Neuland

Federleichte Simulation

Die Ausgründung SIMUTENCE entwickelt Software Add-ons für die Simulation von Leichtbauteilen, sodass bei der späteren industriellen Fertigung Prozesse beschleunigt und Risiken minimiert werden können.

Rund 57 Millionen Kraftfahrzeuge waren 2019 in Deutschland angemeldet – ein neuer Rekord. Dieser steigenden Nachfrage sowie den gleichzeitig wachsenden Ansprüchen an sparsame Fahrzeuge muss die Industrie mit ausgefeilter Technik begegnen. Neben den vier Bereichen Energie, Industrie, Gebäude und Landwirtschaft bietet der Verkehr das größte CO2-Einsparungspotenzial. Nicht nur politisch getriebene Maßnahmen, wie Tempolimits auf Autobahnen, sondern auch der Einsatz von Leichtbautechnologien kann zum Klimaschutz beitragen: „Durch Leichtbaustrategien in Fahrzeugen können das Gewicht und somit der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen deutlich reduziert werden. Hierfür eignen sich Faserverbundwerkstoffe aufgrund ihrer hervorragenden gewichtsspezifischen Eigenschaften“, erklärt Martin Hohberg, Mitgründer von SIMUTENCE.

Die industrielle Herstellung neuer Leichtbauteile ist jedoch oft kompliziert und teuer, da zuerst aufwendige Werkzeuge und Demonstratoren entwickelt werden müssen, um die Effizienz der Bauteile zu testen. Hier kommt die SIMUTENCE GmbH, eine Ausgründung des KIT, ins Spiel: Sie entwickelt Simulationsmethoden für Faserverbund- und Leichtbauteile mit kontinuierlicher Vorhersage und unter Berücksichtigung von Prozessdaten, um die Herstellbarkeit und Belastbarkeit der Bauteile virtuell abzusichern.

Die Gründer Dr.-Ing. Dominik Dörr, Dr.-Ing. Benedikt Fengler und Dr.-Ing. Martin Hohberg promovierten im Bereich Maschinenbau am Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) des KIT. „Die Arbeit am Projekt SMiLE (siehe Infobox) bildete den Anstoß für unsere gemeinsame berufliche Zukunft. Wir stellten schnell fest, dass wir uns gut ergänzen und konnten durch die Helmholtz-Enterprise-Förderung schließlich 2019 den Schritt in die Selbstständigkeit wagen“, erinnert sich Hohberg. Auch nach der Gründung arbeitet das Dreiergespann immer noch eng mit dem KIT zusammen: „Wir betreiben grundlagenorientierte Forschungsaktivitäten am FAST und ergänzen diese mit industrienahen Weiterentwicklungen durch die Erfahrungen als KMU. Diese Symbiose zwischen Wissenschaft und Wirtschaft gefällt uns besonders gut“, so Dörr. Aufgrund dieser hervorragenden Zusammenarbeit beteiligt sich das KIT seit 2019 an der Ausgründung.

Durch individuelle Beratung unterstützt SIMUTENCE Unternehmen bei der virtuellen Auslegung von Leichtbauteilen. „Wir erstellen einen digitalen Zwilling vom Leichtbauteil unseres Kunden, um die Funktionalitäten der Bauteile zu optimieren sowie Risiken und Kosten vorherzusagen und zu minimieren“, erläutert Dörr. Des Weiteren deckt die Software alle Schritte des Bauteilentwicklungsprozesses ab. „Unsere Software bildet die gesamte Prozesskette ab: Vom ersten Konzept der Bauteile, über die Prozesssimulation bis hin zur Struktursimulation, welche die Festigkeit und Steifigkeit vorhersagt.“

„Es ist ein tolles Gefühl, durch effiziente Leichtbauteile in Fahrzeugen und die damit verbundene Gewichtsreduktion, CO2-Emissionen verringern und zum Klimaschutz beitragen zu können.“

Dr.-Ing. Martin Hohberg

Das Besondere an den Simulationsmethoden von SIMUTENCE ist, dass generierte Daten von einem zum anderen Simulationsschritt weitergegeben werden, um aufbauend eine höhere Vorhersagegüte zu erzielen. Außerdem sind die Software Add-ons kompatibel mit vielen kommerziellen Systemen, sodass sie mit wenigen Klicks an die bereits verwendete Software-Architektur der Kunden angebunden werden können. „Unter anderem bei der Simulation des Sheet Moulding Compound, also dem Simulieren der Bauteilherstellung aus fließfähigem Material, besteht große Nachfrage nach dem Gesamtpaket unserer Add-ons für bereits etablierte Simulationssoftware. Vergleichbare Produkte existieren noch nicht auf dem Markt“, so Hohberg. „Einige unserer Kunden benötigen lediglich eine Erweiterung ihrer aktuellen Software, um speziell die Prozesssimulation durchführen zu können“, ergänzt Dörr.

Die Gründer sehen für ihre Entwicklungen großes Potenzial in der nationalen und internationalen Automobilindustrie und Luft- und Raumfahrtindustrie. „Unser Fokus liegt aktuell auf dem europäischen und nordamerikanischen Markt. Auch der asiatische Markt kann für uns interessant werden“, schildert Hohberg. Der Zukunft sehen Dörr und seine Kollegen optimistisch entgegen: „Wir haben bereits konkrete Ideen, Prozesssimulationen mit künstlicher Intelligenz zu kombinieren und somit die Online-Regelung von Herstellungsprozessen ermöglichen zu können. Außerdem wollen wir uns nicht auf unseren Lorbeeren ausruhen, sondern weitere Elemente zu unserer Software entwickeln und als Unternehmen stetig wachsen.“

STARTSCHUSS IN EINE GEMEINSAME ZUKUNFT

Das Projekt „SMiLE – Systemintegrativer Multi-Material-Leichtbau für die Elektromobilität“ wurde 2014 bis 2017 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die SIMUTENCE-Gründer entwickelten gemeinsam mit weiteren Partnern, u.a. Volkswagen AG, Porsche AG, Thyssenkrupp AG und Universität Stuttgart, einen Demostrator mit innovativer Mischbau-Karosseriestruktur für Elektrofahrzeuge.

Vor allem an der Umform-, Formfüll- und Verzugssimulation von Faserverbundbauteilen für den Unterboden des Fahrzeugs war das FAST maßgeblich beteiligt. Der Demonstrator gab Aufschluss über das Karosserieleichtbaukonzept vor dem Hintergrund großserientauglicher Prozesse.

Bilder: Amadeus Bramsiepe / KIT