Numerische Simulation von Leitungssätzen und Kabelbündeln

Berechnung, Verlegung, Routing

Die steigenden Anforderungen an neue Produkte und die wachsenden Herausforderungen im globalen Wettbewerb erfordern kosten- und zeiteffiziente Entwicklungsprozesse. In dem europäischen ITEA3-Projekt IDEaliSM haben sich Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft mit der Umsetzung einer Entwicklungsumgebung für multidisziplinäre Entwurfsoptimierung beschäftigt.

Finite-Elemente Modell eines Kabelbündels, Verformter und unverformter Zustand unter Biegebelastung
Vergleich zwischen gemessenen und simulierten Kabelbündel-Steifigkeiten

Herausforderungen beim Entwurf von Kabelbäumen

Die Anforderungen an den Kabelbaum steigen mit jeder neuen Fahrzeuggeneration, da immer mehr Funktionen integriert oder elektrifiziert werden. Außerdem verringert sich der verfügbare Bauraum aufgrund kompakterer Bauweise und der steigenden Anzahl von Komponenten. Insbesondere bei dicken Bündeln mit vielen Verzweigungen oder engen Biegeradien können die Kabelbäume häufig nicht wie gewünscht konstruiert und produziert werden.

Multidisziplinäre Entwurfsoptimierung

Eine simulationsgestützte Entwicklung in der Entwurfsphase kann dabei helfen Iterationen zu verringern sowie Entwicklungskosten und -zeiten zu senken. Die Arbeiten im Projekt IDEaliSM leisten einen Beitrag zur durchgängigen und integrativen Nutzung von Informationstechnologien wie Computer Aided Design, Produktdatenmanagement, Simulation und multidisziplinäre Entwurfsoptimierung in der Produktentwicklung von Kabelbäumen. Dabei entwickelt und validiert das Fraunhofer LBF numerische Modelle zur mechanischen Beschreibung der flexiblen Komponenten der Kabelbäume, mit denen das reale Verhalten im Verbund effizient und zuverlässig abgebildet wird.

Schnittstelle zu bestehenden Datenmodellen

Um die Anbindung an bereits kommerziell verfügbare Berechnungswerkzeuge, wie z.B. Software zur Verlegesimulation, zu gewährleisten, basiert die Modellgenerierung auf den strukturierten und standardisierten Kabelbaumbeschreibungen des VEC-Formats (Vehicle Electric Container). Ausgehend von dieser Datenstruktur werden Finite-Elemente-Modelle durch einen rekursiven Modellierungsprozess erzeugt. Programmcode in APDL (ANSYS Parametric Design Language) und ANSYS Workbench wird generiert und die numerischen Berechnungen werden automatisch durchgeführt.

Projektpartner

ITEA3-Projekt IDEaliSM (#13040), Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). IDEaliSM-Projektpartner: Airbus Defence & Space, TU Delft, DLR, Dräxlmaier, Fokker Aerostructures, Fokker Elmo, IDEC, IILS, Jotne, KE-works, KU Leuven, Noesis, Universität Stuttgart