Die Dekarbonisierung des Verkehrs ist unabdingbar. Doch die E-Mobilität kommt bislang erst langsam in Fahrt. Studien zeigen, dass die Autokäufer oft weiterhin auf Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor setzen, weil sie eine zu geringe Reichweite der Batteriefahrzeuge befürchten – und weil die teuren Batterien die Fahrzeugpreise in die Höhe treiben. "Etwa 30 bis 40 Prozent der Fahrzeugkosten entfallen derzeit auf die Batterie", weiß Padmesh Mandloi, Director Ansys Customer Excellence.
Der Wandel zur Elektromobilität vollzieht sich nur langsam. Einen Bremsklotz bilden die hohen Batteriekosten. Ansys sorgt mit Simulationswerkzeugen einschließlich Digitaler Zwillinge dafür, dass die Batterieproduktion erheblich kostengünstiger wird. Wie Unternehmen den größten Nutzen aus der Simulation ziehen, zeigt zudem eine kostenlose Webinar-Reihe.
Dienstag, 22. October 2024, 12.09 Uhr
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Foto: Ansys
Ansys trägt mit seinen Simulationen seinen Teil dazu bei, die Elektromobilität weiterzuentwickeln – und hilft damit nicht zuletzt, den Absatz von batterieelektrischen Fahrzeugen anzukurbeln.
Fotos. Ansys - Composing: Automobilwoche
Endlich mal einer, der seinen Beruf "ganz einfach" erklären kann: "Wenn Sie nachts schlafen und die Klimaanlage leise ist, liegt das daran, dass der Hersteller eine Ansys-Simulation verwendet hat, um sicherzustellen, dass sie keine Geräusche macht. Meine Aufgabe ist es, ein starkes Team aufzubauen, das Unternehmen dabei unterstützt, Produkte mit unserer Computersoftware zu testen." Padmesh hat zudem über drei Dutzend Veröffentlichungen in Fachzeitschriften, Konferenzberichten und Fachmagazinen zu den Themen Simulationstechnologie, Luft- und Raumfahrt sowie zur Automobilindustrie veröffentlicht.
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Ingenieure nutzen die Ansys-Simulation, um wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen, Batteriedesigns zu optimieren und geeignete Anlagen und Prozesse für Skalierbarkeit, Qualität und Nachhaltigkeit zu ermitteln. In diesem Webinar erfahren Sie mehr über Softwarelösungen von Ansys für die Herstellung und Produktion von Batterien. Zur Zeit gibt es keine neuen Termine für das Webinar, aber hier können Sie die sehr informative, weil sehr technische Präsentation herunterladen. Nicht zögern – mit wenigen Klicks und nur den nötigsten Angaben haben Sie das PDF bald im Postfach.
Um die für den Durchbruch der E-Mobilität notwendigen Kostensenkungen bei Batterien zu erreichen, müssen Produktionsprozesse erheblich optimiert werden. Das bisher oft genutzte Trial-and-Error-Prinzip ist dafür aber zu langsam, zu teuer und die Ergebnisse sind oft nicht gut genug.
Den entscheidenden Fortschritt bringen hier die modernen Simulationsverfahren von Ansys. Mit ihnen lassen sich die erforderlichen effizienten Fertigungsprozesse ungleich schneller, kostengünstiger und mit besseren Ergebnissen entwickeln. Die grundsätzlichen Vorteile sind leicht zu verstehen. Klassischerweise überlegen sich Chemiker und Ingenieure neue Prozesse, entwickeln sie weiter, bis sie real und im Zusammenspiel getestet werden können – wofür oft noch mit hohem Zeit- und Kostenaufwand Prototypenanlagen gebaut werden müssen. Erst dann zeigt sich, ob sie funktionieren und wo sie noch Schwächen haben. Im schlechtesten Fall müssen sie auf Basis der Testergebnisse wieder fast bei Null anfangen.
Ansys Lösungen für den ganzen Produktionsprozess
Der Beschichtungsprozess ist ein Schlüsselfaktor in der Batterieproduktion. Mit der Strömungssimulationssoftware Ansys Fluent lassen sich die komplexen Bedingungen und Geometrien von Beschichtungsanlagen präzise simulieren, so dass Tests und Optimierungen virtuell durchgeführt werden können, bevor physische Prototypen gebaut werden. Diese fortschrittlichen Simulationslösungen von Ansys ermöglichen es, den gesamten Batterieproduktionsprozess effizienter zu gestalten und Innovationen schneller umzusetzen.
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Mit Simulationstools von Ansys lässt sich der Beschichtungsprozess für die spätere Batterieproduktion exakt untersuchen. Oben: eine schematische Darstellung des Beschichtungsprozesses in der Produktion.
Diese Abbildung der Maschinen (oben) und die Bewegtbild-Animation (unten) sind Simulationen, die den kontinuierlichen Beschichtungsprozess visualisieren. Die Simulationswerkzeuge von Ansys beschleunigen Entwurf und Optimierung dieses gesamten Prozesses massiv.
Beim so genannten "Calendering"-Prozess, in dem die Schichten durch Walzen verdichtet werden, lässt sich mit der Partikelsimulationssoftware Ansys Rocky ein detaillierter Blick in die Mikrostrukturen der Beschichtungen werfen. Weitere Prozessschritte können mit den Simulationstools Ansys Mechanical und Ansys LS-DYNA untersucht werden.
Noch viel Potenzial: Digitale Zwillinge
Das Konstrukt des Digitalen Zwillings deckt größere Bereiche als nur einzelne Prozessschritte ab. Je nach Anwendungsfall kann ein solcher "Digital Twin" sogar einen kompletten Produktionsprozess oder ein komplettes Werk digital abbilden – und simulieren. Das bringt enorme Vorteile sowohl in der Entwicklung als auch später in der Steuerung der Abläufe. Denn Prozessschwankungen können schlechte Qualität oder gar Ausschuss oder Anlagenstillstände zur Folge haben.
Visual: Ansys
Ein digitaler Zwilling ist die virtuelle Abbildung eines Objekts oder eines Systems. Diese Abbildung umfasst seinen gesamten Lebenszyklus, wird aus Echtzeitdaten aktualisiert und setzt u.a. Simulation und maschinelles Lernen als Mittel zur Entscheidungsfindung, was später in der reallen Produktion geschehen soll, ein. Ansys treibt u.a. mittels seiner Twin Builder-Software die Weiterentwicklung batterieelektrischer Fahrzeuge voran.
Erstellen und implementieren lassen sich die Digitalen Zwillinge mit dem Ansys Twin Builder. Auch hier unterstützt Ansys mit weiteren Simulationsmethoden. Denn um optimal arbeiten zu können, muss ein Digitaler Zwilling erst einmal mit riesigen Datenmengen aus einer realen Produktion "gefüttert" werden. Diese zu sammeln kann schon einmal eines oder zwei Jahre dauern.
Die Experten von Ansys haben einen wesentlich schnelleren Weg gefunden: Statt auf den Input aus einer realen Produktion zu warten, erzeugen sie die Daten mit ihren Simulations-Tools und statten den Digitalen Zwilling mit diesen Simulationsdaten aus.
Wer hat bei der E-Mobilität die Nase vorn?
Alle Automobilunternehmen wetteifern darum, die Marktchance der Elektromobilität für sich zu nutzen. Der zukünftige Erfolg und die Entwicklung von Elektrofahrzeugen umfasst jedoch mehrere Design-Iterationen und zahlreiche Tests, die unter Berücksichtigung von Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit durchgeführt werden. Dies kann nur durch Simulation erreicht werden.
Die Webinar-Reihe "Beschleunigung der Entwicklung von Elektrofahrzeugen mit Ansys Digital Twin" (in englischer Sprache) gibt in drei Modulen einen umfassenden Überblick.
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Die Titel (und ergo Inhalte) der drei Module: Die frühen Entwurfsstadien für den elektrischen Antriebsstrang. Die Validierung von EV-Subsystemen und -Fahrzeugen mit MiL und HiL. Sowie als Teil 3 Digitale Zwillinge für den Elektroantriebsstrang.
Die Termine: Mittwoch, 30. Oktober 2024, Donnerstag, 31. Oktober 2024, sowie Freitag, 1. November, jeweils 15.00 Uhr, IST Indian Standard Time. (Der Zeitunterschied zu unserer mitteleuropäischen Standardzeit (CET) beträgt +4:30 Stunden.)
