Productontwikkeling versnellen met simulatiesoftware, HPC en data-analyses

Bedrijven vertrouwen steeds meer op de synergie van simulatiesoftware, high-performance computing (HPC) en data-analyses voor productontwikkeling. Deze digitaliseringsmix stelt ze namelijk in staat om op een efficiënte wijze innovaties te ontwikkelen en deze sneller op de markt te brengen. Een praktijkvoorbeeld is de Duitse startup Ottobahn, die een nieuwe transportoplossing voor groene steden ontwikkelt.

Time-to-market verkorten

Timing is cruciaal: bedrijven die al vroeg in het ontwikkelingsproces simulatiesoftware benutten, hebben niet alleen minder fysieke prototypes nodig, maar krijgen ook betere inzichten in de systeemdynamica. Met als resultaat dat er in een vroege ontwikkelingsfase sneller en betere beslissingen te nemen zijn om de ‘time-to-market’ te verkorten. Omdat de vaak complexe simulaties al snel meer capaciteit vragen dan interne servers en systemen kunnen leveren, is high-performance computing (HPC) een interessant alternatief. HPC-oplossingen bieden veel meer rekenkracht en opslagcapaciteit dan gewone servers en grafische werkstations, waardoor ze complexe simulatieberekeningen binnen enkele minuten kunnen uitvoeren.

Clouddiensten die draaien op HPC-omgevingen bieden een vrijwel ongelimiteerde schaalbare rekenkracht en besparen alle gebruikers daarvan een kostbare uitbreidingsinvestering in de eigen IT-infrastructuur. Gecombineerd met data-analyses kunnen dan waardevolle inzichten uit alle beschikbare data worden gehaald. Er zijn dan bijvoorbeeld ook voorspellende analyses uit te voeren, zoals hoe slijten de kritische onderdelen en wat is de kans dat een machine uitvalt, om de optimale onderhoudsintervallen te bepalen. Het resulterende samenspel van simulatie, HPC en data-analyse stelt bedrijven in staat producten en innovaties te ontwikkelen die kostenefficiënter, duurzamer en beter geoptimaliseerde oplossingen zijn.

Duurzamere mobiliteit

Een bedrijf dat de voordelen van simulatie bij productontwikkeling al vroeg heeft ingezien en daar succesvol gebruik van maakt, is Ottobahn. Deze in 2019 opgerichte startup uit München werkt aan een bovengronds railsysteem waarvan mensen via een app een gondel kunnen oproepen om hen direct naar hun bestemming te vervoeren. De visie achter deze innovatie is een toekomst zonder files, wachtrijen of zoeken naar een parkeerplaats, terwijl de hoge kosten van uitbreiding van ondergrondse vervoersystemen worden vermeden.

Het duurzame autonome transportsysteem, geïnstalleerd op een hoogte van 5-10 meter, met een grote capaciteit en verkeersveiligheid, heeft al de belangstelling van steden en ontwikkelaars in de hele wereld. Voor de realisatie van het project moest er eerst een intelligent dispatching-systeem worden ontwikkeld dat zelfs in situaties met grote verkeersvolumes een soepele werking zou garanderen. Daarvoor hadden de ontwerpers en engineers van Ottobahn een betrouwbare chassisconstructie nodig waaraan de gondel moet worden opgehangen en in een rail gefixeerd.

Om snel betrouwbare ontwerpvarianten te kunnen vergelijken zonder veel fysieke prototypes te maken, besloot Ottobahn gebruik te maken van simulatiesoftware. Daarvoor benutten zij het startup-programma van Altair, dat speciaal is geïntroduceerd voor startende hightech-bedrijven. Behalve advies door een expert biedt het programma software voor productontwikkeling, high-performance computing en data-analyse. Daarbij ligt de nadruk op simulatiegestuurd ontwerpen, met als doel de efficiëntie van productontwikkeling te verbeteren en de productprestaties in zijn totaliteit te optimaliseren.

Optimaliseren chassisconcept

Geconfronteerd met strikte tijdsbeperkingen moest het engineeringteam van Ottobahn snel een optimale een optimale constructie ontwerpen die de gondels langs het bovenleidingtracé kon ondersteunen. Om dit tijdig te realiseren, heeft het supportteam van Altair vier door Ottobahn ontwikkelde conceptmodellen onderzocht om te simuleren hoe elke gondel zich zou gedragen wanneer het andere tracés zou kruisen. Zo’n overgang moet zo soepel en veilig mogelijk verlopen om te grote veranderingen in de snelheid, lawaai of trillingen te vermijden en het comfort van de passagiers te garanderen.

Een multi-body simulatie met behulp van Altair Inspire maakt het mogelijk complexe multi-body gedragingen te simuleren en te vergelijken om te bepalen hoe elk concept zich zal gedragen tijdens de spoorovergangen. Engineers van Altair hebben verschillende bewegingssimulaties in Inspire uitgevoerd, om mogelijke scenario’s van de oorspronkelijke concepten te onderzoeken met kleine wijzigingen aan de onderdelen. Al na een week waren de eerste resultaten beschikbaar over de beste ontwerpkandidaten voor het chassis.

De bewegingssimulatie van de virtuele prototypes leverde complete, kwantitatieve informatie op over de kinematica, in een fractie van de tijd die anders nodig zou zijn geweest bij testen met fysieke modellen. Verder zijn bestaande modellen eenvoudig te fine-tunen met Inspire, voor diepgaande onderzoeken, zoals topologie-optimalisatie en gedetailleerde structurele analyses. Dankzij de efficiëntie van simulatiegestuurde productontwikkeling is er al een eerste testtraject van de Ottobahn in de omgeving van München gepland.

Duurzamere toekomst met simulatiesoftware, HPC en data-analyses

De convergentie van simulaties, HPC-oplossingen en data-analyses maakt nieuwe kwaliteitsmaatstaven mogelijk tijdens de productontwikkeling. Bedrijven zijn voortaan in staat om complexe workloads binnen enkele minuten te visualiseren en te optimaliseren. Bovendien is alle gegenereerde data te benutten om al in een vroeg stadium van het ontwikkelingstraject beter onderbouwde ontwerpbeslissingen te nemen. De daaruit voortkomende efficiëntieverbeteringen voor de productie en het materiaalgebruik leveren zowel op korte termijn kostenbesparingen op als een duurzamere toekomst.

Meer informatie

Lees ook:

• Altair verbetert simulatiesoftware voor CFD en ESD
• Visualisering helpt bij productontwikkeling
• Altair en Rolls-Royce Germany integreren AI en engineering