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Astra Entwickler-Tagebuch

Rechenexempel: ASPEN-Diät für den Astra K

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Wie in der Branche üblich entwickeln wir unsere Autos – insbesondere in der frühen Phase – zu großen Teilen virtuell. Mit Hilfe der Computer-Simulation lassen sich Designkonzepte nun mal wesentlich schneller und preisgünstiger als durch den Aufbau von Prototypen umsetzen und bewerten.

Jedoch spiegelt ein Simulationsmodell nur den aktuellen Status wider. Die Antwort(en) auf die Frage, welche Änderungen nötig sind, um eine Struktur in eine bestimmte Richtung zu verbessern, bleibt die Simulation zunächst schuldig. Um solche Änderungen zu ermitteln, braucht man einen so genannten Optimierungsalgorithmus – in der Hand erfahrener Anwender ein mächtiges Werkzeug.

Multidisziplinäre Optimierung beim Opel AstraDabei müssen wir Kriterien wie Fahrzeugsteifigkeiten, Festigkeiten oder auch akustische Vorgaben berücksichtigen. Variiert werden bei einer Optimierung in der Regel Wandstärken, lokale Geometrien oder auch Materialeigenschaften. Eine besondere Herausforderung ist die multidisziplinäre Optimierung (MDO), weil hier auch Anforderungen aus dem Bereich Crash einfließen. Diese Analysen sind besonders knifflig und dementsprechend langwierig. Trotzdem führen wir je Projekt mindestens eine MDO durch, für den Astra K waren es sogar zwei.

Das Ziel einer MDO ist normalerweise, Gewicht zu sparen und dabei weiterhin alle Anforderungen an das Fahrzeug zu erfüllen. Variiert werden dabei die Wandstärken von 150 bis 250 Blechbauteilen. Dazu braucht man eine große Rechnerlandschaft und ein effizientes Optimierungsprogramm. Beide Voraussetzungen sind in unserem ITEZ erfüllt. Der Schlüssel zum Erfolg heißt ASPEN.

Dieses GM-eigene Programm vollbringt wahre Höchstleistungen, Beispiel: Wenn wir nur 100 Blechbauteile optimieren möchten und nur zwei Wandstärken pro Bauteil zulassen, dann gibt es rund 1E+30 – das ist eine 1 mit 30 Nullen dahinter – mögliche Kombinationen. Realistisch jedoch sind 150 Designvariablen und im Mittel neun verschiedene Wandstärken. Schon kommen wir auf 1E+141 mögliche Kombinationen. Jedem leuchtet ein, dass man die nicht alle durchprobieren kann. Umso beeindruckender, dass ASPEN nur 250 bis 350 Kombinationen benötigt, um die Optimallösung zu finden. Dafür laufen wochenlang zwischen 2.000 und 3.000 komplexe Rechenoperationen ab.

Multidisziplinäre Optimierung beim Opel Astra Multidisziplinäre Optimierung beim Opel Astra

Der Astra K zeigt, dass sich der Aufwand lohnt. Dank der beiden MDO konnten wir einen wichtigen Beitrag zur Gewichtsreduktion leisten. Unsere Vorschläge ließen sich ohne weitere konstruktive Maßnahmen alleine durch die Änderungen der Blechdicken umsetzen. Der Astra wurde dann ja sowohl von den Medien, Stichwort „Auto des Jahres 2016“, als auch hier im Blog als sparsamer und fahraktiver Leichtathlet wahrgenommen – Mission erfüllt.

Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch, den offiziellen spezifischen CO2-Emissionen und dem Stromverbrauch neuer Personenkraftwagen können dem ‚Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personenkraftwagenʻ entnommen werden, der an allen Verkaufsstellen und bei der DAT Deutsche Automobil Treuhand GmbH unentgeltlich erhältlich ist.

Kommentare (20)

  1. Sollte es nicht zu Lasten der Haltbarkeit/Zuverlässigkeit gehen (?!), bleibt nach den “fetten Jahren/Generationen” (Corsa, Insignia, Meriva, Astra-J,…) hoffentlich auch in Zukunft bei den weiteren Nachfolgern so einiges an Ballast erspart !

    Toll, dass es nicht mehr GM dicker Baustahl sein muss 😉
    Interessant und zu hinterfragen bleibt aber, wie man dennoch international die div. Crashanforderungen erfüllt ?!?

    PS: Und ist da nicht auch was mit sog. “bionischer Optimierung”, gem. Naturvorbild ( Bäume/Verastung, Knochen etc.) und dem Kräfteverlauf !?

    • 1. Hoffen wir es! Was ich in letzter Zeit von meinem Händler gehört habe, naja. Der 1.6 Diesel rasselt anscheinend beim Kaltstart.

      2. Er müsste sie eigentlich erfüllen, denn er wird als Buick und als Holden auch verkauft.

      3. Wo bitte sollte das beim Auto angewendet werden?

      • 1. Ist das nicht “normal”, beim KALTstart ?!

        2. naja, ob pauschal alle varianten überall alle crash-normen erfüllen ?!?
        (schon so manches sog. Premium-Produkt wird dafür überarbeitet oder erst
        gar nicht anderswo angeboten !)

        3. im prinzip überall. aber ich hatte mittlerweile auch weiter unten einen zurückliegenden bericht zu gleichem Prof. schon verlinkt !

    • Zu 3. gibt es bereits haufenweise Bsp.
      Nano scheibenversiegelung=> Lotosblume…
      Blechverformung für mehr steifigkeit => Baum Struktur bzw. Skeletten.
      Reifenstruktur => Tiere
      Stoßdämpfer => Mensch und tierwelt wie auch die holz Struktur.
      Assistentsysteme=> hören, sehen, fühlen finden wir im Tierreich und bei den Menschen wieder.
      Usw..

      Der wichtigste Satz; “Die Natur kapieren und kopieren”(Viktor Schauberger)!
      Denn alles was wir nutzen ist aus den Grundsätzen der Natur entstanden.

    • ja gewiss, da hätte ich halt zu besagten stichpunkten mal gerne ein wenig mehr hintergrund erfahren. mir schwebt da auch schon aus vergangenem was vor, was eben diese verschlankung von bauteilen an Hand von Natur(gesetzen) vorzeigt.

  2. War denn eine tank Verkleinerung nötig?
    Klar, weniger Verbrauch! Lass ich dahingestellt. Spritziger und agiler ist der Astra K geworden aber nicht wirklich sparsamer gegenüber den Astra J. Die 15kg mehr für den Tank, macht doch kaum ein Unterschied, wenn der Astra K bis zu 200km und mehr weiter fahren kann. Die Auswertung bei Spritmonitor zwischen den Benziner und Diesel ergeben höchstens einen Unterschied von 0,1l/100km Benziner und 0,3l/100km Diesel.

    An das Thema steifigkeit und Zuverlässigkeit mach ich mir keine sorgen, die Bleche werden dementsprechend gepresst, gebogen und beschichtet damit eine steifigkeit/Haltbarkeit selbst bei 0,25mm stahl entstehen kann. Gegenüber reinen 0,5mm stahlblech in den alten Baujahren.

    • Es sind ja nicht allein die 15 Liter Flüssigkeit ~ 15 kg, sondern auch das verbaute Material und Volumen dafür und drumherum.
      Des weiteren ist es eingerechnet in den Normverbrauch, welcher entsprechend sinkt. Spritmonitor.de ist nett+interessant aber eben nicht die Norm 😉

      • In die 15kg sind eben Material + Flüssigkeit eingerechnet. Ca. 12l mehr.
        So ein Kunststofftank wiegt nicht gerade viel…

        Spritmonitor zeigt die realen Verbräuche im täglichen Alltag und keine Test parameter(NEFZ) dessen werte kaum unterschritten werden können.
        Demnächst folgt das WLTP verfahren das realistische Werte an den Käufer weiter gegeben wird.

    • Naja, 15Liter sind es ja nicht. 56 – 48 Liter sind 8 Liter weniger.
      Der Spritmonitor ist auch nicht uneingeschränkt repräsentativ z.B. meiner wird mit wenigstens 5,57 Liter angegeben, ich komme allerdings noch mindestens 0,3 Liter darunter.

      Die WLTP-Verbräche des Astra kann man bei Opel.de anschauen, allerdings ist da nur eine Spannbreite angegeben und nicht was er in welchem Abschnitt verbraucht.

      • Gar nur 8 Liter Differenz, na dann sogar noch weniger Dramatik um vermeintlich verminderte Reichweite…

        NEFZ, WLTP, EPA,…spritmonitor. Letztlich fährt jeder sein eigenes Ding 😉

  3. Schön 173,5 kg leichter als der Vorgänger, schon mal Top.
    Also 1,735 Liter weniger Verbrauch auf 100 km/h, auch Top.
    Da bin ich gespannt ob das auch so ist, im Dauertest.

  4. Meine erste Assoziation zu diesem Artikel war Alkylatbenzin. Und ich dachte zunächst, dass ich es kaum glauben könnte, wenn man im Automotivebereich mit diesem Kraftstoff experimentierte – kostet ein Liter doch ca. 5 Euro. Ich nutze es für meine Gartengeräte – sie stinken nicht und die Zweitaktvarianten qualmen auch nicht mehr. Ein Einsatz in PKW’s wäre für den Eigner jedoch alles andere als kostengünstig. Eine weitere Frage wäre, ob auf den an Tankstellen erhältlichen optimierte Ottomotoren Alkylatbenzin überhaupt vertrügen.

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