Auftakt in die Zukunft einer volldigitalen Produktentwicklung und von nachhaltigen Elektroantriebsarchitekturen

Bestehend aus 26 geförderten und 2 assoziierten Partnern aus Industrie und Wissenschaft startete das Forschungsprojekt DigiTain zum 01.01.2023 mit einer Projektlaufzeit von insgesamt 36 Monaten. In DigiTain werden Prozesse, Methoden und Modelle zur volldigitalen Produktentwicklung und Zertifizierung nachhaltiger Elektroantriebsarchitekturen entwickelt und anhand eines Technologieträgers erprobt. Das Projekt wird im Rahmen des Konjunkturpakets, Ziffer 35c im Modul b „Neue, innovative Produkte als Schlüssel für Fahrzeuge und Mobilität der Zukunft“ von der Bundesregierung und der Europäische Union gefördert. „Insbesondere der ganzheitliche Ansatz, welcher gleich mehrere technologische Innovationen integriert, die wertschöpfungsübergreifende Vernetzung der Partner und deren Fachexpertisen, sowie das damit verbundene Transferpotenzial auf Industrie und Gesellschaft, machen DigiTain zu einem Leuchtturmprojekt unseres Fachprogramms“, so Stefan Heidemann vom BMWK. Die Projektträgerschaft für DigiTain wurde von der TÜV Rheinland Consulting GmbH übernommen.

Ausführlichere Beschreibung von DigiTain:

Ökologisch und wirtschaftlich nachhaltige Kriterien in der Fahrzeug- und Antriebsarchitekturentwicklung erfahren eine steigende Relevanz in Politik, Gesellschaft und Industrie. Die technisch-ökonomischen Kriterien der klassischen Produktentwicklung und -optimierung mit einer ökologischen Produktbewertung erst in der späten Phase der Produktentstehung sind deshalb nicht mehr ausreichend und zeitgemäß.

Die entwicklungsbegleitende Nachhaltigkeitsbewertung während des Produktentstehungsprozesses stellt die Entwickler derzeit vor große Herausforderungen, da geeignete digitale Prozesse, Methoden und Werkzeuge zur entwicklungsbegleitenden ökologischen Optimierung des Gesamtfahrzeugs einschließlich der Antriebskomponenten nicht verfügbar sind. Zudem fehlen verbindliche Standards zur volldigitalen Produktentwicklung und -bewertung, weshalb zur Zertifizierung noch eine Vielzahl experimenteller Absicherungsversuche vorgeschrieben sind.

Beschreibung der Umfänge von DYNAmore:

DYNAmore verantwortet in DigiTain ein zentrales Arbeitspaket bei der Entwicklung neuer Ansätze der räumlichen Diskretisierung, homogenisierter, datengetriebener Werkstoffmodelle und implementiert diese in die Simulationsumgebung LS-DYNA. Hierzu werden zum einen verbesserte Elementformulierungen von Schalen- sowie Solidelementen für klassische FE-Technologie in Kooperation mit den Partnern der Universität Stuttgart entwickelt. Die Notwendigkeit hierzu erwächst aus geänderten Anforderungen an die strukturelle Lastabtragung im Crashlastfall infolge des geänderten Packagings neuer Antriebstechnologien. Zum anderen wird die neue Technologie der Isogeometrischen Analyse, in der LS-DYNA als Marktführer und Technologietreiber gelten kann, in Kooperation mit den Partnern BMW und Mercedes-Benz weiterentwickelt, sodass diese am Ende des Projekts produktiv in Gesamtfahrzeugmodellen einsetzbar sein wird. Weiter entwickelt DYNAmore mit den Spezialisten der Universität Stuttgart und der beteiligten Fraunhofer Institute homogenisierte, datengetriebene und skalenbrückende Werkstoffmodelle, um die aktuellen Grenzen der Prognosegüte in der Crashsimulation für feingliedrige Bauteile zu verschieben. Die vorgenannten Entwicklungen werden kollaborativ mit den Partnern in der Komponentenentwicklung vorangetrieben und final in einem Technologieträger eingesetzt. Und letztlich wirkt DYNAmore intensiv an der Entwicklung eines Modellbaukastens zur Standardisierung bzw. Zertifizierung von Simulationsmodellen mit.

„Mit der in DigiTain angestrebten, zukünftig noch besseren Prognosegüte von Modellen für die Crashsimulation, rückt die Zertifizierung dieser Modelle und die damit mögliche Homologation von Produkten über den digitalen Prototyp bzw. Zwilling in greifbare Nähe.“, so Professor André Haufe, Leiter des DYNAmore Material Competence Center. „Dies hilft nicht nur die sehr hohen Entwicklungsaufwände im Prototypenbau einzusparen, sondern auch die gesamte Entwicklungszeit noch weiter zu verkürzen, was den Entwicklungsingenieuren erlaubt, mehr Optimierungsschleifen für nachhaltigere Konstruktionen durchzuführen. Wir freuen uns mit diesem Entwicklungsbeitrag unseren Anteil für eine nachhaltigere Produktentwicklung leisten zu können.“

Zur ARENA2036:

Die ARENA2036 verantwortet und bearbeitet in DigiTain das Arbeitspaket zum Wissenstransfer und zur Wissensverbreitung. Ziel ist dabei die Verwertung der generierten Ergebnisse und Werkzeuge auch jenseits des Konsortiums sicherzustellen sowie den übergreifenden, fachwissenschaftlichen Austausch zu ermöglichen. Gleichzeitig bildet dieses Arbeitspaket die Schnittstelle in Richtung Gesellschaft, um die breite Öffentlichkeit für technologische Entwicklungen im Sinne der Nachhaltigkeit zu sensibilisieren.