// Virtueller Antrieb
Von der Idee bis zur Entwicklung des Gesamtfahrzeugs
Steigende Komplexität und immer kürzer werdende Entwicklungszyklen: Das sind die zwei bedeutendsten Herausforderungen bei der Entwicklung künftiger Antriebe. Diesen Herausforderungen begegnen wir bei APL mit dem zielgerichteten Einsatz von Computer-Simulationstools, Modellen und der passenden Hardware. Bis ins kleinste Detail durchdacht und sehr lösungsorientiert kombinieren wir dabei die virtuelle und die reale Testumgebung. Der große Vorteil für unsere Kunden: Wir setzen nicht nur branchentypische Softwarepakete ein, sondern entwickeln zusätzlich eigene Tools. So schaffen wir ganz neue Optionen für Modellentwicklungen und Speziallösungen (als Add-On oder Stand-Alone).
Kostensenkende Simulationen und Modelle
Zu jedem Zeitpunkt im Produktentstehungsprozess und –lebenszyklus werden bei APL Simulationen und Modelle eingesetzt. Das senkt nicht nur die Entwicklungskosten, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten bei der Unterstützung einzelner Teilaufgaben oder der Begleitung des kompletten Entwicklungsprozesses. Im Laufe dieses Prozesses finden physikalische Modelle, Hybridmodelle sowie empirische Modelle Anwendung.
Sie möchten mehr über unsere Kompetenzen der virtuellen Antriebsentwicklung erfahren? Dann klicken Sie sich hier durch einen Auszug aus unserem Portfolio.
Disziplinen des virtuellen Antriebsengineerings
CAD
Komplexe 3D Modelle werden mit modernsten CAD Konstruktionstools erstellt. Vom neuen Designkonzept auf dem weißen Blatt Papier über Änderungs- und Anpassungsdienstleistungen bis hin zum Reverse Engineering vorhandener Hardware geben wir Ihren und unseren Ideen Gestalt.
Strukturmechanik von Einzelbauteilen und Baugruppen
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.
Thermomechanik von Komponenten
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).
Dynamiksimulation
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.
Tribologie — Reibung und Verschleiß
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.
Strömungsmechanik
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.
Elektromagnetik und Elektronik
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.
Elektrochemie
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.
Multiphysik
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.
Systemsimulation
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.
Echtzeitsimulationen
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.
Systematische Variation und Optimierung
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.
// Locations
Headquarters Landau
APL Automobil-Prüftechnik
Landau GmbH
Am Hölzel 11
76829 Landau
// Wolfsburg
APL Automobil-Prüftechnik
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Gustav-Hertz-Straße 10
38448 Wolfsburg
// Bietigheim-Bissingen
APL Automobil-Prüftechnik
Landau GmbH
Robert-Bosch-Straße 12
74321 Bietigheim-Bissingen
// APL Group
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