Partnerspezifischer Schlussbericht zum Teilvorhaben: MSO-Methoden für Kabelbaumstrukturen, im Rahmen des Verbundprojektes: BordNetzSim3D - Neuartiger simulationsbasierter Prozess zur 3D-mechanischen Bordnetzauslegung

Abstract

Das Bordnetz ist das Nervensystem moderner Automobile und erhält durch die zukünftige Entwicklung neuer Antriebs- und Fahrzeugkonzepte sowie durch die Vernetzung von Fahrzeugen und das Autonome Fahren eine immer wichtigere Rolle. Um die führende Position der deutschen Automobilindustrie nachhaltig zu stärken, ist eine durchgängige Digitalisierung der Produktentstehung von der Konzeptphase bis zur Produktion essenziell – weg vom Hardware-orientierten hin zum simulationsbasierten digitalen Bordnetzprozess. Eine digitalisierte Plattform zur simulationsgestützten Entwicklung von Bordnetzen, bestückt mit den richtigen digitalen Tools zur Unterstützung von Planung, Auslegung, Herstellung und Montage, ist eine Schlüsselkomponente für zukünftige Innovationen in der Fahrzeugentwicklung, sowohl für die OEMs als auch für deren Zulieferer. Ziel des Vorhabens BordNetzSim3D ist die erstmalige Schaffung einer durchgängig digitalisierten Plattform zur simulationsbasierten Entwicklung von Bordnetzen, um zukünftig die effizienteste Art der Planung, Auslegung, Herstellung und Montage von Kabelbäumen zu gewährleisten. Dieser neue Bordnetzprozess erfordert eine enge Entwicklungszusammenarbeit zwischen den Automobil-OEMs und den Kabelbaumherstellern, die durch eine gemeinsame Plattform digitaler Tools mit innovativen Methoden bestmöglich unterstützt werden. Dadurch wird die aktuell aufwendige und manuell geprägte Design und Entwicklungsphase erheblich beschleunigt, da durch die Verwendung der Simulationstools und den Informations- und Datenaustausch der Prozess erheblich vereinfacht wird. Das Vorhaben BordNetzSim3D zielt auf eine ganzheitliche, digitale Prozesssicht ab, die für die gesamte deutsche Fahrzeugindustrie von hohem Nutzen ist und die deren Innovationsfähigkeit vorantreibt. Im Teilprojekt „MSO-Methoden für Kabelbaumstrukturen“ entwickelt das Fraunhofer ITWM neuartige digitale Werkzeuge für die Modellierung, Simulation und Optimierung von Leitungssätzen, die als Werkzeuge in einer „Digitalen Toolbox“ für die von der fleXstructures GmbH entwickelte prozessübergreifende Software Collaboration-Hub zur Bearbeitung spezifischer Teilaufgaben zur Verfügung gestellt werden. Die wesentlichen Ergebnisse des Teilprojekts sind:

Die Weiterentwicklung der Kabelsimulation bzgl. Effekten einer „komplexeren Kabelphysik“, konkret: die Simulation mit krümmungsabhängigen Biegesteifigkeiten und elastoplastischem Strukturverhalten, die Beschleunigung der Kabelsimulation für größere kinematisch gekoppelte Kabelsysteme durch Implementierung eines neuen Simulationsmodells, die Entwicklung einer erweiterten Steifigkeitsschätzung im Modul „EBS-Predictor“, und die Entwicklung einer versuchs- und simulationsgestützten Methodik zur Schätzung absoluter Lebensdauerwerte für zyklisch belastete Kabelstrukturen. Integraler Bestandteil hiervon sind die im Projekt entwickelten Prüfstandsapparaturen (Validierungsroboter, Lebensdauer-Prüftisch, Shaker-Prüfstand) und die Erweiterung der vom ITWM entwickelten MeSOMICS-Messvorrichtung. Weitere Projektpartner im Vorhaben BordNetzSim3D sind die Volkswagen AG, die sich schwerpunktmäßig gemeinsam mit fleXstructures mit der Konzeption und prototypischen Implementierung eines neuen Bordnetzprozesses befasst, und die Firma Coroplast/WeWire, die als Hersteller von Leitungssätzen und ganzen Kabelbäumen mittels der Collaboration-Hub-Software die prozessübergreifende Zusammenarbeit mit der VW AG im neuen Bordnetzprozess demonstriert.

Datei-Upload durch TIB The wiring system is the nervous system of modern automobiles and will play an increasingly important role due to the future development of new drive and vehicle concepts as well as the networking of vehicles and autonomous driving. In order to strengthen the leading position of the German automotive industry in the long term, end-to-end digitalisation of product development from the concept phase through to production is essential - moving away from a hardware-oriented to a simulation-based digital wiring system process. A digitalised platform for the simulation-based development of wiring systems, equipped with the right digital tools to support planning, design, production and assembly, is a key component for future innovations in vehicle development, both for OEMs and their suppliers. The aim of the BordNetzSim3D project is to create an end-to-end digitalised platform for the simulation based development of wiring harnesses for the first time in order to ensure the most efficient way of planning, designing, manufacturing and assembling wiring harnesses in the future. This new wiring harness process requires close development cooperation between the automotive OEMs and the wiring harness manufacturers, who are supported in the best possible way by a joint platform of digital tools with innovative methods. This will significantly accelerate the current time-consuming and manual design and development phase, as the process will be considerably simplified through the use of simulation tools and the exchange of information and data. The BordNetzSim3D project aims to achieve a holistic, digital process view that is of great benefit to the entire German vehicle industry and drives forward its innovative capacity. In the sub-project ‘MSO methods for wire harness structures’, the Fraunhofer ITWM is developing novel digital tools for the modelling, simulation and optimisation of wire harnesses, which will be made available as tools in a ‘digital toolbox’ for the cross-process Collaboration Hub software developed by fleXstructures GmbH for processing specific subtasks. The main results of the sub-project are

The further development of cable simulation with regard to the effects of ‘more complex cable physics’, specifically: simulation with curvature-dependent bending stiffnesses and elastoplastic structural behaviour, the acceleration of cable simulation for larger kinematically coupled cable systems by implementing a new simulation model, the development of an extended stiffness estimation in the ‘EBS-Predictor’ module, and the development of a test- and simulation-based methodology for estimating absolute service life values for cyclically loaded cable structures. An integral part of this is the test rig equipment developed in the project (validation robot, service life test table, shaker test rig) and the extension of the Me-SOMICS measuring device developed by the ITWM. Other project partners in the BordNetzSim3D project are Volkswagen AG, which is focussing on the design and prototype implementation of a new wiring system process together with fleXstructures, and the company Coroplast/WeWire, which as a manufacturer of wire harnesses and entire cable harnesses is using the Collaboration Hub software to demonstrate cross-process collaboration with VW AG in the new wiring system process.