// Virtu­el­ler Antrieb

APL deckt alle gängi­gen Felder der Struk­turme­cha­nik wie Festig­keits- und Stei­fig­keits­be­trach­tung von Einzel­bau­tei­len sowie Baugrup­pen von Antrie­ben aller Art ab. Intel­li­gen­te Topo­gra­phie­op­ti­mie­run­gen zur Gewichts­re­duk­ti­on sowie Simu­la­tio­nen des NVH Verhal­tens vervoll­stän­di­gen unser Portfolio.

Ther­mo­me­cha­ni­sche Berech­nun­gen geben wert­vol­le Hinwei­se auf das Ausdeh­nungs- und Verzugs­ver­hal­ten von Antriebs­kom­po­nen­ten während des Betriebs. Insbe­son­de­re ther­misch hoch­be­las­te­te Kompo­nen­ten wie Kurbel­ge­häu­se und Abgas­an­la­gen stehen im Fokus, zuneh­mend aber auch Kühl­sys­te­me (beispiels­wei­se in Trak­ti­ons­bat­te­rien von E‑Fahrzeugen oder in Brennstoffzellen-Systemen).

Mehr­kör­per­si­mu­la­tio­nen kommen zum Einsatz, um Kraft, Beschleu­ni­gun­gen und Schwin­gun­gen in komple­xen, dyna­mi­schen Syste­men zu unter­su­chen (wie zum Beispiel dem Ventil­trieb von Verbren­nungs­mo­to­ren). Dabei werden die Tools sowohl Stand-Alone als auch zur Erzeu­gung von Rand­be­din­gun­gen ande­rer Simu­la­ti­ons­dis­zi­pli­nen verwen­det – beispiels­wei­se für die Lasten bei der Berech­nung von Reibung in Gleitlagern.

Ein wich­ti­ges Entwick­lungs­ziel für Antrie­be aller Art ist die Mini­mie­rung von Reibung und die damit einher­ge­hen­de Erhö­hung von Wirkungs­grad und Lebens­dau­er. Durch die Kombi­na­ti­on von haus­ei­ge­ner mit leis­tungs­star­ker kommer­zi­el­ler Soft­ware bietet APL Lösun­gen bis hin zur Lebens­dau­er-Voraus­be­rech­nung. So können beweg­li­che Bautei­le und Lager hinsicht­lich Mate­ri­al, Schmier­stoff und Ober­flä­che opti­mal ausge­legt werden.

Über­all, wo Flui­de strö­men, kommt CFD-Berech­nung zum Einsatz. Frage­stel­lun­gen wie Gaswech­sel, Gemisch­bil­dung, Gleich­ver­tei­lung, Verbren­nung und Abgas­nach­be­hand­lung werden eben­so behan­delt wie das Ther­mo­ma­nage­ment von Trak­ti­ons­bat­te­rien und Brenn­stoff­zel­len – einschließ­lich kavi­ta­ti­ons­kri­ti­scher Berei­che an umström­ten Bautei­len. Je nach Einsatz­zweck werden 2D oder 3D Model­le sowie ein- oder mehr­pha­si­ge Simu­la­ti­ons­an­sät­ze verwendet.

Auch im Bereich E‑Antrieb geben Simu­la­tio­nen auf Kompo­nen­ten- und System­ebe­ne Einblick in Elek­tro­mo­tor, Leis­tungs­elek­tro­nik, Batte­rie oder Umrich­ter. Die Entwick­lungs­auf­ga­ben umfas­sen unter ande­rem Kompo­nen­ten­aus­le­gung und Funktionsoptimierung.

Die weite­re Opti­mie­rung von Brenn­stoff­zel­len-Antrie­ben setzt ein grund­le­gen­des Verständ­nis der elek­tro­che­mi­schen Vorgän­ge im Innern der Brenn­stoff­zel­le voraus. Auf diesem Gebiet ermög­licht die lang­jäh­ri­ge Erfah­rung unse­rer Spezia­lis­ten eine umfas­sen­de Charak­te­ri­sie­rung der auftre­ten­den Wirk- und Verlust­me­cha­nis­men. Durch geschick­te Kombi­na­ti­on neues­ter Simu­la­ti­ons- und Diagno­se­tools gene­rie­ren wir täglich den entschei­den­den Mehr­wert für unse­re Kunden auf dem Weg zu einem lang­le­bi­gen, hoch­ef­fi­zi­en­ten und zugleich preis­güns­ti­gen emis­si­ons­frei­en Antrieb.

Ist ein Phäno­men nicht allei­ne mit einer physi­ka­li­schen Diszi­plin darstell­bar, werden diver­se Simu­la­ti­ons­tools aus unter­schied­li­chen Teil­be­rei­chen gekop­pelt. Ein Beispiel sind CHT (Conju­ga­te Heat Transfer)-Simulationen, bei denen die Erwär­mung und Ausdeh­nung von Bautei­len in Abhän­gig­keit der sie umge­ben­den Kühl­mit­tel­strö­mun­gen berech­net werden können.

Um die verschie­de­nen Teil­kom­po­nen­ten auf einer System­ba­sis darstel­len zu können, setzt APL 0D und 1D Ansät­ze ein. Beispie­le sind Öl‑, Kühl‑, Batterie‑, Brenn­stoff­zel­len- und Einspritz­sys­te­me auf Subsys­tem­ebe­ne oder komplet­te Fahr­zeug­mo­del­le für verbren­nungs­mo­to­ri­sche, Hybrid‑, Elek­tro- und Brennstoffzellenantriebe.

Bei APL werden in einer repro­du­zier­ba­ren, echt­zeit­fä­hi­gen Powertrain-in-the-Loop(XiL)-Testumgebung Simu­la­ti­ons­mo­del­le in Kopp­lung mit hoch­fre­quen­ten Online-Mess­me­tho­den für die Analy­se des funk­tio­na­len Verhal­tens von Antriebs­kom­po­nen­ten und resul­tie­ren­den Emis­sio­nen eingesetzt.

Simu­la­tio­nen ermög­li­chen dem Entwick­ler bereits in der frühen Phase vor der Proto­ty­pen-Bereit­stel­lung, Design­ent­schei­dun­gen zu tref­fen. Darum ist es so wich­tig, bei der Varia­ti­on und Opti­mie­rung der Para­me­ter intel­li­gent vorzu­ge­hen und so die Vari­an­ten­zahl und Daten­men­ge beherrsch­bar zu halten. Hier setzt APL unter ande­rem auf die Werk­zeu­ge der statis­ti­schen Versuchs­pla­nung (DoE — design of expe­ri­ments) und Mehrzieloptimierung.