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.