Virtual Prototyping: Definition und Vorteile | Cadlog
Wie man mit Simulationssoftware schneller zu besseren Produkten kommt
Was ist Virtual Prototyping?
Simulation und virtuelles Prototyping sind auf den heutigen Märkten von entscheidender Bedeutung. Die Fertigungs-Branche von heute steht unter dem Druck eines immer stärker werdenden globalen Wettbewerbs, der sie dazu zwingt, die Zeit bis zur Markteinführung zu verkürzen und die Eigenschaften ihrer Produkte zu optimieren, um sie zuverlässig und wettbewerbsfähig zu machen.
Diese Branchen wenden sich zunehmend der Simulation und dem virtuellen Prototyping zu. Dabei werden virtuelle 3D-Modelle von Produkten erstellt und mit spezieller Software getestet, um das Verhalten der Produkte in der realen Welt zu simulieren. Mit Hilfe von Simulationssoftware können spezialisierte Designer die Leistung von Produkten vorhersagen, bevor physische Prototypen hergestellt werden. Diese Designer können schnell eine große Anzahl verschiedener Designalternativen untersuchen, ohne Zeit und Geld in die Herstellung physischer Prototypen investieren zu müssen.
Die Möglichkeit, viele verschiedene Alternativen zu testen, verbessert die Entwurfsqualität und die Produktleistung. Die Zeit, die benötigt wird, um ein Produkt auf den Markt zu bringen, das die erforderlichen Anforderungen erfüllt, wird somit im Vergleich zur Herstellung physischer Prototypen erheblich verkürzt.
Definition
Virtual Prototyping
Ein virtueller Prototyp oder "digital mock-up" ist eine digitale Simulation eines physischen Produkts, das im Hinblick auf Aspekte seines Lebenszyklus wie Design, Technik, Wartung und Recycling wie ein echtes physisches Modell präsentiert, analysiert und getestet werden kann. Das Erstellen und Testen eines virtuellen Prototyps wird als Virtual Prototyping bezeichnet.
(Definition von Prof. G. Wang, Dept. O Mechanical and Ind. Eng., University of Manitoba)
Virtuelles Prototyping und virtuelle Produktion
Das "virtuelle Prototyping" integriert sich mit der "virtuellen Produktion", um Unternehmen in die Lage zu versetzen, die Hauptprobleme zu lösen, die die Einführung neuer Produkte (NPI) auf dem heutigen Elektronikmarkt kennzeichnen: die Zeit bis zur Markteinführung zu verkürzen, die Kosten in der Entwurfsphase zu begrenzen und das Produkt zu differenzieren, um es wettbewerbsfähiger zu machen.
Keine Barrieren mehr zwischen Design und Produktion
Das virtuelle Prototyping ist heute ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal in der Elektronikindustrie. Bei der Einführung müssen Hindernisse überwunden werden, die eher kultureller (Problembewusstsein) als praktischer Natur sind. Zwischen dem Erfolg und dem Scheitern eines Projekts gibt es eine "dünne rote Linie".
Wir können uns diese dünne rote Linie als eine Grenze vorstellen, die die verschiedenen Etappen bis zur Verwirklichung eines Produkts voneinander trennt:
Die verschiedenen in der Abbildung dargestellten Phasen werden von verschiedenen Beteiligten verwaltet, die in der Regel völlig autonom und mit unterschiedlichen Tools in einem Wechsel zwischen physisch und virtuell agieren.
Das virtuelle Prototyping ermöglicht es, diese Lücken zu schließen, indem es eine enge Verbindung zwischen Design und Produktion herstellt. Das Ergebnis ist eine Verringerung der Anzahl der Rezyklate. Dies kann durch die Erstellung virtueller Prototypen erreicht werden, die verschiedene Bedingungen in mechanischer, thermischer oder elektrischer Hinsicht simulieren. Auf diese Weise können verschiedene Lösungen bewertet werden, um die kostengünstigste und wirksamste zu wählen, aber auch diejenige, die eine Differenzierung vom Markt ermöglicht.
Die Vorteile des virtuellen Prototyping
Das Marktforschungsunternehmen Aberdeen Group hat einen Bericht veröffentlicht, aus dem hervorgeht, dass führende Fertigungsunternehmen in allen Phasen der Produktentwicklung und -herstellung virtuelle Prototyping-Methoden einsetzen und in der Lage sind, ihre Ziele in Bezug auf Qualität, Kosten und Produktionszeit zu erreichen. Die Erfüllungsquote der Qualitätsziele liegt bei 86% der Produkte.
Unternehmen, die Virtual Prototyping für komplexe Projekte nutzen, können das Produkt im Durchschnitt 158 Tage früher als andere auf den Markt bringen und so 1,9 Millionen Dollar sparen.
Bei einfacheren Projekten liegt die Zeitersparnis bei 21 Tagen und die Kostenersparnis bei 21.000 Dollar.
Vorteile von Tools für das virtuelle Prototyping
- Verkürzte Time-to-Market
- Möglichkeit einer frühzeitigen Prüfung
- Möglichkeit zur Durchführung von Tests, die sonst unmöglich oder zu teuer wären
- Geringerer Bedarf an physischen Prototypen
- Erhöhte Sicherheit und Komfort für die Benutzer.
- Beseitigung von grafischen Barrieren
- Verfügbarkeit eines gemeinsamen Design- und Sprachstandards
- Sicherung der Erträge
- Erhöhte Unternehmensflexibilität
- Geringere Entwicklungskosten
- Verringerung der technischen Änderungen
- "First-Time-Right"-Einstellung
- Vereinfachung der Projekte
- Beteiligung aller interessierten Personen am Produktentwicklungsprozess
Von: Andrew Norton, 2001.
Ein konkretes Beispiel: Simulation des Frontscheinwerfers des Renault Laguna
In diesem Beispiel sehen wir, wie der Einsatz von Simulationssoftware wie Simcenter FLOEFD bei der Entwicklung des Frontscheinwerfers des Renault Laguna es ermöglichte, das Verhalten verschiedener Materialien unter allen möglichen Umweltbedingungen zu testen. Autos können je nach Land, in dem sie eingesetzt werden, je nach Jahreszeit, Wetter und natürlich auch je nach Fahrer den unterschiedlichsten Bedingungen ausgesetzt sein.
Software für Simulation und Virtual Prototyping
Simcenter FLOEFD | 3D-CFD-Analyse-Software von Siemens
FLOEFD ist eine Lösung für Electronic Cooling, mit der Sie 3D-CFD-Analysen innerhalb Ihrer CAD-Software in...
Simcenter Flotherm XT | Electronics Cooling von Siemens
Simcenter Flotherm XT ist eine CAD-zentrierte Software zur Simulation der Elektronikkühlung.
Stefano
Morlacchi
Product Manager
Stefano ist Produktmanager für CFD-Lösungen und Cabling-Design-Lösungen. Seit mehr als 10 Jahren arbeitet er auf dem Gebiet der computergestützten FEM- und CFD-Analyse in den Bereichen Biomechanik, Automobil sowie Öl und Gas.
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