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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.