Mit der Software lässt sich anhand von CAD-Dateien virtuell überprüfen, ob sich beispielsweise Autobauteile auch wirklich wie geplant problemlos richtig montieren lassen und dass die Arbeit von Montagerobotern ohne Gefahr von Lackschäden vonstatten geht. "Wir haben dabei versucht, einen optimalen Kompromiss aus interaktiver Handhabung und ausreichend genauer strukturmechanischer Berechnung zu erreichen", betont Joachim Linn, Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM), im Gespräch mit pressetext.

Davon kann nicht nur die Automobilbranche profitieren.Die Software simuliert die Montagewege von Bauteilen, die bislang nur als CAD-Dateien existieren. Bei Autos lässt sich so ermitteln, ob beispielsweise ein neu konstruiertes Armaturenbrett problemlos montiert werden kann, ohne beim Montagevorgang an der Karosserie anzuecken, und das Bauteil auch wirklich korrekt ins virtuelle Automodell passt. Auch hilft das Programm zu ermitteln, wie sich Montageroboter bewegen müssen, um nicht mit ihren flexiblen Versorgungskabeln am Werkstück anzukommen und so Schäden zu riskieren. "Wir können bei der Montagesimulation erstmals auch die Flexibilität von Bauteilen berücksichtigen", sagt Linn. Das ist wichtig, da beispielsweise Plastikbauteile im Fahrzeug-Cockpit oder Schläuche in den CAD-Daten starr erscheinen. "Bei der Montage müssen die Teile jedoch etwas gebogen und gedrückt werden", betont Linn.

Das Programm simuliert den Montageprozess und kann dabei verfolgen, ob ein Bauteil anderen gefährlich nahe kommt oder diese unbeabsichtigt berührt. Falls es bei der virtuellen Montage eines Bauteils Probleme gibt, markiert die Software die betreffenden Stellen in der Darstellung und gibt so konkrete Hinweise, wo das Design nachgebessert werden muss. Das Programm kann auch errechnen, wie sich ein Roboter bewegen darf und Teile montieren muss, ohne mit seinen Kabeln an die Karosserie zu stoßen. Damit strukturmechanische Simulationen in Echtzeit erfolgen können, setzt man laut Linn auf neuartige Modellierungsansätze und speziell darauf abgestimmte numerische Algorithmen. Diese arbeiten mit einer relativ geringen Anzahl von Freiheitsgraden, liefern damit jedoch ausreichend genaue Ergebnisse in extrem kurzer Rechenzeit und unterstützen damit das interaktive Arbeiten mit der Software. Falls in einem kritischen Fall eine höhere Genauigkeit erforderlich ist, kann das Programm aber auch aufwendigere Berechnungen durchführen.

Ursprünglich entstanden ist die nun weiter verbesserte Software am Fraunhofer-Chalmers Research Centre for Industrial Mathematics. Dort hat man mit Saab und Volvo Pilotkunden aus der Automobilbranche. "Es gibt schon etwa 80 Ingenieure, die mit der Software arbeiten", so Linn. Dabei wird beispielsweise das Verlegen von Kabeln virtuell ausprobiert. "Das Programm selbst hat nichts automobilspezifisches an sich", betont der Forscher gegenüber pressetext. Die Anwendung sei allgemein dort zur Unterstützung industrieller Montageplanung interessant, wo Roboter zum Einsatz kommen und flexible Elemente verbaut werden. Die Forscher werden die aktuelle Version 1.4 des Programms auf der Hannover-Messe vorführen. Gegen Jahresende soll eine neue Version die Möglichkeiten in der Berechnung rund um flexible Bauteile noch ausweiten. (pte)