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MS Wissenschaft on tour

Individuelle Designwünsche in Echtzeit prüfen

Massenprodukte auf individuelle Kundenwünsche anzupassen klappt nur, wenn es Prüfverfahren für die Machbarkeit von individuellen Designs eines Produkts gibt. Fraunhofer-Forscher stellen eine Simulationslösung vor, die automatisch feststellt, ob sich das gewünschte Design überhaupt realisieren lässt.

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Die Simulationssoftware prüft automatisch, ob sich das am Rechner individuell abgewandelte Produktdesign des Kunden auch in der Realität umsetzen lässt.
Die Simulationssoftware prüft automatisch, ob sich das am Rechner individuell abgewandelte Produktdesign des Kunden auch in der Realität umsetzen lässt.
(Bild: Gregor Schuster)

Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt hat eine Simulationssoftware entwickelt, die die Machbarkeit individueller Designwünsche sofort - also in Echtzeit - prüft. Das eröffnet Kunden und Herstellern neue Möglichkeiten, Massenprodukte zu individualisieren.

Christian Altenhofen aus der Abteilung "Interaktive Engineering Technologien" am Fraunhofer IGD erläutert den Mehrwert wie folgt: "Wir schaffen einen fließenden Übergang zwischen Design und Simulation. Schnell zu prüfen, ob sich ein individueller Entwurf umsetzen lässt, ist heute in der Industrie ein oft ungelöstes Problem. Die meisten CAD-Daten beschreiben lediglich die Geometrie der Oberflächen eines Produkts und enthalten nicht die für Simulationen notwendigen volumetrischen inneren Informationen der Geometrie. Diese nachträglich zu generieren ist sehr fehleranfällig, erfordert meist manuelle Nacharbeit und kostet die Industrie viel Geld."

Die innere Struktur eines Objekts simulieren

Die Software der Fraunhofer-Forscher aus Hessen versetzt Kunden und Hersteller in die Lage, die zur Geometrieprüfung notwendige Simulation automatisch selbst zu erzeugen. Dadurch lässt sich schnell klären, ob sich Designvorschläge, die am Rechner erstellt wurden, auch in der Realität umsetzen lassen. Ist dies nicht der Fall, schlägt die Technologie vor, an welcher Stelle das Produkt stabiler oder besser gestaltet werden kann. "Der Kunde hat dadurch weiterhin sehr viel Spielraum zum individuellen Design", sagt Altenhofen.

Die Algorithmen der Software nutzen das mathematische Konzept der "Subdivisionsvolumen". Darauf aufbauend ermitteln die Forscher mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode physikalisch basierte Simulationsmodelle. Sie berechnen aus Krafteinflüssen, wie z. B. Schwerkraft und Gewicht des Gegenstands, dessen innere Spannung. Je nach Größe und Verteilung der Spannung lässt sich beurteilen, ob ein Gegenstand der Belastung standhält oder nicht. Mit Subdivisionsansätzen entsteht ein konsistentes virtuelles Model der inneren Struktur des Gegenstands.

Damit geht das Verfahren über die reinen CAD-Informationen hinaus: Diese beschreiben lediglich Oberflächen von dreidimensionalen Objekten, lassen aber keine Rückschlüsse auf deren Inneres zu. "Die volumetrischen Informationen des Produktdesigns werden bei unserem Ansatz mit den Oberflächeninformationen des 3D-Modells direkt mitgeführt. Das heißt, bereits in der Designphase stehen Kunden und Herstellern die notwendigen Informationen für die Simulation zur Verfügung", erklärt Altenhofen.

Der Ausstellungsbesucher wird zum Designer

Auf dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft erhalten Besucher die Möglichkeit, am Monitor Halterungen für ein Espressoglas individuell in einem 3D Modell zu gestalten. Das System prüft, ob die Halterung das volle Espressoglas halten würde und schlägt gegebenenfalls leichte Veränderungen vor. Nach bestandener Machbarkeitsprüfung kann man die Produktion starten.

Wo die MS Wissenschaft in diesem Sommer anlegt, lesen Sie HIER!

Ein Schiff - den Bauch voll Wissenschaft

Was ist die MS Wissenschaft? Eine Ausstellung zum Ausprobieren und Mitmachen. Aktuelle Forschungsarbeiten zu einem gesellschaftlich relevanten Thema.

Große und kleine Besucher finden im Bauch des umgebauten Frachtschiffs Wissenschaft zum Anfassen. An vielen spannenden Exponaten können sie sich das Thema der Ausstellung aktiv erarbeiten. Und wer selbst zum Forscher wird, merkt schnell: Wissenschaft ist keine trockene Theorie, sie kann begeistern und sie ist für unser Leben von großer Bedeutung. Interessierte Besucher finden beim Veranstaltungsprogramm mit Workshops und Vorträgen Gelegenheit zu Diskussion und Austausch.

In den Sommermonaten geht die MS Wissenschaft auf Tour und besucht rund 40 Städte in Deutschland und Österreich. Das Thema der Ausstellung orientiert sich am jeweiligen Wissenschaftsjahr. Vor allem Kinder, Jugendliche und Familien sind auf das schwimmende Science Center eingeladen. Der Eintritt ist frei.

Das Konzept der MS Wissenschaft geht zurück auf eine Idee der Universität Bremen. Sie schickte im Jahr 2002 erstmals eine wissenschaftliche Ausstellung durch Deutschland, die nicht durch Museen, Institutionen oder Schulen tourte. Sie war auf Flüssen und Kanälen unterwegs, an Bord des „Geoschiffs“. Damals war Meeresforschung das Thema. Sechs Monate lang fuhr das Frachtschiff durch Deutschland und brachte Schülern und Lehrern, Laien und Experten Themen zum und im Wasser näher.

Rund 117.000 Besucher kamen an Bord, und die Tour wurde zur Jungfernfahrt der MS Wissenschaft. Die gemeinnützige Organisation Wissenschaft im Dialog übernahm das Konzept eines schwimmenden Science Centers und realisiert seit 2003 jedes Jahr ein Ausstellungsschiff, zunächst mit finanzieller Unterstützung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung und weiterer Förderer. Seit 2012 fährt die MS Wissenschaft im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

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