertür. Das System ATS-C 144 ver-fügt über erweiterte Funktio-nalitäten und eignet sich für Anwendungen mit höheren Nennspannungen bis 690 VAC. Diese Version bietet zu-sätzlich eine Echtzeituhr mit Ereignis-/Statistikdaten sowie eine Modbus-Anbindung via RS485-Schnittstelle.

Beide Netzumschalt-Syste-me ATS-C überwachen unter anderem kontinuierlich Span-nungen, Frequenzen, Pha-senfolgen und Batteriespan-nung.

M I T S u B I S H I E L E C T R I C

neue Bestwerte bei Schnelligkeit und Flexibilität

Mitsubishi Electric hat auf der Hannover Messe und auf der AUTOMATICA in München seine neue SCA-RA-Robotergeneration der F-Serie vorgestellt. Die Ge-räte sind vor allem schneller und beweglicher. Diese Ver-besserungen und zahlreiche neue Funktionen erweitern die Einsatzmöglichkeiten der Roboter erheblich. Die neue MELFA-F-Serie kommt im Juni 2012 in den Handel.

Die F-Serie umfasst zwei komplett ausgestattete Mo-dellreihen der SCARA-Robo-ter mit drei Kilogramm (RH-3FH) beziehungsweise sechs Kilogramm (RH-6FH) Nutz-last. Mit einer Zykluszeit des RH-6FH von nur 0,29 Sekun-den zählen die neuen Model-le nicht nur zu den schnells-ten ihrer Klasse, sondern mit dem größeren Arbeitsbereich setzen sie auch in Sachen Flexibilität Bestwerte. So hat Mitsubishi Electric den Dreh-bereich für die Hauptachsen drastisch erhöht, beispiels-weise bei der ersten Achse von vorher +/-127 Grad auf

nun +/-170 Grad. Dadurch erweitern sich die Einsatz-möglichkeiten der Roboter, denn sie können mit allen Achsen nahezu jede Position in ihrem Umfeld erreichen.

Bereits ab Werk werden die Roboter der RH-6FH-Se-rie mit der Schutzklasse IP54 sowie lebensmitteltaugli-chem H1-Fett ausgestattet. Dadurch ist die neue F-Serie in vielen unterschiedlichen Produktionsumgebungen mit hohen Anforderungen einsetzbar. Für anspruchsvol-le Anwendungen und Pro-duktionsumgebungen lässt sich das Sechs-Kilogramm-Modell kostengünstig auf den Standard IP65 aufrüsten – auch nachträglich. Separat ist in dieser Kategorie auch ein Reinraummodell nach ISO-Standard 3 erhältlich.

j E T T E R

Vielseitiges I/O-Modul mit SchrittmotorcontrollerDie Jetter AG erweitert den modularen I/O-Systembaukasten JX3 um das Peri-pheriemodul JX3-MIX1. Dieses verfügt über acht universelle Ein- und Ausgänge, drei analoge Eingänge, einen Analog-ausgang, einen schnellen Zähler und ei-nen Schrittmotorcontroller. In Kombina-tion mit einer JetControl-Steuerung des Typs JC-340-0 und einem I/O-Modul JX3-DIO16 hat das JX3-MIX1-Modul im We-sentlichen dieselbe Funktionalität wie die NANO-Steuerungsgeneration, dies

jedoch bei wesentlich besserer Perfor-mance, höherer Auflösung und größerer Genauigkeit der analogen Signale.

Die JetControl-300-Steuerungen ver-fügen über eine Ethernet-Schnittstelle und werden in der Hochsprache JetSym STX programmiert. Dank seiner Vielsei-tigkeit und dem attraktiven Preis eig-net sich das JX3-MIX1-Modul besonders für kostensensitive Anwendungen oder auch – in Kombination mit einer JetCon-trol-340-Steuerung – für den Einstieg in

die JetWeb-Technologie der Jetter AG. Eine dezentrale Anwendung ist in Kom-bination mit JX3-Busköpfen möglich. Diese sind für den Jetter-Systembus oder für Ethernet bereits verfügbar.

Das neue multi-funktionale Erwei-terungsmodul JX3-MIX1 von Jetter eignet sich beson-ders für gemischte Automatisierungs-anwendungen mit JetWeb.Bild: Jetter AG

Automatische Netzumschaltung für Energieverteilungen: mikro-prozessorgesteuertes Netzum-schalt-System ATS-C. Bild: Eaton

Die neue SCARA-F-Serie von Mitsubishi Electric ist in vielen unterschiedlichen Produktions-umgebungen mit hohen Anfor-derungen einsetzbar.Bild: Mitsubishi Electric

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44 Simulation & Visualisierung Strömungssimulation

Ein wichtiger Teil des Produktentwick-lungszyklus ist die Optimierung der strömungs- oder strukturmechani-

schen Eigenschaften einer Komponen-te, die normalerweise in einem iterativen und sehr aufwändigen Prozess stattfindet.

Neben der Modifikation, Vereinfachung und des Vernetzens der Bauteilgeomet-rie kann die Simulation mitunter Stunden bis Tage dauern. In frühen konzeptionel-len Designphasen müssen verschiedene Materialparameter sowie unterschiedli-

che Geometrien ausprobiert und vergli-chen werden, um zu einem für das späte-re Produkt optimalen Design zu gelangen. Dieser zeitaufwändige Prozess begrenzt deutlich die Anzahl der Möglichkeiten, die analysiert werden können. Eine Alter-

R A P I D C F D F ü R D I E F R ü H E K O N z E P T I O N E L L E D E S I G N P H A S E

Schnelle Strömungs- berechnungen mit GPuV O N D A N I E L W E B E R , S E B A S T I A N P E N A S E R N A ( F R A U N H O F E R I G D ) ;

A N D R é S T O R K , D I E T E R W . F E L L N E R ( F R A U N H O F E R I G D / T U D A R M S T A D T )

Eine neue Tragfläche entsteht am Computer. Ist ihr Auftrieb tatsächlich besser als bei den herkömmlichen?

Eine Computersimulation kann hierüber Aufschluss geben. Konventionelle Simulationen liefern die ge-

wünschten Ergebnisse gewöhnlich erst nach mehreren Stunden oder Tagen. Erst anschließend können Modi-

fikationen an der Geometrie vorgenommen werden, um die Eigenschaften zu verbessern. Ein neues Verfah-

ren liefert nun die ersten Simulationsergebnisse bereits in Echtzeit. Es nutzt die Prozessoren der Grafikkar-

ten (Graphics Processing Unit – GPU) für die notwendigen Berechnungen.

Echtzeitsimulation: Fraunhofer-Forscher entwickeln neue Simu-lationswerkzeuge für industri-elle Anwendungen.

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45Simulation & VisualisierungStrömungssimulation

native bietet das Framework „Rapid CFD“, das es ermöglicht, schnelle Strömungssi-mulationen für die frühe konzeptionelle Design phase einzusetzen.

Das Framework führt alle Berechnun-gen auf der Grafikkarte aus und vermei-det damit das aufwändige Kopieren zwi-schen CPU- und GPU-Hauptspeicher. Die Berechnungen werden auf einem Stan-dard-Desktop-PC vorgenommen, sodass die Simulationsergebnisse im Grafikkar-tenspeicher bleiben und direkt zur Visua-lisierung verwendet werden können. Für die Modellierung der Geometrie werden B-Splines genutzt, damit Benutzer lokal die Form durch einzelne Kontrollpunkte modifizieren können. Die Diskretisierung wird ebenfalls auf der GPU ausgeführt. Ein einzelner Zeitschritt auch für Millio-nen von Unbekannten wird in Bruchteilen von Sekunden berechnet. Die intuitive geometrische Manipulation in Kombina-tion mit der unmittelbaren Visualisierung der Simulationsgrößen wie Druck und Geschwindigkeit ermöglichen die direk-te Analyse des Einflusses von Geomet-rie- und Parameteränderungen. Obwohl diese neuartige Simulationstechnik noch nicht die hohe Präzision konventioneller Simulationen erreicht, ermöglicht die-se Technik die Beobachtung von Trends und Tendenzen.

Das Framework und seine MöglichkeitenDas entwickelte Framework baut auf vielen verschiedenen Konzepten und Techniken auf. Die Kombination von numerischer Analyse, Anwendung von Optimierungsalgorithmen und wissen-schaftlicher Visualisierung der Resultate mit den zugehörigen Interaktionsmecha-nismen ist heutzutage unter dem Namen Computer Aided Engineering (CAE) be-kannt. Die numerische Strömungsme-chanik (Computational Fluid Dynamics – CFD) ist ebenfalls Teil von CAE und be-handelt die numerische Approximation

von Strömungen verschiedener Fluide (zum Beispiel Gase und Flüssigkeiten). CFD wird häufig eingesetzt, um beispiels-weise aerodynamische Kenngrößen von Automobilen oder Flugzeugen zu eva-luieren, ohne Modelle beziehungsweise Prototypen bauen zu müssen.

Rapid CFD ermöglicht die Exploration von verschiedenen geometrischen Design-varianten und deren Auswirkung auf strö-mungsmechanische Eigenschaften. Um optimale Performanz zu erreichen, wer-den aktuelle GPUs verwendet, da deren theoretische Rechenleistung die Leistung von konventionellen Prozessoren deut-lich übertrifft. Mit geeigneten Program-miersprachen ist es heutzutage möglich, die Grafikkarte zu beliebigen Rechnungen (GPGPU – General Purpose GPU) zu ver-wenden anstatt nur zur Bildsynthese.

Anwendungsbeispiele und Vergleiche Zum Vergleich wurde die Umströmung eines Zylinders in einer zweidimensiona-len Simulationsdomäne gewählt und die generierten Ergebnisse mit der Open-Source-Software OpenFOAM berechnet. Das gewählte Simulationsgebiet ist qua-dratisch mit einem zylindrischen Objekt in der Mitte. Am Inlet (linke Seite) wurde eine konstante Geschwindigkeit als Rand-bedingung vorgegeben. Für den Druck wurden homogene Neumann-Randbe-dingungen am Rand des Simulationsge-biets und an den Hindernissen definiert.

In OpenFOAM wird ein einfacher sta-tionärer Löser simpleFOAM verwendet, um die Hauptcharakteristiken des Strö-mungs- und des Druckverlaufs zu be-stimmen. Da in OpenFOAM kein Löser für reibungsfreie Fluide existiert, wird eine sehr niedrige Viskosität genutzt. Bild 1 zeigt einen visuellen Vergleich der Simulation zwischen Rapid CFD (links) und OpenFOAM (rechts). Die Druckfelder beider Simulationen zeigen eine gleiche Verteilung.

Rapid CFD bietet die Möglichkeit, ver-schiedene Geometrien zu erzeugen, zu modifizieren und mehrere Objekte gleichzeitig zu simulieren. Bild 2 zeigt die Simulation des Zylinders aus Bild 1 bei identischen Randbedingungen, der durch Manipulation der Kontrollpunkte verformt wurde.

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Bild 1: Visueller Vergleich der berechneten Druckfelder mit Rapid CFD (links) und OpenFOAM (rechts).

Bild 2: Visualisierung des Druckfelds (oben) und Vektoren des Geschwindigkeitsfelds (unten) des modifizierten Zylinders.

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46 Simulation & Visualisierung Strömungssimulation

Weiterhin kann das Tool verschiedene Geometrien erzeugen und modellieren (siehe Bild 3). Zusätzlich zum deformier-ten Zylinder wurden einige neue Geo-metrien bei laufender Simulation in das Simulationsgebiet eingefügt. Durch den automatisierten und schnellen Diskreti-sierungsprozess können die veränderten Randbedingungen direkt in die laufende Simulation integriert werden.

Bild 4 zeigt verschiedene Momentauf-nahmen einer Simulation, in der die Geo-metrie interaktiv modifiziert wird. Die Möglichkeit der Trend- und Tendenzana-lyse ist ein entscheidender Vorteil von Rapid CFD. Die Simulationsergebnisse sind auch während des Manipulations-vorgangs direkt verfügbar. Das linke Bild

von Bild 4 zeigt das Startszenario inklusi-ve der Selektion der zu manipulierenden B-Spline-Kontrollpunkte, die anschlie-ßend im mittleren Bild verschoben wer-den und zu einer veränderten Geometrie und Strömung im linken Bild führen. Das Besondere in diesem Szenario ist das di-rekte Feedback, das heißt, die Simulati-onsergebnisse werden direkt angezeigt und sind während der Manipulation ver-fügbar. Dies ermöglicht eine schnelle Ex-ploration der Designvariationen, in der in kürzester Zeit viele verschiedene Formen in Echtzeit ausprobiert werden können, um Trends für eine vielversprechende Konfiguration zu erarbeiten.

Die schnelle Berechnung und Diskreti-sierung ermöglicht noch weitere Szena-

rien, beispielsweise die Simulation von sich bewegenden Hindernissen. Im fol-genden Beispiel wurde skizzenhaft die Bewegung einer vertikalen Windkraft-anlage simuliert, in der verschiedene Flügelprofile sich um ein ausgewähltes Zentrum drehen. Die schnelle Diskreti-sierung erlaubt dann die Simulation der bewegenden Schaufeln in Echtzeit. Bild 5 zeigt drei Schnappschüsse zu verschie-denen Zeitpunkten der Simulation.Abschließend stellen wir noch die Be-rechnung der dimensionslosen Druck-verteilung (Coefficient of Pressure – CP) für zwei Flugzeugflügel vor. Dafür wird die Umströmung der Profile NACA0010 (Bild 6) und NACA5420 (Bild 7) simuliert und der CP-Verlauf an den Geometrie-grenzen für einen Angriffswinkel von 0 und 4 Grad bestimmt. Die Ergebnisse werden mit JavaFoil verglichen, einem Tool, das zur Auswertung von aerodyna-mischen Kenngrößen von Flügelprofilen verwendet werden kann. Im Gegensatz zu Rapid CFD wird in JavaFoil eine rota-tionsfreie, stationäre Potenzialströmung angenommen. Die Bilder 6 und 7 zeigen die Druckverteilung beider mit Rapid CFD simulierten Flügelprofile.

Bild 3: Simulation von mehreren verschiedenen Geometrien mit Druckfeld (links) und Absolutbetrag der Geschwindigkeit (rechts).

Bild 4: Rapid CFD für die Analyse von Trends und Tendenzen durch Geometriemanipulation.

Bild 5: Simulation einer sich drehenden vertikalen Windkraftanlage. Bilder: Fraunhofer IGD

Bild 6: Druckverteilung für ein NACA-0010-Flügelprofil bei einem Anstellwinkel von 0 (oben) und 4 Grad (unten).

47Simulation & VisualisierungStrömungssimulation

zusammenfassungRapid CFD zielt darauf ab, frühzeitig ei-nen voroptimierten Designentwurf zu er-zeugen und damit den zeitaufwändigen Prozess „Modifikation, Vernetzung, Simu-lation und Analyse“ zu entlasten. Die Er-gebnisse demonstrieren die Fähigkeiten des Frameworks zur interaktiven Modifi-kation mit gleichzeitiger Simula tion. Die generierten Simulationsergebnisse wur-den mit anderen Tools verglichen und eine Analyse der Druckverteilung an Flü-gelprofilen vorgestellt. Damit ist es mög-lich, verschiedene Profile im Blick auf aero dynamische Größen zu testen und zu analysieren.

Künftig wird das Framework Rapid CFD durch die Integration neuer Funk-tionalitäten, etwa die automatische Be-rechnung von aerodynamischen Kräften, weiterentwickelt. Außerdem ist geplant, mechatronische Systeme zu integrieren, um beispielsweise ausfahrende Flügel-klappen zu simulieren. Die Erweiterung des Code auf drei Dimensionen wird ebenfalls angestrebt.

Der Einsatz von Rapid CFD für die frühe konzeptionelle Designphase kann einen Mehrwert im Entwicklungsprozess dar-stellen, indem sich durch die Modifikati-on von Geometrie und der physikali-schen Randbedingungen mit einem schnellen visuellen Feedback frühzeitig viele verschiedene Konfigurationen aus-probieren lassen. to

Dieser Beitrag erschien zuerst unter dem Titel „Ra-pid CFD für die frühe konzeptionelle Design-Phase“ In: NAFEMS Online Magazin. 21 (2012), 1, S. 70-79.

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Über nAFEMSDieser Fachartikel wurde beim NAFEMS-Seminar „Die Integration von Strömungsberechnungen (CFD) in den Produktentwicklungsprozess“ vorgetragen. NAFEMS ist eine inter-nationale, neutrale und unabhängige Interessenvertretung der Anwender numerischer Simulationsmethoden (FEM, CFD, MKS usw.). Die Organisati-on mit weltweit über 1.000 Mitglieds-unternehmen und -organisationen hat sich zur Aufgabe gemacht, das Wissen über die Möglichkeiten, die Vorteile und insbesondere die Grenzen der numerischen Berechnungswerkzeuge zu verbreiten und deren sichere und zuverlässige Anwendung zu fördern. Die Aktivitäten reichen von Fachpubli-kationen, Veranstaltungen, Trainings-kursen, E-Learning, (EU-)Projekten, Arbeitsgruppen und Networking bis hin zum kostenlosen, deutschspra-chigen NAFEMS-Online-Magazin mit Stellenmarkt für CAE-Ingenieure (www.CAE-Stellenmarkt.de).

Kontakt:NAFEMS Deutschland, Österreich, Schweiz GmbHOsterham 23D-83233 Bernau am ChiemseeTel. +49 (0) 80 51 / 96 59 3 - 49Fax +49 (0) 80 51 / 96 74 3 - 37e-mail: info@nafems.dewww.nafems.org

Bild 7: Druckverteilung für ein NACA-5420-Flügelprofil bei einem Anstellwinkel von 0 (oben) und 4 Grad (unten).

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48 Product Lifecycle Management Studie zum einsatz von Produktbaukästen

C H A N C E N F ü R W A C H S T U M U N D I N T E R N A T I O N A L I S I E R U N G

Mehr umsatz durch Produkt-Modulezwei von drei Unternehmen planen, in den nächsten Jahren Baukastensysteme stärker zu nutzen, um

schnell und kostengünstig zu wachsen – denn dadurch können Unternehmen in Schwellenländern um

bis zu 30 Prozent höhere Umsatzanteile erzielen. Die Komplexität der Systeme und unterschiedliche

Kundenanforderungen sind die wichtigsten Herausforderungen. Dies besagt eine Studie von Roland

Berger Strategy Consultants.

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49Product Lifecycle ManagementStudie zum einsatz von Produktbaukästen

Im globalen Wettbewerb wird der Ein-satz von Baukastensystemen in der Produktgestaltung immer wichtiger.

Schon heute setzen 86 Prozent der Un-ternehmen Module ein. Damit generie-ren sie knapp die Hälfte ihrer Gesamtum-sätze – Tendenz steigend. Denn zwei von drei Unternehmen planen, in den nächs-ten Jahren Baukastensysteme stärker zu nutzen, um schnell und kostengünstig zu wachsen. Vor allem in Schwellenländern eröffnet die Modularisierung Firmen die Möglichkeit, um bis zu ein Drittel höhe-re Umsatzanteile zu erzielen. Doch die Komplexität der Baukastensysteme so-wie die Notwendigkeit, auf verschiede-ne Kundenanforderungen einzugehen, stellen eine große Herausforderung für Unternehmen dar. Das sind die zentra-len Ergebnisse der neuen Studie „Modu-larisierung – Wie lassen sich modulare Produktbaukästen für Wachstum und In-ternationalisierung nutzen“ von Roland Berger Strategy Consultants.

„Wer sich als produzierendes Unterneh-men im globalen Wettbewerb behaup-

ten will, kommt an der Modularisierung von Produkten nicht vorbei“, sagt Jochen Gleisberg, Studienautor und Partner von Roland Berger Strategy Consultants. „Al-lerdings ist die Einführung von Baukas-tensystemen ein wichtiges strategisches und funktionsübergreifendes Thema. Da-mit sollten sich nicht nur Ingenieure, son-dern auch Manager auseinandersetzen.“

Unternehmen erkennen en Trend zur ModularisierungSchon heute nutzen 86 Prozent der Fir-men modulare Systeme in ihrer Produkt-gestaltung. Dies entspricht mittlerwei-le 48 Prozent ihrer Gesamtumsätze. Der Trend geht jedoch zu einem stärkeren Einsatz von Baukastensystemen in ver-schiedenen Industriesektoren. So geben zwei Drittel der befragten Unternehmen an, in Zukunft verstärkt Module und ge-meinsame Plattformen nutzen zu wollen, um flexibler und kostengünstiger produ-zieren zu können.

Der Umsatzanteil, der durch Produkte basierend auf Modulen oder Plattformen

generiert wird, könnte bis 2015 sogar auf 67 Prozent steigen. „Die meisten produ-zierenden Unternehmen haben erkannt, welche Rolle Modularisierung in ihrer Wachstumsstrategie spielt – vor allem in den aufstrebenden Märkten“, erklärt Stefan Pötzl, Co-Autor der Studie. „Der Einsatz von Baukastensystemen wird da-her voraussichtlich bis 2015 um rund 19 Prozent zunehmen.“ So wollen Unter-nehmen aus dem Anlagenbau den An-teil modularer Produkte bis 2015 von 19 auf 43 Prozent erhöhen, Unternehmen im Bereich Maschinenbau von 47 auf 70 Prozent. Auch im Bereich Medizintechnik ist innerhalb der nächsten drei Jahre eine starke Ausweitung von 42 auf 63 Prozent geplant.

Vier branchenübergreifende StrategienBei der Modularisierung setzen Unter-nehmen auf unterschiedliche Strategien. 46 Prozent der Firmen arbeiten mit platt-formbasierten Produkten: Auf derselben Plattform werden individuelle Module

1 ModularProducts_Grafiken_für_Übersetzung_230412_D.pptx

66% aller Unternehmen wollen den Umsatzanteil der modulbasierten Produkte ihres Sortiments ausweiten – von 48% auf 67% bis 2015

Entwicklung Modulstrategie

> Die Modulstrategie hat noch nicht die gewünschte Verbreitung erreicht – 66% der Unternehmen wollen sie ausweiten

> Bis 2015 dürfte sich der Umsatzanteil modul-basierter Produkte um 19% steigern

ERLÄUTERUNG Umsatzanteil modularer Produkte

Unternehmen planen Ausbau ihrer Modulstrategie

Erweitern

Reduzieren 2%

Keine Änderung

32% 66%

67%

48% +19%

2015 Heute

2 ModularProducts_Grafiken_für_Übersetzung_230412_D.pptx

Akteure aller Branchen wollen ihren Modularisierungsgrad erhöhen – Insbesondere Ingenieurwesen und Maschinenbau holen auf

70

585747

42

30

19

80

677470

63

3543

Automa-tisierung

Automobil Sonstige Maschinen-bau

Medizin-technik

Eisenbahn Spezial-maschinen-bau / Anlagen-bau

2015 Heute

Anteil plattform-/modulbasierter Produkte [%]

> Branchen mit derzeit geringem Anteil an modularen Produkten holen auf

> Selbst Branchen mit bereits hohem Automatisierungs-anteil planen eine weitere Aus-weitung ihres Modularisierungs-grads

ERLÄUTERUNG

66 Prozent aller Unter-nehmen wollen den Um-satzanteil der modulba-sierten Produkte ihres Sortiments ausweiten – von 48 Prozent auf 67 Prozent bis 2015.Bilder: Roland Berger

Akteure aller Bran-chen wollen ihren

Modularisierungs-grad erhöhen

– insbesondere Ingenieurwesen

und Maschinenbau holen auf.

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50 Product Lifecycle Management Studie zum einsatz von Produktbaukästen

für die kundenspezifischen Anforderungen aufgesetzt. 26 Prozent der Unterneh-men setzen hingegen auf eine modulbasierte Struktur. Hier werden dieselben Mo-dule mit unterschiedlichen Plattformen kombiniert, um auf die Marktbedürfnisse zu reagieren. 14 Prozent setzen komplett standardisierte Pro-dukte ein und ebenfalls 14 Prozent bieten völlig indivi-dualisierte Produkte an.

„Einen erheblichen Unter-schied sehen wir dabei zwi-schen Konzernen und mittel-ständischen Firmen“, erklärt Gleisberg. „Alle Großunter-nehmen verfolgen mittler-weile eine modulare Strategie, sei es auch nur partiell. Anders bei den mittel-ständischen Betrieben: 20 Prozent von ihnen nutzen immer noch keine modu-laren Systeme und lassen sich dadurch ein enormes Potenzial entgehen.“ Doch

auch die Strategie unterscheidet sich nach Unternehmensgröße maßgeblich: Setzen Konzerne ihre Modulsysteme so-wohl auf Produkt- als auch auf regionaler Ebene konsequent durch (75 Prozent), ist die Strategie des Mittelstands vor allem

auf Produkte (75 Prozent) fokussiert. „Nur ein Viertel der Mittelständler schafft es, die Modularisierung konsequent durch alle Märkte durchzusetzen. Oft fehlt es an der ausreichenden Entwicklungskom-petenz in diesen Märkten. Somit können

Synergien nicht vollständig erschlossen und Produkte müssen mit viel Aufwand in-dividuell für die verschiede-nen Märkte entwickelt wer-den.“

Modularisierung: eine strategische Aufgabe im UnternehmenDer Nachholbedarf in vie-len Firmen zeigt, dass die Nutzung von Baukasten-systemen noch nicht in al-len Unternehmensberei-chen verankert ist. Während die Modularisierung in der

5 ModularProducts_Grafiken_für_Übersetzung_230412_D.pptx

Modularisierung ist noch nicht in allen Funktionen etabliert – Vertrieb und Marketing, aber auch Produktentwicklung bieten noch Potenzial

Modularisierungsbereitschaft der Organisation/Funktionen [%]

> Die Funktionen im Bereich Produkt-entwicklung sind überwiegend gut auf Modularisierung vorbereitet

> Funktionen mit Kundenkontakt, insbes. Vertrieb und Marketing, sind noch nicht ausreichend auf Modularisierung vorbereitet

ERLÄUTERUNG

38% 52%57%

32% 50%36%

64% 77%

10% 9%

45%35%

50%

27%18%

Einkauf 5%

Logistik

9%

Marketing

14%

Aftersales/ Service

15%

Vertrieb

23%

Produkt-mgmt.

35%

Produkt-entwickl.

43%

4%

Produktion

52%

Gering Hoch Mittel

4 ModularProducts_Grafiken_für_Übersetzung_230412_D.pptx

3,3

3,74,2

5,0

5,56,4

6,76,76,8

7,17,9

8,1

3,0

3,72,9

5,1

5,35,8

6,1

6,77,2

7,57,2

7,9

Kosten sind noch immer Hauptgrund für Modularisierung, doch Bedeutung anderer Treiber nimmt zu – vor allem Geschwindigkeit

Gründe für Modulstrategie … … BISHER … IN ZUKUNFT

Durchschn. Veränderung

+3% +10% -6% -5% 0%

+9% +10% +5% -2%

+44% -1% +8%

Senkung Produktkosten Verbesserung "Time to Market" /

Geschwindigkeit Komplexitätsabbau

Angebot von mehr Varianten mit geringerem Ressourcenaufwand

Steigerung Produktqualität (Standardisierung)

Vereinfachung und Verbesserung Supply Chain

Senkung F&E-Aufwand Verbesserung Wartung

(Ersatzteile) Effektive Abdeckung von

Nischenprodukten Vereinfachung Outsourcing /

Offshoring der Fertigung Vereinfachung Outsourcing /

Offshoring von F&E Sonstige

Durchschnittlicher Wert aller Antworten; Maximum = 10; Minimum = 1

Die Kosten sind noch immer der Hauptgrund für Modulari-sierung, doch die Bedeutung anderer Treiber nimmt zu – vor allem die Geschwindigkeit.

Modularisierung ist noch nicht in allen Funktionen

etabliert – Vertrieb und Marketing, aber auch Pro-

duktentwicklung bieten noch Potenzial.

3 ModularProducts_Grafiken_für_Übersetzung_230412_D.pptx

Vier generische Strategien sind verbreitet – 46% der Firmen stützen ihre Produkte auf gemeinsame Plattformen mit variablen Modulsets

Unterschiedliche Modulstrategien

14% 26%

46% 14%

PLATTFORMEN

MODU

LSET

S

Eine Mehrere Ei

nes

Mehr

ere

> 46% der Unternehmen nutzen einen plattformbasierten Ansatz – Eine Plattform – Individuelle Module zur Anpassung

an verschiedene Märkte > 26% nutzen einen modulbasierten

Ansatz – Ein Modulset – Verschiedene Plattformen zur

Anpassung an Märkte > 14% haben vollkommen

standardisierte Produkte > 14% haben vollkommen

individualisierte Produkte

ERLÄUTERUNG Plattformbasierte Produkte Individualisierte Produkte

Standardisierte Produkte Modulbasierte Produkte

Vier generische Strategien sind verbreitet – 46 Prozent der Firmen stützen ihre Produkte auf gemeinsame Plattformen mit variablen Modulsets.

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51Product Lifecycle ManagementStudie zum einsatz von Produktbaukästen

Produktion, Produktent-wicklung und im Produkt-management eine wichtige Rolle spielt, besteht bei Ver-trieb und Marketing noch Handlungsbedarf. Sowohl die Organisation als auch die Prozesse sind in diesen Be-reichen noch nicht vollstän-dig auf Modularisierung aus-gerichtet und können damit nicht das gesamte Potenzial erschließen. Gerade an der Schnittstelle zum Kunden ist es wichtig, die Vorteile des Konzepts zu kommunizieren und die Auftragsgestaltung entsprechend zu steuern, um aufwändige und risiko-reiche Sonderentwicklungen zu vermeiden.

Ebenso wichtig ist eine zei-tige und intensive Einbindung der Kunden in die Entwick-lung modularer Systeme, um auf ihre Bedürfnisse besser eingehen zu können. Doch le-diglich die Hälfte der Befrag-ten binden ihre Kunden in diesen Entwicklungsprozess stark ein. „Rund 60 Prozent der Unternehmen gehen das The-ma nicht strukturiert an. Das kann sich leider auf den Erfolg der Endprodukte negativ aus-wirken, weil die Module nicht konsequent auf die Kunden-bedürfnisse ausgerichtet wer-den“, so Pötzl.

Modularisierung als Erfolgsmodell in EntwicklungsmärktenIn den Entwicklungsmärkten ist der Ein-satz von modularen Systemen für fast 60 Prozent der Befragten der wichtigste Er-folgshebel in der Produktstrategie. Denn Baukastensysteme bieten Unternehmen die Möglichkeit, kostengüns-tig und schnell auf Änderun-gen des Marktes zu reagie-ren und ihr Produktangebot entsprechend anzupassen. Im Vergleich setzen nur ein Viertel der Umfrageteilneh-mer auf Nischenprodukte und acht Prozent auf Billig-produkte, um in den aufstre-benden Märkten erfolgreich zu agieren.

„Wichtig ist aber nicht nur, dass eine mo-dulare Strategie mit einer klaren Pro-duktstrategie einhergeht, sondern auch, dass sie vom Top-Management des Unter-nehmens getragen wird“, sagt Gleisberg. „Nur wenn die Unternehmensführung die Modularisierung konsequent und durch alle Bereiche umsetzt, kann diese Strate-gie Früchte tragen.“ Denn schließlich stel-

len modulare Systeme auch eine Heraus-forderung für die Firmen dar. Die Komplexität der Systeme, die reibungslo-se Verzahnung von einzelnen Modulen und Plattformen sowie die verschiedenen Anforderungen der Kunden und der Märk-te setzen voraus, dass Unternehmen die modulare Strategie gut durchdenken und strukturiert umsetzen. to

6 ModularProducts_Grafiken_für_Übersetzung_230412_D.pptx

Unterstützung durch das Topmanagement, klare Ziele und definierte Produktstrategie sind wichtige Faktoren für den Umsetzungserfolg

Wichtigste 10 Faktoren für die erfolgreiche Umsetzung einer Modulstrategie

> Die drei wichtigsten Erfolgsfaktoren für die Umsetzung einer Modulstrategie sind "Unterstützung durch das Topmanagement", "klare Ziele" und definierte Produktstrategie"

> "Einsparpotenzial" steht nur an sechster Stelle der Erfolgsfaktoren für die Umsetzung

Kommunikation und Erfolgsstories

Ableitung von Modulstrategien

Funktionsübergreifende Leitung

Ausreichende Ressourcen

Einsparpotenzial

Standardisierung der Prozesse

Langfristig tragfähiger Ansatz

Definition Produktstrategie

Klare Ziele

7,3%

Unterstützung durch das Topmanagement

7,2%

7,3%

7,6%

7,8%

8,1%

9,1%

10,3%

11,2%

11,8%

ERLÄUTERUNG Anteil an Antworten insgesamt

7 ModularProducts_Grafiken_für_Übersetzung_230412_D.pptx

Wesentliche Herausforderungen sind die Komplexität und die unterschiedlichen Produktanforderungen

Herausforderungen bei der Umsetzung einer Modulstrategie

> "Komplexität" und "unter-schiedliche Kundenanforde-rungen" sind die größten-Herausforderungen bei der Umsetzung einer modularen Produktstrategie

> "Hohe Umstellungskosten" belegen unter den wichtigsten Barrieren nur den fünften Platz

Steigender Beschaffungsaufwand

Koordinationsaufwand (extern)

Unzureichender Absatz

Hohe Umstellungskosten

Koordinationsaufwand (intern)

Unterschiedl. Kundenanford. – produktübergreifend

Unterschiedl. Kundenanford. – marktübergreifend

Komplexität 15,5%

9,0%

11,6%

11,6%

13,7%

11,5%

13,0%

14,1%

ERLÄUTERUNG Anteil an Antworten insgesamt

Unterstützung durch das Topmanagement, klare Ziele und definierte Produktstrategie sind wichtige Fakto-ren für den Umsetzungserfolg.

Wesentliche Herausforderungen sind die Komplexität und die unterschiedlichen Produktanforderungen.

Bild

: fot

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52 Product Lifecycle Management Initiative: Kodex für PLM-Offenheit

Da die Wertschöpfungskette in der Fertigungsindustrie zunehmend global verteilt und virtualisiert ist,

sind Automobilhersteller bei der effizi-enten und innovativen Entwicklung ih-rer neuen Fahrzeugmodelle auf eine Vielzahl von verschiedenen und oftmals nicht durchgängigen IT-Systemen ange-wiesen. Im Bereich des Produktlebens-zyklusmanagements trifft dies in beson-derem Maße zu, da hier eine Fülle von verschiedenen Disziplinen wie das Pro-duktdesign, die Hard- und Software-Ent-wicklung, die Testverfahren und teilweise auch der Produktservice betroffen sind. Die Initiative für PLM-Offenheit greift das Anliegen der Industrie auf, die Auswahl-möglichkeiten bei PLM-Lösungen zu er-weitern und die Systemoffenheit unter den PLM-Anbietern voranzutreiben.

„Fehlende Offenheit der IT-Systeme stellt sich immer wieder als besonderer Hinderungsgrund für die effiziente Ein-bindung und damit als wesentlicher Kos-tentreiber für die IT heraus“, kritisiert Karl-Erich Probst, Chief Information Officer bei BMW. „Beispielsweise ist es für uns als Da-tenerzeuger nach Ablage von Daten in ei-nem IT-System vielfach nur mit großem Aufwand – oft verbunden mit zusätzli-chen Kosten – möglich, die eigenen Daten für Folgeprozesse verfügbar zu machen“, sagt Probst. BMW hat deshalb den Kodex für PLM-Offenheit unterzeichnet und will den Fortschritt aktiv mitgestalten.

Selbstverpflichtung, messbare Kriterien zu erfüllenDie gemeinsame Entwicklung des Kodex für PLM-Offenheit (CPO) wurde 2011 un-ter der Federführung des ProSTEP iViP e.V. gestartet. In einer koordinierten Ge-meinschaftsarbeit von IT-Anbietern, IT-Integratoren und IT-Kunden ist es zum ersten Mal gelungen, ein einheitliches Grundverständnis zum Thema Offenheit von IT-Systemen im Kontext PLM zu erar-beiten. Dazu wurden messbare Kriterien festgelegt, die jedem IT-Kunden, jedem IT-Integrator und jedem IT-Anbieter im Markt eine klare Positionierung zum The-ma „PLM-Offenheit“ ermöglichen. Der CPO ist eine freiwillige Selbstverpflich-tung für Unternehmen aus der Industrie und der IT, die hochintegrative Lösungen für durchgängige Datenprozesse im PLM einsetzen oder anbieten wollen.

„Ich freue mich heute zu sehen, dass der Codex of PLM Openness definiert, was unter „offen“ eigentlich zu verste-hen ist, nachdem der Begriff lange Zeit ohne genau festgelegte Inhalte ge-braucht wurde. Die Forderungen nach Offenheit und Vorwürfe der Nicht-Of-fenheit haben in der Branche unnötige Unsicherheiten und Zweifel erzeugt und viele Kunden von PLM-Lösungen abge-bracht“, erklärt Dominique Florack, Se-nior Executive Vice President, Products, Research and Development bei Dassault Systèmes.

Für Chuck Grindstaff, Chief Executive Officer beim direkten Wettbewerber Siemens PLM Software, ist es notwen-dig, dass grundsätzlich alle Schnittstel-len dokumentiert und offen zugänglich sind – sowohl für die Anwenderunter-nehmen als auch für die Entwickler-Community. „Das bedeutet, dass wir auch Drittprodukte zulassen, die auf der

G E M E I N S C H A F T S A R B E I T V O N I T - A N B I E T E R N , I T - I N T E G R A T O R E N U N D I T - K U N D E N

Definition von „Offenheit“ im PLM-KontextDer ProSTEP iViP e.V. stellte im März auf dem IT-Kongress automotiveDAY den Kodex für PLM-Offenheit zur

Schaffung eines gemeinsamen Verständnisses von Offenheit bei IT-Systemen im Product Lifecycle Manage-

ment (PLM) vor. Mittlerweile unterstützen eine Vielzahl von global agierenden Automobilherstellern und

-zulieferern sowie IT-Anbietern und IT-Integratoren das Vorhaben. Die Autoindustrie erhofft sich von mehr

Offenheit in den PLM-Anwendungen massive zeit- und Kosteneinsparungen.

Definition „PLM-Offenheit“Unter „PLM-Offenheit“ wird die Offenheit von IT-Lösungen für das Product Lifecycle Management (PLM) im Sinne von effizienter Kommunika-tion (Interoperabilität), Integrierbar-keit (Infrastruktur) und funktionaler Erweiterbarkeit verstanden, ebenso wie Schnittstellen, Standards bei den Datenformaten sowie Transparenz der Architektur. Je offener die IT-Lösung, desto höher ist ihre Integrationsfä-higkeit in bestehende Systemwelten und Geschäftsprozesse. Durch eine möglichst hohe Systemintegration wollen Unternehmen erreichen, dass sie einmal erstellte Daten durchgängig im gesamten Produktlebenszyklus verwenden können.

Da es in diesem Thema bislang keine Grundlagen wie Gesetze, Standards oder Richtlinien gibt, hat der ProSTEP iViP e.V. diese Initiative in Form einer offenen Community für IT-Anbieter, IT-Integratoren und IT-Kunden ins Leben gerufen.

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53Product Lifecycle ManagementInitiative: Kodex für PLM-Offenheit

Grundlage unserer eigenen Technologie in den Wettbewerb mit den Tools von Siemens PLM Software treten“, betont Grindstaff.

PLM-Offenheit für InvestitionsschutzIT-Kunden können zusammen mit IT-An-bietern und IT-Integratoren eine klare Position beziehen und ihren Grundan-forderungen an PLM-Offenheit Ausdruck verleihen, mit der sie ihre PLM-System-landschaft zügig weiterentwickeln und gleichzeitig für Investitionsschutz sorgen können. IT-Anbieter und IT-Integratoren erhalten dadurch abgestimmte, klar for-mulierte Anforderungen an die Offen-heit von IT-Systemen und weitreichende Erkenntnisse, die sie für die Gestaltung einer innovativen Produktpalette benö-tigen. Langfristige Business-Strategien lassen sich mit PLM-Offenheit einfacher verfolgen.

Das Marktangebot an IT-Lösungen für das Product Lifecycle Management ist groß, doch lassen sie sich oft nicht in-nerhalb einer kurzen Zeitspanne in die bestehende IT-Landschaft integrieren. Aufgrund der hohen Komplexität bewe-gen sich die IT-Projektlaufzeiten in einem Zeitrahmen von mehreren Monaten bis mehreren Jahren, je nach Umfang der Veränderung. Das überrascht nicht, wenn man bedenkt, dass sich die Zahl von Stan-dardlösungen, Kleinstanwendungen und Schnittstellen bei den Herstellern bereits im vierstelligen Bereich bewegt.

„Wahlfreiheit bei der Zusammenstel-lung von Lösungen und die Definiti-on von Implementierungen, die für die Kunden am besten passen, ist der einzi-ge Weg nach vorne. Aus diesem Grunde ist die CPO-Initiative des ProSTEP iViP so wichtig: Sie setzt Maßstäbe bei der Defi-nition von Standards und Best Practices für die Offenheit von PLM“, sagt Denis Senpere, Vice President Enterprise PLM von Oracle.

zeit reif für neuen PLM-Ansatz Inzwischen unterstützt eine Vielzahl von global agierenden Automobilherstellern und -zulieferern wie Audi, BMW, Chrys-ler, Continental, Daimler, EDAG, Ford, GM, Honda, Hyundai, Jaguar Land Ro-ver, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Renault, Robert Bosch, Suzuki, Tata Motors, Toyo-ta, Volkswagen, Volvo Cars und die Volvo Group das Vorhaben.

Zu den Unterzeichnern aus dem Bereich der IT-Anbieter und -Integratoren ge-hören bislang Aras, Atos, Dassault Sys-tèmes, Inforbix, Oracle, PROSTEP, PTC, Siemens PLM Software, SpaceClaim und T-Systems.

„Die breite Unterstützung, die der Co-dex of PLM Openness bisher erfahren hat, zeigt, dass die Zeit reif ist für einen neuen Ansatz für PLM-Lösungen für die Automo-bilbranche und andere Industrien“, erklärt Dr. Steven Vettermann, Geschäftsstellen-leiter des ProSTEP iViP e.V. Neues dazu können Interessierte auf der ersten Pro-STEP-iViP-CPO-Community-Konferenz am 20. Juni 2012 in Darmstadt erfahren.

„Da wir in Offenheit und Stabilität ei-nes IT-Systems signifikante Stellhebel für die Einsatzszenarien und die Reduktion von Integrations- und Wartungsaufwän-den sehen, werden wir den CPO in unse-re IT-Strategie einbetten. Dabei geht es uns nicht nur um die technischen Aspek-te von Offenheit, sondern auch um Re-gelungen für die partnerschaftliche und offene Zusammenarbeit zwischen IT-An-bieter und IT-Kunde, zum Beispiel die Un-terstützung des Erfahrungsaustauschs in branchenüblichen Anwendergemein-schaften“, betont Karl-Erich Probst, Leiter BMW Group IT.

Als einer der größten IT-Systemintegra-toren Europas arbeitet T-Systems an der CPO-Initiative mit. „Für uns als IT-Dienst-leister ist es wichtig, wenn es im Markt klar definierte Schnittstellen, Standards bei Datenformaten und Transparenz in der Architektur gibt, für die alle Player das gleiche Verständnis haben. Die Offen-heit der Systeme ist ein wichtiges Schlüs-selelement, um für unsere Großkunden eine optimale und integrierte System-landschaft schaffen zu können“, sagt Ge-org Rätker, Leiter des T-Systems-Bereichs Automotive & Manufacturing Industry.

Continental verspricht sich von der ak-tiven Teilnahme an der CPO-Initiative mehr Agilität und Flexibilität für seine künftige IT-Systemlandschaft. „Aufgrund der immer stärkeren Integration der Komponenten und der immer schnelle-ren Produktlebenszyklen sind stabile und durchgängige IT-Systeme mit der ent-sprechenden Offenheit für Erweiterun-gen und Anpassungen künftig Voraus-setzung für erfolgreiche Produktent- wicklung im Bereich der Automobil- elektronik“, begründet Elisabeth Hoeflich, Continental CIO. to

Bausteine der PLM-OffenheitMit dem CPO (Codex of PLM Open-ness) haben IT-Anbieter, IT-Integra-toren und IT-Kunden erstmalig ein einheitliches Grundverständnis zum Thema Offenheit von IT-Systemen im Kontext PLM erarbeitet.

Wesentliche Elemente des CPO sind:

• Freiwillige Selbstverpflichtung der teilnehmenden Unternehmen (CPO-Statement)

• Festlegungen von messbaren Muss-, Soll- und Kann-Kriterien

Die Hauptkategorien des CPO sind:

• Interoperabilität Ein IT-System hat die Fähigkeit, in ver-schiedene Umgebungen integriert zu werden, und es kann effizient mit verschiedenen anderen IT-Systemen kommunizieren.

• Infrastruktur Ein IT-System kann in eine bestehen-de oder geplante IT-Infrastruktur-Umgebung langfristig eingebunden werden.

• Erweiterbarkeit IT-Kunden haben die Möglichkeit, die Funktionalität eines IT-Systems zu erweitern, um die erforderlichen Pro-zessanpassungen umzusetzen und ihr eigenes Know-how im IT-System abzubilden.

• Schnittstellen IT-Kunden benötigen den Zugang zu verfügbaren, dokumentierten und leistungsfähigen IT-Schnittstellen.

• Standards Die Entwicklung und Wartung einer komplexen Systemumgebung kann nur dann effizient umgesetzt werden, wenn Standards so weit wie möglich Verwendung finden.

• Architektur IT-Kunden benötigen Zugang zu den einzelnen Komponenten der IT-Architektur, so dass sie für bestimmte Benutzergruppen GUIs (Clients) schaffen können, die die Möglich-keiten der verschiedenen IT-Systeme erschließen.

Mehr unter www.prostep.org/de/cpo.html

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54 Product Lifecycle Management Produktdatenmanagement mechatronischer Produkte

Der Zeit- und Qualitätsdruck ist für Hersteller von High-Tech-Produkten wie etwa Smartphones besonders

hoch. Denn jeder Tag, den ein Gerät spä-ter als geplant, und damit eventuell nach dem Termin eines Konkurrenzprodukts auf den Markt kommt, erzeugt finanziel-le Verluste, die den Aktienkurs des Unter-nehmens nach unten drücken können.

Es ist also sinnvoll, den Entwicklungs-prozess zu beschleunigen und gleichzei-tig die Produktqualität abzusichern. Zwei wichtige Abteilungen, die mechanische und die elektronische Konstruktion, ar-beiten im Entwicklungsprozess in der Regel mit unterschiedlichen Softwarelö-sungen zeitgleich an einem Produkt: 3D-MCAD-Systeme zur Erstellung von 3D- und 2D-Produktdaten, zum Beispiel einer Gehäuseschale, und ECAD-Systeme für das Schema- und das Platinen-Layout (PCB). Die Entwicklungsergebnisse be-einflussen sich wechselseitig.

So muss etwa der Gehäusekonstruk-teur Sperrflächen im PCB vorgeben oder die Positionen der Befestigungsbohrun-gen. Der Elektronikkonstrukteur wiede-rum platziert neue Komponenten oder verschiebt sie in dem PCB. Er erzeugt so Änderungen, die für die mechanische Konstruktion wichtig sind. Da die Abtei-lungen in verschiedenen Programmen arbeiten, findet der Austausch von Än-derungen über E-Mails oder einfache Schnittstellen statt. Die Historie und der Ursprung der Änderungen sind dann nicht gesichert nachzuvollziehen. In der Regel fehlt auch ein Viewing-Programm,

in dem die Entwicklungsstände aus den verschiedenen Erzeugersystemen be-trachtet, kommentiert und verglichen werden können.

So entstehen schnell Fehler, die erst beim Prototyp zu erkennen sind. Vergli-chen damit lässt sich bei einem interak-tiven MCAD/ECAD-Entwicklungsprozess (Bild 1) zweifellos viel Gesamtentwick-lungszeit einsparen, und gleichzeitig kann eine Verbesserung der Qualität des digitalen Prototypen erreicht werden.

Zur Schaffung einer idealen Umge-bung für die Zusammenarbeit benötigt man verschiedene Bausteine:1. Eine flexible Schnittstelle, die ein Aus-

tauschformat zwischen den verschie-denen Erzeugersystemen bereitstellt und im Entwicklungsprozess nur die inkrementellen Änderungen über-trägt.

2. Eine datenbankgestützte Lösung, in der die inkrementellen Änderungen als gelenkte versionierte Dokumente abgelegt und verwaltet werden.

3. Ein System, das über festgelegte Ar-beitsabläufe die verschiedenen Reife-grade des Produkts festhält, bei Bedarf sperrt und auch Änderungsmitteilun-gen an betroffene Anwender versen-det.

4. Ein System, das die Daten aus den ver-schiedenen Erzeugersystemen in ei-nem kombinierten Ansichtsformat bereitstellt und somit eine Plattform schafft, in der das gesamte Produkt schnell und einfach betrachtet und analysiert werden kann.

Für die erste Anforderung bedarf es ei-ner Zusammenarbeit verschiedener Soft-ware-Unternehmen, um sich besonders der Funktionalität der Schnittstelle anzu-nehmen. So wurde bereits im April 2009 über ein Industriekonsortium der führen-den MCAD- (Autodesk, Dassault Systèmes, PTC, Siemens) und ECAD- (Cadence, Men-tor, Zuken) Anbieter, sowie deren Kunden (Audi, BMW, Daimler, EADS, IBM usw. ) das EDMD-1.2- (.IDX-)Format definiert.

„Diese Empfehlung regelt die effizi-ente Zusammenarbeit von ECAD- und MCAD-Partnern beim Austausch von Da-ten während der Entwicklung von me-chatronischen Produkten. Dazu wurde ein gemeinsames Datenmodell erstellt, das inkrementelle Designänderungen er-laubt und diese nachvollziehbar gestal-tet. Gleichzeitig wird dabei ein Workflow

M C A D / E C A D - E N T W I C K L U N G S P R O z E S S M I T P T C - L ö S U N G E N

Damit „M“ und „E“ sich verstehenV O N J ö R G E H R E N S T E I N

Im Laufe der letzten Jahre hat sich der Markt der mechatronischen Produkte rasant entwickelt. Diese Produk-

te stellen sehr hohe Anforderungen an die verschiedenen Disziplinen eines Unternehmens. Sie müssen in der

mechanischen Form und Funktion gefallen, die elektronischen Funktionalitäten auf engstem Raum bieten

und den richtigen Programmcode zur richtigen Version zur Verfügung stellen. Um diese Anforderungen in

der Entwicklung abzusichern, ist eine intensive zusammenarbeit zwischen den Disziplinen und ein übergrei-

fendes Datenmanagement notwendig.

Bild 1: Schematischer, vereinfachter Workflow. Bilder: PTC

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55Product Lifecycle ManagementProduktdatenmanagement mechatronischer Produkte

beschrieben, der mit seiner bidirektio-nalen Kommunikation einen Freigabe-prozess zwischen den beiden Partnern unterstützt.“ Zitat: www.mathee.de/downloads/ProSTEP-iViP_White-Paper_ECAD-MCAD-Collaboration_de.pdf

Da in diesem Format nicht nur die geo-metrischen Daten, sondern auch Kom-mentare und Zusammenarbeitsinforma-tionen übertragen werden, kann eine wirkliche Zusammenarbeit zwischen den Fachabteilungen stattfinden.

Die Umsetzung der Anforderungen zwei und drei liegt im Verantwortungs-bereich der PDM/PLM-Anbieter. Hierbei muss zum einen die Schnittstelle und Verbindung zu dem MCAD- und ECAD-Erzeugersystem vorhanden sein, zum an-deren der neue Objekttyp EDMD 1.2 in die Arbeitsabläufe integriert werden.

Die letzte Anforderung ist wieder eine Kombination verschiedener Softwarelö-sungen, hier arbeiten PDM- und MCAD/ECAD-Anbieter eng zusammen. Aus dem PDM/PLM-System heraus muss „Work-Flow-getrieben“ eine Visualisierung al-ler Datentypen gestartet werden. Für die Anwender des PDM-Systems, die nicht mit den Erzeugersystemen arbeiten, soll-te dann ein einfaches Werkzeug zur Ver-fügung stehen, um die Produkte im Zu-sammenhang zu betrachten, zu prüfen, sich im 3D die Änderungen anzuzeigen und um Informationen zu erweitern. Im Idealfall kann dieser Anwender auch Än-derungen auslösen, die direkt über das IDX-Format im reinen ECAD und/oder MCAD weiterverarbeitet werden.

Lösungen von PTC für MCAD/ECAD-WorkflowsFür die Inneo Solutions GmbH hat sich gezeigt, dass man schon vor Jahren auf den richtigen Lösungsanbieter gesetzt hat. Bereits im Mai 2009, also direkt nach der Definition des IDX-Formates, war mit dem 3D-MCAD-System Pro/Engineer Wildfire 5 und dem Betrachtungspro-gramms Productview und seinen Visua-lisierungsmöglichkeiten eine Lösung auf dem Markt verfügbar.

Mittlerweile ist PTC in der Lage, die ge-forderten Funktionalitäten mit Lösungen aus der Creo-Software-Suite abzudecken. Eine Partnerschaft zwischen PTC und Ca-dence hat sich bei der Entwicklung der IDX-Schnittstelle und der Integration in das Windchill PDMLink als sehr effektiv erwiesen. Für die Inneo Solutions GmbH, bei der viel Know-how im Bereich MCAD

und PDM vorliegt, war die Zusammenar-beit mit FlowCAD, dem führenden Part-ner für die ECAD-Lösung Cadence Alleg-ro in Europa, sehr fruchtbar.

Gerade für die Anwender, die über kein Expertenwissen verfügen, er-gibt sich durch den konsequenten Ein-satz der Creo Software Suite neben der schon beschriebenen Prozesssicherheit zusätzlich der Vorteil, auf ein durchgän-giges Bedienungskonzept zurückgrei-fen zu können, wobei die ECAD- bezie-hungsweise MCAD-Spezialisten über den Windchill Workgroupmanager in ihren Expertensystemen weiterarbeiten können.

Klar definierte Einführung ist notwendigAls Herausforderung in der Umsetzung einer durchgängigen Lösung für die me-chatronische Produktentwicklung hat sich besonders die hohe Erwartungshal-tung der Kunden und Anwender erwie-sen. Nach vielen Jahren der autarken Koexistenz der ECAD- und MCAD-Auto-rensysteme entsteht bei vielen Kunden schnell der Wunsch, nicht nur die an-fangs beschriebenen Probleme zu lösen, sondern die Kopplung noch zusätzlich um viele weitere Wunsch-Funktionalitä-ten zu erweitern.

Deshalb ist es bei der Einführung einer Lösung sehr wichtig, mit klar definierten Lasten- und Pflichtenheften zu arbeiten und über eine kontrollierte Roll-out-Pha-se die notwendigen Arbeitsschritte und Anweisungen abzusichern, zu dokumen-tieren und freizugeben. to

Jörg Ehrenstein ist Application Engineer bei der INNEO Solutions GmbH in Hamburg.

Bild 2: Kompletter WorkFlow mit PTC-Lösungen.

Bild 3: Viewing der verschiedenen Formate MCAD, SCHEMA und PCB.

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56 Management Ingenieur-Karriere

I N T E R V I E W M I T A S E A U T O M O T I V E S E N I O R E X P E R T S

Leistungsstarke wissensträgerIm zeitalter alternativer Mobilitätskonzepte und tiefgreifender Neuorientierung der Antriebswelten sind In-

novationskraft der Unternehmen und Beherrschung der Komplexität von fundamentaler Bedeutung. Doch

neben allen Errungenschaften in der IT-Entwicklung und der Nutzung digitaler Werkzeuge in der Fahrzeug-

entwicklung stellen die Mitarbeiter letztendlich die Verkörperung der Kernkompetenzen dar, sagt Vojtech

Demovic, Beirat und Senior Partner der ASE Automotive Senior Experts GmbH, einem Vermittlungsportal für

hochqualifizierte und operativ erfahrene Führungskräfte im Ruhestand. Im Interview erläutert er technische

Herausforderungen der Autobranche, den Einfluss des demografischen Wandels sowie das Leistungsange-

bot von ASE.

Bild

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57ManagementIngenieur-Karriere

DIGITAL ENGINEERING Magazin: Herr Demovic, Sie blicken auf 35 erfolgreiche Berufsjahre in der Flugzeug- und Auto-mobilindustrie zurück. Nun engagieren Sie sich im Beirat und im Management von ASE. Was treibt Sie an, sich im „wohl-verdienten Ruhestand“ neuen Herausfor-derungen zu stellen?Vojtech Demovic: Zunächst mal die un-geteilte Faszination für neue Herausforde-rungen und Gestaltungsmöglichkeiten. In leitenden Positionen auf Hersteller- wie auch Zuliefererseite tätig, wurde das Thema „Optimierung der Produktentste-hungsprozesse“ zu meinem Leitmotiv. Mit diesem Wissen möchte ich vor allem die Engineering-Kompetenz und das Produkt-management von ASE Automotive stär-ken sowie entsprechende Impulse für die strategische Ausrichtung und das operati-ve Geschäft des Unternehmens geben.

DEM: Können Sie das Geschäftskonzept mit ein paar Worten erläutern?Vojtech Demovic: Besonders vor dem Hintergrund des demografischen Wan-dels ist es nach meiner Auffassung unaus-weichlich, das Wissen und die Erfahrung der Älteren auch nach deren Eintritt in den Ruhestand möglichst lange verfügbar zu halten und an die Jüngeren weiterzuge-ben. Die Initiative von ASE Automotive ist die akkurate Antwort auf diese Entwick-lung. Ich bin davon überzeugt, dass dieses Aktivitätsfeld in Zukunft eine zunehmen-de Beachtung finden wird.

DEM: Welche Herausforderungen sehen Sie für die Automobilindustrie? Vojtech Demovic: Um Antworten auf die Mobilitätsfragen von morgen zu bieten, entwickeln Automobilhersteller und Zulieferer gegenwärtig un-terschiedliche Antriebskonzepte zur Nutzung regenerativer Ener-gieformen parallel zur Serienreife. Allen derzeitig verfügbaren tech-nischen Lösungen gemeinsam ist die vergleichsweise kleine Ener-giedichte von Batteriesystemen mit einer deutlich limitierten Reichweite des reinen Elektroantriebs. Diesem Defi-zit wirken Hybridantriebe, Range-Exten-der-Konzepte, Brennstoffzellen sowie der Ausbau der Lade-Infrastruktur entgegen.

DEM: Wie muss das Engineering Ma-nagement der OEMs und der Zulieferer nun reagieren?

Vojtech Demovic: Aktuell verfol-gen Hersteller wie auch Zulieferer das Ziel, einen Antriebsstrang-Bau-kasten zu entwickeln, der sowohl die Vorteile konventioneller An-triebe als auch der neuen Antriebs-konzepte vereint und übertrifft. Dabei gilt, die Zusatzsysteme und Komponenten wie Batterie, Gene-rator, E-Motor und Leistungselekt-ronik modular zu entwickeln und gleichzeitig auch für den Kunden bezahlbar zu gestalten.

DEM: In welche Richtung wird sich der Antriebsmarkt in den nächsten Jahren entwickeln?Vojtech Demovic: Nachdem die alter-nativen Antriebskonzepte über eine Ver-brennungsmaschine und einen Elektro-motor verfügen, ist mittel- bis langfristig von einer Koexistenz zwischen Fahrzeu-gen mit Elektroantrieb und Verbren-nungsmotor auszugehen. Demzufolge müssen Automobilhersteller wie auch Zulieferer noch auf viele Jahre das kom-plette Antriebsspektrum beherrschen, den Antriebsstrang mit Blick auf das Ge-samtfahrzeug kontinuierlich optimieren und das Verbesserungspotenzial von Verbrennungsmotoren konsequent wei-ter ausschöpfen. Eine große Herausfor-derung in Anbetracht der Tatsache, dass dafür gleich zwei komplette Wertschöp-fungsketten – einerseits die des Automo-bilbaus, andererseits die des Energiesek-tors – umgekrempelt werden müssen. Das kann nur funktionieren, wenn Her-steller, Zulieferer, Energieunternehmen und IT-Wirtschaft entsprechende Allian-zen bilden und gemeinsam vorgehen.

Die Innovationen von morgen sind zu-nehmend an den Schnittstellen dieser Branchen zu erwarten.

DEM: Werden diese neuen Kooperations-formen das Rollenverständnis der OEMs und der Zulieferer verändern? Vojtech Demovic: In der Zukunft wird das Rollenverständnis infolge der An-

näherung an die Vision global vernetz-ter Partner bei der Produktentstehung nachhaltig verändert. Denn der Pro-duktentstehungsprozess führt – unter-stützt durch IT-Entwicklungen – zu ei-nem geschlossenen digitalen Verbund von Produkt, Prozess und virtueller Fab-rik. Während sich die OEMs weiter auf die Schwerpunkte Marke, Design und Sys-temintegration konzentrieren werden, müssen Zulieferer künftig ihre Netzwerk-fähigkeit nachweisen, ihr Integrationsle-vel und Systemverständnis steigern und zugleich auch Spezialist bleiben.

DEM: Und wie positioniert sich ASE Au-tomotive in diesem Kontext?Vojtech Demovic: ASE Automotive enga-giert sich bereits in dem branchenüber-greifenden Dialog und unterstützt vor allem die Zulieferindustrie mit konzeptio-nellen Lösungsoptionen zur personellen Abdeckung des Koordinationsbedarfs an den organisatorischen Schnittstellen der

Wertschöpfungspartner.

DEM: Welchen Handlungsbedarf sehen Sie besonders für Zulieferer auf Ebene der Informationssyste-me und des digitalisierten Umfel-des der Produktentwicklung?Vojtech Demovic: Zulieferer müssen für immer kürzere Inno-

vationszyklen und ein schnelles Ablö-sen von alten Technologien durch neue gerüstet sein. Wie die aktuellen Erfah-rungen bei der Umsetzung der einschlä-gigen VDA-Empfehlungen zeigen, sind Automobilzulieferer bisher nur bedingt auf die zunehmenden Technologie- und Integrationsanforderungen vorbereitet. Handlungsbedarfe bestehen vor allem

„Altersgemischte Teamarbeit ist ein wichtiges Instrument für die praxisnahe, unternehmens-

spezifische qualifizierung und Entwicklung von Fach- und Führungskräften.“

Vojtech Demovic ist Beirat und Senior Partner der

ASE Automotive Senior Ex-perts GmbH. Zuvor war er unter anderem Leiter des

Produktmanagements der VW-Tochter SKODA, allei-

niger Geschäftsführer der Porsche Engineering Ser-vices GmbH und Technik-vorstand der Sachsenring

Zwickau AG.

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58 Management Ingenieur-Karriere

im Netzwerkmanagement, in der Koor-dination der überbetrieblichen Prozes-se sowie bei der Realisierung durchgän-giger Prozesse und der B2B-Integration über Portale und EDI. Zudem reichen die heutigen B2B-Integrationsansätze in der Zukunft nicht aus, um die steigenden Integrationsanforderungen zu beherr-schen. Sie werden daher durch leistungs-fähige Prozessplattformen abgelöst, die auf einer serviceorientierten Ar-chitektur basieren.

DEM: Bewegen sich die großen Zulieferer mit den eingesetz-ten Softwaretools im grünen Be-reich?Vojtech Demovic: Nein, für die ökonomische Beherrschung der zunehmenden funktionalen und technischen Komplexität bei den Vergabeumfängen müssen auch Zuliefe-rer den Einsatz moderner Engineering-Software-Architekturen mit standardi-sierten Produktentstehungsprozessen und Toolketten vorantreiben. Noch mehr als heute schon werden beispielswei-se Simulationstools und virtuelle Erpro-bung zu entscheidenden Wegbereitern für eine erfolgreiche Entwicklung und Produktion von kostengünstigen Fahr-zeugkomponenten und Modulen.

Gleichwohl werden sich die Wert-schöpfungsprozesse in der Zukunft noch stärker als bisher aus der Qualität der Ideen und des verfügbaren Wissens um Technologien und deren Implemen-tierung definieren. Auch das schnelle Handling dieses Know-hows wird in der Zukunft wettbewerbsentscheidend sein.

DEM: Wie kann ASE Automotive dazu beitragen, dass Unternehmen der Au-tomobilindustrie die stark steigenden Human-Resource- (HR-)Anforderungen meistern?Vojtech Demovic: Der Beitrag von ASE Automotive basiert auf dem Einsatz von Managementkapazitäten auf Zeit zur Überbrückung von kritischen Vakan-zen und Engpässen auf Führungsebene.

Auch bei fehlendem Know-how im Ent-wicklungs-, Produktions- und Logistik-management sowie bei Koordination des Zuliefernetzwerkes steht ASE dem nach-fragenden Unternehmen als Partner zur Verfügung. Wir haben ein Netzwerk von über 1.400 Seniorexperten aus der Auto-mobilindustrie und sind damit die größte Initiative dieser Art in Europa. Unsere Se-nior-Experten sind hoch qualifiziert und praxiserprobt, sie waren selbst in ver-antwortlichen Führungspositionen tätig und haben ihre Karriere erfolgreich in namhaften Unternehmen der Automo-bilindustrie abgeschlossen. Einige ASE-Experten haben außerdem anspruchs-volle Zusatzqualifikationen zum Thema „Restrukturierung im Insolvenzumfeld“ erworben.

DEM: Die demografische Entwicklung wird den Fach- und Führungskräfteman-gel in den nächsten Jahren dramatisch beschleunigen. Wie bewerten Sie diese Situation insbesondere mit Blick auf die Automobilbranche?Vojtech Demovic: Die vorzeitige Pensi-onierung erfolgreicher Führungskräfte durchkreuzt in mehrfacher Hinsicht die dringend notwendigen HR-Strategien

gegen den demografischen Wan-del. Durch solche Ruhestandsre-gelungen verlieren die Automo-bilunternehmen von einem Tag auf den anderen ein wertvolles Know-how. Meiner Erfahrung nach ein Verlust, dessen Dimen-sion vielfach unterschätzt wird.

DEM: Die Menschen werden im-mer älter, sind gleichzeitig aber

auch immer länger leistungsfähig. Sind die umfassenden Vorruhestandsregelun-gen Unfug?Vojtech Demovic: Nach einer aktuellen Forsa-Umfrage hätte jedenfalls mehr als die Hälfte der deutschen Rentner gerne länger gearbeitet. Es wird also höchste Zeit, sich vom Defizitmodell des Alterns zu verabschieden und das Kompetenz-modell zu praktizieren.

Die Unternehmen der Automobilin-dustrie nehmen zwar diese Entwick-lung als wichtige Aufgabe grundsätzlich wahr. Dennoch fehlt in Anbetracht des schleichenden Prozesses ein bedeuten-des Ereignis, das die notwendigen HR-Strategien anstößt und das Handeln der Entscheidungsträger beschleunigt.

DEM: „Gemischte“ Teams aus jungen und älteren, erfahrenen Mitarbeitern gel-ten als effizient und erfolgreich, weil bei-de Seiten profitieren. Sehen Sie hier noch Potenziale, insbesondere für die Auto-mobilbranche?Vojtech Demovic: Altersgemischte Teamarbeit war in meinen früheren Ver-antwortungsbereichen ein wichtiges Instrument für die praxisnahe, unter-nehmensspezifische Qualifizierung und Entwicklung von Fach- und Führungs-kräften. Als besonders effektiv hat sich der generationsübergreifende Ansatz in der Arbeit der so genannten Simulta-neous-Engineering-Teams erwiesen. Für die erfolgreiche Projektarbeit war vor allem das Zusammenspiel aus innovati-ven und teils radikalen Ansätzen der jün-

„Wir verfügen über ein Netzwerk von über 1.400 Seniorexperten aus der Automobil-industrie und sind damit die größte Initiative

dieser Art in Europa.“

Senior-Experten können mit ihrem Fach- und Bran-chen-Know-how der Autoindus-trie als Interims-manager dienen.

Ingenieur-Karriere

geren sowie fachspezifische Erfahrung, Umsetzungsverständnis und informelle Beziehungen der älteren Teammitglie-der entscheidend. Gerade diese Kriteri-en sind auch heute ein Plädoyer für den notwendigen Einsatz altersgemischter Teams in der Automobilindustrie. Ich bin ganz sicher, dass die altersgemischte Teamarbeit – durch die Alterung der Ge-sellschaft – in Zukunft auch in der Auto-mobilindustrie zur Normalität wird.

DEM: Für welche Art der Unterstützung sind Senior-Experten heute in einem Un-ternehmen der Automobilindustrie be-sonders geeignet?Vojtech Demovic: Zum Beispiel, wenn es um Implementierung und/oder Effizienz-steigerung von Entwicklungsprozessen geht. Die Unternehmen müssen heute mit gleichbleibendem oder rückläufigem Ressourceneinsatz mehr Entwicklungs-projekte mit höherer Komplexität in kür-zeren Durchlaufzeiten bewältigen. Die Erfolgsfaktoren sind neben Technolo-gie-, Fach- und Methodenwissen vor al-lem das richtige Projekt- und Change Management sowie eine einheitliche Prozesslandschaft – von der Produktidee bis zum Markteintritt. Hier besteht vor allem auf der Zuliefererseite dringender Handlungsbedarf, eine rege Nachfrage bestätigt uns das.

DEM: Klassische Aufgaben für einen Se-nior-Experten sind Task-Force-Einsätze zur schnellen Problemlösung oder zeit-lich befristetes Projekt-Management, oft auch im Ausland. Was muss ein Senior-Experte für solche Jobs – neben Erfah-rung und Fachwissen – an „soft skills“ mitbringen?Vojtech Demovic: Wichtig ist die rich-tige Balance aus Durchsetzungsvermö-gen und Fingerspitzengefühl. Ein Senior-Experte sollte quasi Überzeugungstäter sein und die Fähigkeit besitzen, die we-sentlichsten Fragestellungen rasch zu identifizieren und die wichtigsten Ak-teure des Auftraggebers hinter sich zu scharen. Letzteres ist hilfreich, wenn die Entscheidung zu treffen ist, mit wem die anstehenden Aufgaben später umge-setzt werden können. Dies erfordert ein hohes Maß an Erfahrung und diplomati-sches Geschick. Darüber hinaus soll der externe Experte auch für frischen Wind in der oft homogenen Denkweise des inter-nen Managements sorgen. Dadurch kön-

nen neue Ideen und Denkansätze in das Unternehmen gelangen.

DEM: Das hört sich aber nicht unbedingt einfach an…Vojtech Demovic: Dies setzt natürlich voraus, dass die Kommunikation zwi-schen internem Management und exter-nen Experten stimmt. Allein der neutra-le Blick des externen Experten reicht in vielen Fällen aus, um Schwachstellen im Unternehmen aufzuspüren. Zudem muss sich der Senior Expert weniger Sorgen machen, klare Kante zu zeigen als ein fest angestellter Manager, der die nächste Hi-erarchiestufe im Fokus hat. Deshalb kann er eher Problempunkte ansprechen und die notwendigen Veränderungsprozesse anstoßen. Auch das kann ein großer Nut-zen für den Auftraggeber sein.

DEM: Herr Demovic, vielen Dank für die-ses Gespräch.

Das Interview führte Thomas Otto.

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ASE Automotive Senior Expertswww.ase-automotive.com ist Europas größtes Vermittlungsportal für hoch-qualifizierte und operativ erfahrene Führungskräfte im Ruhestand, die ihre berufliche Karriere in renommierten Unternehmen der Automobil- und Zulieferindustrie oder im Maschinen- und Anlagenbau absolviert haben. Seit 2009 stellt das Portal mit Sitz in Mann-heim Firmen aus der Automobilindus-trie mit besonderem Ressourcen- und/oder Kompetenzbedarf diese praxiser-probten Senior-Experten als Interim Manager kurzfristig und unkompliziert zur Verfügung. Autohersteller und -zu-lieferer können mit ASE-Experten kriti-sche Vakanzen und Personalengpässe auf der Führungsebene temporär überbrücken. Der ASE-Expertenpool verfügt über ein Personalportfolio von mehr als 1.400 Branchenprofis für alle Funktionsbereiche.

In den Bereichen Produktion, Be-schaffung und Logistik sind Senior-Experten unter anderem für folgende Aufgaben gut geeignet: Reduzierung von Durchlaufzeiten, Produktivitäts-steigerung, Prozess organisation, Produktkostenplanung, Senkung von Einkaufspreisen, Stabilisierung von Lieferprozessen, Lieferantenintegrati-on, Ablauf- und Aufbauorganisation.

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Die Globalisierung führt in allen Tei-len der Erde zu immer höherem Wettbewerbsdruck. Gerade Fer-

tigungsunternehmen mit komplexen Produkten und Prozessen müssen Pro-zessstrukturen mit höchster Effizienz bewältigen, um nachhaltig erfolgreich zu sein. Flexible und anpassungsfähi-ge Fabriksysteme sind deshalb gefragt.

Fabrikplaner stehen oftmals vor der He rausforderung, die stetig steigende Komplexität der Planungsaufgabe in im-mer kürzerer Zeit zu meistern. Um die-sen Anforderungen gerecht zu werden, bedarf es einer durchgängigen Unter-stützung des Fabrikplanungsprozesses durch hoch entwickelte und anwender-freundliche IT-Werkzeuge. Dabei ist das

Konzept der Digitalen Fabrik als virtuelle Kopie einer geplanten oder bereits exis-tierenden Fabrik einschließlich aller Ma-schinen, Fertigungsstraßen und Einrich-tungen insbesondere für Unternehmen aus der Automobilindustrie, der Flug-zeugindustrie, dem Anlagen- und Ma-schinenbau oder der Elektronikindustrie von besonderer Bedeutung.

M I T V I R T U E L L E R R E A L I T ä T M A T E R I A L F L ü S S E I N D E R A U T O I N D U S T R I E P L A N E N

Virtuelle Abläufe, realer nutzenV O N D I P L . - I N G . S T E F F E N M A S I K U N D D I P L . - K F M . C A R S T E N P ö G E

Enormer Wettbewerbsdruck und technische Entwicklungen zwingen die Automobilindustrie weltweit zu

ständigen Anpassungen: in der Organisation wie auch im Produktionsprozess. zur Beschleunigung ihrer Pro-

dukt- und Fertigungsprozesse setzt die Volkswagen AG auf die digitale Fabrik. Weil der Global Player der

frühzeitigen und mit einer Vielzahl von Unternehmensprozessen abgestimmten Produktionsplanung und

Fabrikgestaltung besondere Bedeutung beimisst, arbeitet er mit den Visualisierungsexperten des Fraunho-

fer IFF zusammen.

Fabrikplanung mit Digital Engineering im Virtual Development and Training Centre des Fraunhofer IFF in Magdeburg.

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61SpecialDigitale Fabrik

Die Visualisierung komplexer Produktions- und Logistiksysteme im Rahmen der Fab-rikplanung kann einen entscheidenden Beitrag dazu leisten, Entwicklungszeiten zu verkürzen, Entscheidungsprozesse zu vereinfachen oder Fertigungsstraßen optimiert auszulegen. Einerseits senken schnellere Planungsprozesse die Kosten, andererseits macht eine höhere Planungs-qualität die Produkt- und Prozesskomple-xität beherrschbar, was zu geringerem Ausfallrisiko führt.

Simulationen als PlanungswerkzeugAm Fraunhofer IFF in Magdeburg wer-den solche Visualisierungsszenarien seit Jahren erfolgreich entwickelt. Junge In-genieure, Informatiker und Mathema-tiker visualisieren mittlerweile einzelne Maschinen und Anlagen, Produktions-schritte, aber auch ganze Fabriksysteme bis hin zu Gewerbegebieten und ganzen Städten. Dabei kommen Simulationsmo-delle unterschiedlicher Größe und De-taillierung zum Einsatz. Um simulierte Prozesse beziehungsweise Simulations-ergebnisse zu visualisieren, werden in den meisten Fällen 2D-Animationen he-rangezogen. Ihre Aussagen reichen für eine Vielzahl von Anwendungen aus.

Getreues Abbild der Realität Einen noch schnelleren Zugang zu ab-strakten Zusammenhängen findet das menschliche Auge jedoch über dreidi-mensionale Darstellungen. 3D-Com-puteranimationen ermöglichen eine Darstellung der Realität zu nahezu 100 Prozent und bieten die Möglichkeit, in die Daten „einzutauchen“ und sich wie in der realen Welt in der virtuellen Umge-bung zu bewegen. So lässt sich eine bis-lang kaum erreichbare Planungssicher-heit erzielen. Das Fraunhofer IFF arbeitet seit vielen Jahren eng mit Volkswagen zusammen. So wurde zur Evaluierung von neuen Nutzenpotenzialen der 3D-Visualisierung für simulierte Abläufe ge-meinsam mit der Wolfsburger Konzern IT und der Volkswagen Sachsen GmbH ein Pilotprojekt umgesetzt. Dabei lag der Fo-kus auf der Planung eines Fertigungsbe-reichs. Gemeinsam sollten die Spezialis-ten von Volkswagen und aus Magdeburg die Frage klären, wie sich die Planung ei-nes Karosseriespeichers für die Farbge-bung durch 3D-Visualisierung unterstüt-zen lässt. Weil in der Fertigung täglich

Karossen unterschiedlicher Modelle und Farbwünsche die Lackierung durchlau-fen, müssen sie im Vorfeld der Tauchbä-der sortiert werden. Genau den Prozess der Sortierung und Speicherung von Rohkarossen will der Automobilherstel-ler bereits in der frühen Phase der Fabrik-planung virtuell testen und absichern.

Wechsel von 2D nach 3DAls Grundlage zur Visualisierung dienten den Fraunhofer-Experten entsprechende 3D-Layoutdaten des so genannten KTL-Speichers und ein 2D-Simulationsmodell mit den zugrunde liegenden Planungs-daten. Das Ziel war, ein virtuelles Abbild der realen Produktion auf Basis des in-tegrierten Datenmodells – das Geomet-riedaten, technische und logistische Da-ten enthält – zu erstellen und dieses mit unternehmensspezifischen Schnittstel-len der digitalen Produktionsplanung zu koppeln. Das Ganze sollte mit über-schaubarem manuellem Aufwand und möglichst schnell realisiert werden kön-nen. Zudem standen die Magdeburger vor der Aufgabe, Zustandsänderungen aus der Simulation in die VR-Welt (virtu-elle Realität) zu übertragen.

überschaubarer manueller AufwandZur Realisierung der 3D-Animationen entwickelte das Fraunhofer IFF das 3D-Visualisierungssystem Review3D, das über Schnittstellen zu 3D-CAD-Überga-beformaten und zu Simulationsresultat-formaten verfügt. Als wichtigstes CAD-Übergabeformat dient das interoperable JT-Format. Für Simulationsdaten gibt es bislang noch kein standardisiertes For-mat. Um den manuellen Aufwand für das Erstellen und Aktualisieren des Mo-dells möglichst niedrig zu halten, werden die notwendigen Daten automatisch aus verfügbaren Quellen zusammengetra-gen und für Echtzeitvorgaben eines in-teraktiven Visualisierungssystems opti-miert. Manuelle Arbeiten sind nur dann notwendig, wenn die zur Verfügung ste-henden Daten nicht ausreichen. Der hohe Automatisierungsgrad sorgt für einen rei-bungslosen Austausch einzelner Daten-ebenen bei neuen Planungsständen.

Verkürzung von Abstimmungsprozessen Virtuelle Modelle bieten eine leistungs-fähige Plattform, die eine transparen-

ImpressumHerausgeber und Geschäftsführer: Hans-J. Grohmann (hjg@win-verlag.de)

DIGITAL ENGINEERING MAGAzIN im Internet: http://www.digital-engineering-magazin.de

So erreichen Sie die Redaktion:Chefredaktion: Rainer Trummer (v.i.S.d.P.), rt@win-verlag.de, Tel.: 0 81 06 / 350-152, Fax: 0 81 06 / 350-190 Redaktion: Thomas Otto (ltd. Redakteur; -161, to@win-verlag.de),

Textchef: Armin Krämer (-156; ak@win-verlag.de)Mitarbeiter dieser Ausgabe: Theresa Chavez, Nicole Dahlen, Jörg Ehrenstein, Dieter W. Fellner, Edgar Grundler, Dipl.-Ing. (DH) Jürgen Guckenberger, Dietrich Homburg, Stefan Krotil, Holm Landrock, Dipl.-Ing. Steffen Masik, Carsten Pöge, Stefan Pulver, Ellen-Christine Reiff, Ulrich Richartz, Karl-Heinz Richter, Dietmar Schrägle, Sebastian Pena Serna, Nages Sieslack, André Stork, Daniel Weber, Andreas Zeiff

So erreichen Sie die Anzeigenabteilung:Anzeigenverkaufsleitung: Martina Summer (0 81 06 / 30 61 64, ms@win-verlag.de)Mediaberatung:Maike Gundermann (0 72 72 / 7 70 95 10, mgs@win-verlag.de),Andrea Horn (0 81 06 / 350-241, aho@win-verlag.de) Anzeigendisposition: Chris Kerler (-220; cke@win-verlag.de)

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ISSN 1618-002X, VKZ B 47697

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62 Special Digitale Fabrik

te Kommunikation ermöglicht. Neben der Beschleunigung von Planungs- und Entwicklungsabläufen erweisen sich 3D-Layouts als hocheffizientes Kommunika-tionsmittel. Sie machen technische Sach-verhalte allgemein verständlich und sind frei von subjektiven Einflüssen. Und sie können die aktuelle, zur Diskussion ste-hende Planungsphase in nahezu wirk-lichkeitsgetreuer Darstellung in virtueller Realität erfahrbar machen. Durch Metho-den und Werkzeuge der Digitalen Fabrik lassen sich Abstimmungen und Verglei-che von Anlagenspezifikationen erheb-lich einfacher durchführen.

Die Visualisierung und Simulation ver-einfachen die Arbeit der Beteiligten – Ar-chitekten, Fabrik- und Anlagenplaner – erheblich. Das gilt insbesondere für die Kommunikation in Meetings. Hier wird die 3D-Visualisierung beziehungsweise -Animation zur übersichtlichen Darstel-lung komplexer Systeme genutzt. Der Projektstatus wird gemeinsam studiert, analysiert und das Planungsvorhaben gezielt vorangetrieben.

Kollisionsuntersuchung und RaumnutzungsplanungMehrwerte für die Planung mithilfe von 3D-Modellen bestehen auch in Kolli-sionsuntersuchungen und in Untersu-chungen für die Raumnutzungsplanung. Schon beim Nachdenken über die Fab-rikhalle und das Anlagenlayout lässt sich beispielsweise prüfen, ob der gewählte Anlagentyp mit dem vorliegenden Ar-chitektenentwurf realisiert werden kann.

Sichtbar wird auch, ob die gewählte An-lage mit den gegebenen Karosseriegrö-ßen kompatibel ist. Zum Beispiel lassen sich mögliche Kollisionen von Maschinen und Rohrleitungen in einer Werkhalle mit anderen Maschinen, Werkstücken, Trans-portsystemen usw. häufig nur im detail-lierten 3D-Modell mit Sicherheit erken-nen. Sollte sich dabei herausstellen, dass Werkstücke und Produktionsmittel bei laufender Produktion miteinander kolli-dieren, können die Fabrikplaner schon in dieser frühen Phase gegensteuern und etwa einen neuen Anlagentyp wählen. Damit wird kostspielige Nacharbeit mini-miert. Die digitale Fabrikplanung garan-tiert somit die Gesamtfunktionalität der Fabrik und macht sie im virtuellen Raum lange vor Baubeginn erlebbar. Auch die Raumnutzungsplanung spielt eine wich-tige Rolle, denn die verfügbare Fläche in einer Werkhalle ist eine wertvolle Res-source. Sie kann mithilfe von dreidimen-sionalen Modellen auch in Bezug auf Kol-lisionen und optimale Transportwege abgesichert werden.

Mitarbeitertraining vor InbetriebnahmeVirtuelle Realität ist ein hervorragendes Instrument für interaktives und realitäts-nahes Training, weil sich hoch komplexe Prozesse und Situationen kostengüns-tig und gefahrenfrei nachstellen lassen. Beim erfolgreichen Pilotprojekt für Volks-wagen haben die Fachleute schon eine weitere Nutzungsmöglichkeit erkannt: Die 3D-Visualisierungen von simulierten

Abläufen können für ein virtuelles Trai-ning genutzt werden, noch bevor ein Werk seinen regulären Betrieb aufnimmt. Zu diesem Zweck lässt sich das VR-Mo-dell mit didaktischen Text-, Bild- oder Audioinformationen anreichern, um die Trainingseffekte für die Mitarbeiter in der Fertigung zu erhöhen.

Bessere Wirtschaftlichkeit der operativen FabrikplanungFür Volkswagen ist die 3D-Visualierung der simulierten Prozesse des Karossen-speichers ein wichtiger Schritt zur Ver-besserung der Planungsqualität, um so die eigenen Unternehmensziele zu errei-chen. Weil die Fraunhofer-Visualisie-rungsexperten den Wechsel von 2D zu 3D mit überschaubarem manuellem Auf-wand realisiert haben, sind künftig auch detaillierte Animationen von maschinel-len Prozessen denkbar. Dazu müssten weitere Planungsdaten in die Simulation integriert werden. Um Potenziale zur Ver-besserung der Wirtschaftlichkeit im Be-reich der operativen Fabrikplanung zu erschließen, muss die Online-Kopplung zwischen Simulation und Animation ge-lingen. Dies wird die weitere Zusammen-arbeit von Forschern des Fraunhofer IFF und Volkswagen bestimmen. to

Dipl.-Ing. Steffen Masik ist stellvertretender Leiter des Geschäftsfeldes Virtuell-interakti-ves Training im Fraunhofer IFF.

Dipl.-Kfm. Carsten Pöge ist Projektleiter im Be-reich ITP Produktprozess/Digitale Fabrik bei der Volkswagen AG.

Virtuelle Modelle erleichtern die Kommunikation: Wenn alle Beteiligten im Planungs-prozess die Details so genau vor Augen haben, lassen sich Abstimmungsprozesse viel einfacher realisieren. Bilder: Dirk Mahler/Fraunhofer IFF

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Digital engineering-Marktplatz Markt

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KOMPAS-3DMaximilianstraße 11-15, 80539 München Tel.: +49-(0)89-216 82 35 www.ascon.net / contact@ascon.net

KOMPAS-3D, die preisgekrönte Lösung für Mechanik-CAD von ASCON, bie-tet die effektive Entwicklung von Industrieprodukten, die Konstruktion und die Erstellung der Dokumentation für einen angemessenen Preis.KOMPAS-3D vereinigt in sich alle Grundfunktionen für die professionelle, parametrische 3D-Modellierung, die Möglichkeiten der 2D-Zeichnungs-erstellung und des Entwurfs, spezielle Applikationen für die Oberflächen-modellierung, das Photorendering, für die Bewegungssimulation, für die dynamische und kinematische Analyse, den Export und den Import aus anderen CAD/AEC/PLM-Lösungen. KOMPAS ist eine kosteneffektive Lösung. Sie bietet professionelle Funktionalität, die Handhabung großer Baugrup-pen, einfache Erlernbarkeit, schnellen technischen Support und, was das Wichtigste ist, – sie schont das Budget. Mit KOMPAS-3D verschwenden Sie keine Ressourcen und zahlen nur den Effektivwert! Laden Sie die kostenlose Version von KOMPAS-3D von www.ascon.net/de herunter.

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64 Special Digitale Fabrik

Verkürzte Produktionslebenszyklen sowie die hohe Komplexität bei der Herstellung von Maschinen und An-

lagen – die auch aus dem immer stärke-ren interdisziplinären Zusammenwirken unterschiedlicher Ingenieurdisziplinen resultieren – stellen die Industrie vor gro-ße Herausforderungen. Neue und immer komplexer werdende Produktionsanla-gen müssen möglichst schnell in Betrieb genommen werden. Zudem werden die Unternehmen durch steigende Rohstoff- und Energiekosten zum Einsatz von mög-lichst effizienten Maschinen, Anlagen und Prozessen gezwungen. Der Einsatz her-kömmlicher Prototypen in der Produkt-entstehungsphase ist oftmals zu teuer. Eine Alternative hierfür bildet die virtuelle

Inbetriebnahme (VIBN). Dabei werden die Maschinen und Anlagen anhand von Si-mulationen auf Funktionstüchtigkeit und Fehlertoleranz überprüft. Ein wichtiges Einsatzfeld ist beispielsweise die Funkti-onsvalidierung von Steuerungsalgorith-men (siehe Bild 1). Der Vorteil der VIBN ist die Reduktion von Kosten nicht nur in der physischen Inbetriebnahme, sie er-möglicht auch den Verzicht kostspieliger Ressourcen im Prototypenbau. [Wünsch 2008] Heute kann die VIBN vielmehr als Werkzeug zur Anlagenplanung im Pro-duktentwicklungsprozess anstatt als rei-nes Absicherungswerkzeug verstanden werden. Konstrukteuren wird es dadurch nicht nur ermöglicht, Wirkprinzipien für unterschiedlichste Aufgaben zu evaluie-

ren, sondern auch Zusammenhänge im Materialfluss und somit ganze Prozessket-ten zu verbessern. [Bracht 2011]

VIBN zur MaterialflussoptimierungZur Maximierung der Aussagekraft der VIBN ist es notwendig, dass die virtuel-le Welt möglichst genau der realen ent-spricht. Nicht nur die Echtzeitfähigkeit und eine dreidimensionale Darstellung sind hierfür Kriterien, sondern auch das Verhalten der simulierten Objekte, das in modernen Materialflusssimulationen durch eine Physik-Engine realisiert wird. Die Physik-Engine stellt den Kern für die Berechnung der physikalischen Prozes-se dar. Gängige Physik-Engines haben ihren Ursprung in der Computerspiele-industrie. Aufgrund der Forderung nach Echtzeitfähigkeit sind die Berechnungen heute noch auf relativ einfache mathe-matische Probleme und lineare Zusam-menhänge limitiert. Nichtlineare Zu-sammenhänge stellen jedoch noch ein großes Problem dar, da hierbei die Forde-rung nach Echtzeitfähigkeit nur schwer erfüllt werden kann.

Nichtlineare Effekte im MaterialflussAus diesem Grund beschäftigt sich die Fraunhofer-Projektgruppe RMV mit der Erweiterung der Materialflusssimulation um die echtzeitfähige Berechnung von

M A T E R I A L F L U S S A B S I C H E R U N G D U R C H S I M U L A T I O N I N S T A T I O N ä R E R P R O z E S S E

Schnellere Inbetriebnahme von ProduktionsanlagenV O N M . S C . , D I P L . - I N G . S T E F A N K R O T I L

Bereits heute findet eine simulative Absicherung der Materialflüsse statt, um Produktionsanlagen schneller

in Betrieb nehmen zu können. Jedoch ist die Simulation von Fluiden sowie des Temperaturverhaltens von

Objekten bisher kaum möglich. Aus diesem Grund arbeitet eine Projektgruppe des Fraunhofer IWU an einer

echtzeitfähigen Simulation, um auch komplexe Vorgänge, beispielsweise das Abkühlen von Bauteilen im

Materialfluss, in der Planungsphase schnell evaluieren und auf die jeweiligen Anforderungen hin optimieren

zu können.

Bild 1: Virtuelle Inbetriebnahme zur Validierung der Funktionstüchtigkeit einer Sortierschikane.Bilder: Fraunhofer IWU

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nichtlinearen, instationären Effekten. Eine Beispielanwendung ist die Simulati-on von Temperaturänderungen während eines Aufheiz- und Abkühlprozesses im Materialfluss. Genaue Daten ermögli-chen beispielsweise eine optimale Ausle-gung von Heiz- und Kühlstrecken. Diese Simulationen nichtlinearer, instationärer Prozesse basieren meist auf der Finiten-Elemente-Methode (FEM). Der Nachteil dieser Verfahren liegt in der auch heute noch sehr langen Berechnungszeit, wo-durch ein echtzeitfähiger Einsatz in Ma-terialflusssimulationen unmöglich ist. Um den Anforderungen der echtzeitfä-higen Physiksimulation im Materialfluss gerecht zu werden, wird der Detaillie-rungsgrad der jeweiligen Aufgabenstel-lung angepasst. Dabei darf jedoch durch getroffene Vereinfachungen nicht die Allgemeingültigkeit der Simulationser-gebnisse undefiniert eingeschränkt wer-den. [Klein 2010]

Ein weiteres interessantes Gebiet stellen Simulationen von Flüssigkeiten dar – so-wohl bei Trocknungs- als auch bei Abfüll-prozessen – mit dem Ziel einer ressour-ceneffizienteren Auslegung. Eine präzise Simulation von Fluiden ist sehr rechen- und daher auch zeitaufwändig. Jedoch beschäftigt sich die Computerspielein-dustrie schon lange mit dem instationä-ren Verhalten von Fluiden. Hierbei wird zur echtzeitfähigen Darstellung der hohe Re-chenaufwand durch eine Vereinfachung der mathematischen Beziehungen kom-pensiert. Der Fokus liegt hier lediglich auf der für den Menschen korrekten visuellen Darstellung. [Crane 2008] Die Anforderun-gen im Maschinen- und Anlagenbau ver-langen jedoch, dass die Berechnungen

und Visualisierungen korrekt und mög-lichst genau sind. Aus diesem Grund muss sich die Entwicklung der Physik-Engine für die Materialflusssimulation bei gleichzeiti-ger Sicherstellung der mathematischen Korrektheit an den vorhandenen Vereinfa-chungen orientieren.

Da die Simulationen die physikalischen Zusammenhänge mathematisch kor-rekt berechnen sollen, wird zur Sicher-stellung der Echtzeitfähigkeit eine rela-tiv große Rechenleistung benötigt. Dazu werden die Berechnungen auf eine Gra-fikkarte ausgelagert. Aufgrund ihres auf parallele Berechnungen ausgelegten De-signs können erhebliche Geschwindig-keits- und Leistungssteigerungen erzielt werden. Weiterhin wird auf bereits vor-handene Materialflussmodelle zurück-gegriffen. Eine modulare Integration der unterschiedlichen physikalischen Effekte soll weiterhin sowohl die Echtzeitfähig-

keit als auch eine nutzerfreundliche Be-dienbarkeit sicherstellen. Somit werden in Abhängigkeit vom jeweiligen Szena-rio nur einzelne physikalische Effekte be-rücksichtigt. Darüber hinaus lassen sich durch eine Schnittstelle auch weitere vorstellbare Physikmodule leicht integ-rieren (siehe Bild 2).

Ressourceneffizienz durch VIBNUnter der ausschließlichen Nutzung der CPU konnten schon bisher mittels der VIBN Materialflusssimulationen, die sich auf Stoßeffekte beschränken, sehr gut abgesichert werden. Zum Beispiel lassen sich dadurch Sortiervorgänge vor dem Bau der eigentlichen Anlage ausführlich auf deren Funktionstüchtigkeit und Feh-lertoleranz testen. [Spitzweg 2009]

Durch die Nutzung der Grafikkarte und der damit ermöglichten Simulation der inhärenten Bauteilzustände im Material-fluss wird ein neuer Industriezweig ange-sprochen. Eine Beispielanwendung ist die Auslegung von Kühlstrecken. Herkömm-liche FEM-Simulationen stellen aufgrund der langen Rechenzeit einen erheblichen Aufwand für die genaue Auslegung der Parameter dar. Durch die Anpassung des

Detaillierungsgrads und der schnellen Berechnung in der Materialflusssimula-tion kann dieser Aufwand reduziert wer-den. Dies ermöglicht es, die Parameter simulativ sehr nah am Optimum zu be-stimmen. Durch eine folgende Reduktion des Sicherheitspuffers lassen sich dann sowohl Ressourcen als auch Energie im Betrieb sparen.

Daneben ermöglicht die Simulation der inhärenten Bauteilzustände im Mate-rialfluss eine Verbesserung herkömmli-cher Herstellungsprozesse. Bereits heute können beispielsweise Fräs- und Bohr-prozesse auf die resultierenden inneren Spannungen mittels FEM simuliert wer-den, jedoch werden Veränderungen im Materialfluss hier nicht beachtet. Diese bauteilinhärenten Zustände können sich jedoch aufgrund von Wartezeiten und Umgebungstemperaturen erheblich ver-ändern. Ein präziseres Eingangsmodell

ermöglicht den Bearbeitungssimulatio-nen ein präziseres Simulationsresultat, was eine Qualitätserhöhung und eine Ausschussreduktion beim Endprodukt zur Folge hat. to

Stefan Krotil arbeitet am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in der Projektgruppe für ressourceneffi-ziente mechatronische Verarbeitungsmaschi-nen (RMV).

Projektgruppe „Ressourcen-effiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen“ (RMV)

zielsetzungAufbau eines eigenständigen Fraunho-fer-Instituts am Standort Augsburg

AufbauphaseFünf Jahre (2009 – 2014) am iwb An-wenderzentrum Augsburg; Ausbauziel: 25 wissenschaftliche Mitarbeiter

FörderungBayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie

QuellenBracht, U.; Geckler, D.; Wenzel, Sigrid (Hrsg.): Digitale Fabrik. Berlin, Heidel-berg: Springer Berlin Heidelberg 2011.

Klein, B.: FEM. 8., verb. und erw Aufl. Wiesbaden: Vieweg + Teubner 2010.

Spitzweg, M.: Methode und Konzept für den Einsatz eines physikalischen Modells in der Entwicklung von Pro-duktionsanlagen. München: Utz 2009.

Crane, K.; Llamas, I.; Tariq, S.: Real-Time Simulation and Rendering of 3D Fluids. GPU gems (2008), S. 633-675.Wünsch 2008

Wünsch, G.: Methoden für die virtuelle Inbetriebnahme automatisierter Pro-duktionssysteme. München: Utz 2008.

Bild 2: Softwarearchi-tektur zur modularen Integration von phy-sikalischen Effekten.

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Vorschau

Im nächsten Heft (erscheint am 12. Juli 2012)

Special

Mobile Automation

Wie bereits in der industriellen Steuerungstechnik setzen sich auch in der mobilen Automation mehr und mehr Systemlösun-gen durch. Das heißt, alle Komponenten wie beispielsweise Terminals, Controller und Peripheriemodule werden mit der-selben Software und derselben Sprache programmiert und sind untereinander vernetzbar. Neben der standardmäßigen Vernetzung über CAN-Bus bietet es sich auch an, über Ether-net zu verbinden. Damit lassen sich IT-Lösungen integrieren. Aufgrund der hohen Anforderungen im mobilen Bereich, zum Beispiel Schutz gegen Vibration, Schmutz, Staub und Flüssig-keiten, müssen die Hersteller die Komponenten in robuste Ge-häuse verbauen. Dies ermöglicht Schutzarten bis IP69K. Da-rüber hinaus sollten die Geräte bordspannungstauglich und funktionsfähig bei Temperaturen von minus 40 bis plus 85 Grad Celsius sein.

Engineering

LeichtbaukonstruktionWer im Maschinenbau oder in der Autoindustrie Kosten und Energie sparen und gleichzeitig Abläufe in der Fertigung straf-fen will, wird kaum an intelligenten Leichtbaukonzepten vor-beikommen. Und nicht nur das. Auch die Kunden profitieren. Ein Flugzeug, das leichter ist, wird nicht nur weniger Treibstoff verbrauchen, es kann auch größere Lasten aufnehmen. Damit ist klar: Leichtbau überspannt den gesamten Lebenszyklus ei-nes Produkts von der ersten Skizze bis zur Entsorgung.

Zunehmend werden unterschiedliche Werkstoffe und Ferti-gungsverfahren kombiniert, um Stabilität und Funktionsfähig-keit zu gewährleisten. Auch unsere natürliche Umwelt – Stich-wort Bionik – dient als Vorbild, wenn es darum geht, diese Ziele zu erreichen. Und schließlich haben natürlich auch Softwarelö-sungen ihren Anteil an der Produktoptimierung. Mehr über ak-tuelle Leichtbaukonzepte erfahren Sie in unserem Schwerpunkt.

Product Lifecycle Management

Geometrische Ähnlichkeitssuche und KlassifikationUnzureichende Benennungen von Konstruktionsdaten erschwe-ren eine konsequente Bauteil-Wiederverwendung. Effiziente Re-cherchemöglichkeiten wie eine geometrische Ähnlichkeitssuche verschaffen mehr Überblick in der Teilevielfalt. Weitreichendere Vorteile gewinnen Unternehmen, wenn sie die Suchwerkzeuge auf einem für sie maßgeschneiderten Ordnungssystem fußen lassen. Eine automatische Datenaufbereitung und -klassifizie-rung, kombiniert mit einer anwenderorientierten Suchmaschi-

ne, hilft Konstrukteuren, Bauteile deutlich schnel-ler zu finden.

Industrie-Innovationen

VerbindungstechnikErfahren Sie in Anwender- und Praxisbe-richten, welche innovativen und kosten-sparenden Technologielösungen neu auf dem Markt sind. Im nächsten Heft berichten wir über Neuheiten und Tech-nologien aus der Verbindungstechnik.

weitere Themen: • Social Media in der Produktentwicklung• Branche: Schiffbau• Umform-Simulation

Systemlösungen der mobilen Au-tomation kommen unter anderem bei landwirtschaftlichen Maschinen zum Einsatz.Bild: Jetter AG

Mit simus classmate lassen sich alle Bauteilinformatio-nen direkt im CAD-System betrachten.Bild: simus systems

Mit intelligenten Leichtbaukon-zepten lassen sich Kosten und Energie sparen.Bild: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

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