05/01/2021
Door Ad Spijkers
Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut hebben een interactieve tool ontwikkeld die een betrouwbare basis biedt voor besluitvorming over varianten van productontwerpen.
De ontwikkeling van producten wordt steeds veeleisender. De kwaliteitseisen worden steeds hoger en ontwikkelaars moeten rekening houden met criteria als duurzaamheid en energie-efficiëntie. De complexe interactie van alle parameters en kenmerken van het geplande product kan zichtbaar worden gemaakt door visualiseringsoftware. Visualisering creëert overzicht, toont structuren en legt relaties bloot.
Het Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) in Darmstadt heeft een veelbelovende applicatie voor visualisering ontwikkeld. Het gaat om de ontwikkeling van producten waarin alle variabele eigenschappen of prestatieparameters worden berekend en op elkaar worden afgestemd. Samen met het Linz Center of Mechatronics (LCM) pasten de Fraunhofer-onderzoekers het project toe op de ontwikkeling van een elektromotor.
Één interactieve visualisering
Alle relevante criteria voor de ontwikkeling van de motor worden weergegeven in de grafische weergave van de Fraunhofer-software: grootte, gewicht, vermogen, koppel, stroomverbruik, kosten, efficiëntie of temperatuurontwikkeling. Meestal worden maximaal tien criteria in overweging genomen. De visualisering laat in de vorm van exacte grafieken zien hoe de afzonderlijke parameters op elkaar inwerken en wat er gebeurt als een waarde wordt gewijzigd. Als het gewenste motorvermogen toeneemt, stijgen bijvoorbeeld ook de kosten.
De ontwikkelaar kan de waarde van elke parameter traploos wijzigen door een schuifregelaar te verplaatsen en zo ongewenste waarden, zoals te hoge kosten, uitsluiten. De software laat real-time zien welke invloed dit heeft op de andere criteria. Er kunnen verschillende what-if-scenario's worden afgespeeld voor ontwerpvarianten. Wie negen of tien parameters integreert, kan honderden ontwerpvarianten creëren.
Verborgen verbanden
De visualisering helpt niet alleen ontwikkelaars en ingenieurs aan het werk; ze ondersteunt ook de presentatie aan de klant of de directie van het bedrijf. In één oogopslag is te zien welke mogelijkheden er zijn tijdens de ontwikkeling. Alle mogelijke ontwerpvarianten zijn door te nemen; er is niet één beste oplossing. Er zijn slechts ontwerpvarianten, met verschillende eigenschappen en prestatiekenmerken, waarover de verantwoordelijken moeten beslissen. Het resultaat is een product waarin alle eigenschappen en prestatiegegevens op elkaar zijn afgestemd en het best mogelijke compromis vormen.
De tool vervangt niet de kennis van een ingenieur door relevante ervaring; de software ondersteunt om de expertise en ervaring zo efficiënt mogelijk in te zetten. De tool is ook te gebruiken om onconventionele ideeën op het scherm uit te proberen. Een kleine verandering in een bepaalde waarde kan onvoorspelbare effecten hebben op andere parameters. De visualiseringtool maakt ook verborgen relaties zichtbaar. Bovendien helpt de simulatie op het scherm ontwerpfouten uit te sluiten en risico's te minimaliseren.
Voor alle branches
De ontwikkelde software is technisch onafhankelijk van het simulatiemodel dat is ontwikkeld door het Linz Center of Mechatronics. In principe kan elk simulatiemodel worden gebruikt voor de visualisering. Dit definieert de opties die moeten worden vergeleken en berekent hun waarden voor de gewenste productparameters. De resulterende oplossingskandidaten kunnen vervolgens in de Fraunhofer-tool worden geïmporteerd en daar tegen elkaar worden afgewogen. Hierdoor kunnen de Fraunhofer-onderzoekers hun visualiseringsoftware aanbieden voor bijna elke branche en elke toepassing.
Foto: Fraunhofer IGD/Linz Center of Mechatronics