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Die KI-gestützte Finite-Elemente-Analyse: Innovationsbeschleuniger in der Fahrzeugentwicklung

Künstliche Intelligenz (KI) spielt in der Produktentwicklung – und speziell in der Fahrzeugentwicklung – eine zunehmend wichtige Rolle.

Insbesondere bei Simulations- und Berechnungsverfahren, wie z.B. der Finite-Elemente-Analyse (FEA) unterstützt KI bereits jetzt die Performance in der Fahrzeugentwicklung.

Die Finite-Elemente-Analyse ist eine numerische Methode zur Berechnung von Spannungen, Verformungen und anderen physikalischen Verhaltensweisen von Strukturen und Bauteilen unter verschiedenen Belastungen.


Wie kann KI Finite-Elemente-Methoden konkret unterstützen?

KI-Verfahren können bei der Merkmalsextraktion von CAD-Modellen und Kräfteeinwirkungen sowie bei der Modellierungs- und Idealisierungsentscheidung unterstützen. Dazu werden KI-Verfahren wie Algorithm Configuration, Regression der Parameter (SMAC), Clustering Ansätze (ISAC) oder Genetic Algorithms (GGA) genutzt. Durch den Einsatz dieser Technologien werden Ingenieure bei aufwändigen Aufgaben unterstützt und damit der Entwicklungsprozess beschleunigt. Eine detaillierte Beschreibung der KI-Methoden würde diesen Beitrag sprengen, findet sich jedoch hier:

 


Welche Auswirkungen hat KI-Unterstützung auf die Entwicklung von Produkten und Fahrzeugen im Speziellen?


Für uns als Komponenten- und Systementwickler von Produkten bietet der Einsatz von KI in der FEM-Berechnung eine Vielzahl von Chancen und Vorteilen:


Optimierung von Designs

KI kann dazu verwendet werden, den Optimierungsprozess von Fahrzeugkomponenten zu beschleunigen. Durch die Integration von maschinellem Lernen kann KI dazu beitragen, bessere Designs zu identifizieren, die Festigkeit und Leichtbau miteinander kombinieren. Dies führt im besten Fall zur verbesserten Effizienz und Leistung von Fahrzeugen.


Automatisierung von Simulationsprozessen

Die automatische Generierung von FE-Modellen, die Festlegung von Randbedingungen und Lasten sowie die Durchführung von Simulationen bedeutet Zeitersparnis und eine effiziente Nutzung von Ressourcen und Projektbudgets.


Materialoptimierung

KI kann bei der Auswahl und Optimierung von Materialien für Fahrzeugkomponenten unterstützen. Durch die Analyse großer Mengen von Daten kann sie Muster und Trends identifizieren, um unseren Ingenieuren bei Auswahl der Materialien zu helfen, die die strukturelle Integrität verbessern und gleichzeitig das Gewicht reduzieren.


Schnellere Analyse großer Datenmengen

Die Verarbeitung großer Datenmengen, die während der Simulationen erzeugt werden, kann durch KI beschleunigt werden. Algorithmen des maschinellen Lernens können Muster in den Ergebnissen erkennen und so die Analysezeit verkürzen.


Lebensdauerprognosen

KI kann dazu beitragen, genauere Vorhersagen über die Lebensdauer von Fahrzeugkomponenten zu treffen. Durch die kontinuierliche Überwachung von Sensordaten und die Anwendung von maschinellem Lernen können prädiktive Modelle erstellt werden, um Ermüdungserscheinungen und mögliche Versagenspunkte frühzeitig zu erkennen.


Topologieoptimierung

KI kann bei der Gewichtsoptimierung von Bauteilen unterstützen. Durch maschinelles Lernen können komplexe Zusammenhänge zwischen Form, Struktur und Leistung besser verstanden werden, um so optimierte Strukturen zu schaffen, die den Belastungen besser standhalten.

 



Topologieoptimierung
Topologieoptimierung

 

KI-gestützte Simulations-Verfahren als Wettbewerbsvorteil und Innovationstreiber

Für uns als Entwicklungsunternehmen ist die fortschreitende Integration von KI in Entwicklungsprozesse zukünftig ein wichtiger Faktor, um bestmögliche Lösungen in noch kürzerer Zeit zu erreichen. Ziel ist es, dass KI unsere Ingenieurinnen und Ingenieure dahingehend unterstützt, dass sie effizienter, präziser und innovativer arbeiten können.


Als Engineering-Dienstleister passen wir uns damit auch schneller an sich ändernde Marktbedingungen und Kundenanforderungen an.


Gesamtwirtschaftlich gesehen wird KI zu besseren Produkten und Fahrzeuglösungen beitragen und somit zu einem immer bedeutenderen Innovationsbooster bei der Entwicklung von zukunftsrelevanten Fahrzeugkonzepten und Technologien.


FIA-zertifizierter Berechner

Als eines der wenigen Unternehmen weltweit, das von der Welt-Motorsportbehörde FIA für die Berechnung von Sicherheitsstrukturen zertifiziert ist, überprüfen wir wichtige Komponentenfunktionen mithilfe dieser Finite-Elemente-Analyse-Techniken:


• CAD-Vorbearbeitung

• Modalanalyse

• Harmonische Antwortanalyse

• Zufallsvibrationsanalyse

• Lineare statische Analyse

• Topologieoptimierung

• Nichtlineare statische Analyse

• Analyse von Verbundwerkstoffen

• Transiente Mechanik

• Explizite Dynamik (Crash-Analyse)


Mehr Informationen zum Thema Simulation finden Sie hier.

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