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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.

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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.

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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:

prototipazione virtuale - la sottile lina rossa

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.

Virtual simulation

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.

simulazione termica renault laguna
Thermische Simulation des Scheinwerfers des Renault Laguna mit FLOEFD
sudio flussi d'aria su faro automobile
Die Luftstromstudie wurde für eine Projektvariante durchgeführt
faro renault laguna
Die endgültige Version, die unter nahezu allen Bedingungen getestet wurde

Software für Simulation und Virtual Prototyping

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Möchten Sie mehr über Virtual Prototyping erfahren? Fragen Sie unseren Experten:

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Stefano
Morlacchi

Product Manager

Da oltre 10 anni lavora nel campo delle analisi computazionali FEM e CFD nei campi della biomeccanica, automotive e oil & gas. Esperto nel training, nell’assistenza tecnica di pre-vendita e di post-vendita per prodotti software CAE. In Cadlog ricopre il ruolo di Product Manager per i software della divisione di analisi termica e fluidodinamica (FloTHERM, FLOEFD, FloMASTER) e per il Cabling & Harness.

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