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MediaService Industries Blog August 2018
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„PS-Monster“ auf zwei Rädern - Motorradhersteller setzt bei Produktentwicklung auf Lösung von Siemens PLM Software Download Download Download
Minato/Tokio, Japan. Kawasaki Heavy Industries Ltd. (KHI) baut neben Gasturbinen, Schiffen und Industrieanlagen auch Motorräder. Zu den neuesten Entwicklungen gehören die Ninja H2R als reines Renn-Motorrad und die Ninja H2 als alltagstaugliche Version. Zu den Herausforderungen der Ingenieure gehörte die zügige Weiterentwicklung des Konzepts hin zum realen Modell. Weiterhin galt es, eine optimale Luftzufuhr für den Motor zu sichern sowie Zeit und Aufwand für die Einführung von numerischer Strömungsmechanik-Berechnungen (CFD, englisch) zu reduzieren. CFD ist eine fluiddynamische Simulationsmethode zum Messen der Strömungsdynamik, um realistische Modelle zu entwickeln. Daher wandte sich das Unternehmen an Siemens PLM Software. Durch den Einsatz geeigneter Softwarelösungen gelang es KHI, den Aufwand für CFD um 75 Prozent zu verringern und die Luftzirkulation ohne Einbußen beim Design um 40 Prozent zu verbessern. Mit über 320 PS (Pferdestärken) gehört die Ninja H2R zu den „Monstern auf zwei Rädern“. Gleichzeitig ist die Maschine wie auch ihr straßenverkehrstaugliches Pendant sehr leicht. Diese Kombination stellte die Ingenieure der neuesten Entwicklung aus dem Hause Kawasaki neben der optimalen Kühlung des Motors vor die Aufgabe der Aerodynamik. Anders ausgedrückt: Das Vorderrad durfte trotz des geringen Gewichts und der enormen Beschleunigung nicht plötzlich die Bodenhaftung verlieren. Auf diesen beiden Aspekten lag folglich auch der Fokus während der CFD, die entsprechend aufwändig und langwierig war. Um hier beim Entwicklungsprozess möglichst schnell und zuverlässig voranzukommen, setzte KHI auf Simcenter von Siemens PLM Software. Optimale Luftversorgung Bei Motorrädern gibt es zwei Typen: Mit und ohne Verkleidung. Eine volle Verkleidung sorgt für eine gute Luftzirkulation vor dem Kühler, jedoch ist die Windbelüftung schlecht, da sich die Verkleidung über die Rückseite des Heizkörpers erstreckt. Bei einem Motorrad ohne Motorhaube ist die Belüftung an der Rückseite des Kühlers gut. Allerdings wird hier kein Luftstrom an der Vorderseite des Kühlers erzeugt werden. Um die neuen Ninja zu entwickeln, wollte man die Vorteile beider Versionen kombinieren. Für die Designentwicklung nutzte KHI daher Simcenter STAR-CCM+ simulations, um einen Luftstrom an der Front zu generieren und zugleich die Belüftung auf der Rückseite zu verbessern. Nach der Arbeit mit entsprechenden Simulationen belegten die CFD-Ergebnisse durch entsprechende bauliche Anpassungen eine Verbesserung der Querlüftung um 40 Prozent. Deutlich kürzere Bearbeitungszeiten Eine zweite Herausforderung für die Konstrukteure bestand darin, Ideen vom Zeichenbrett schnell in einem Modell umzusetzen. Vor dem Einsatz des automatisierten aerodynamischen Analyse-Makros (VSim) aus der Simcenter STAR-CCM+ software, dauerte diese Umsetzung etwa einen Monat – mit VSIm nur eine Woche. Grund dafür sind zwei Features der Software: die Oberflächenbearbeitung für computergestützte Konstruktion (Computer-Aided Design, CAD) und Java-Makros für eine leistungsstarke Automatisierung. Mit VSim-Makro wurden alle Analyseeinstellungen und -daten für Simcenter Star CCM+ lesbar in eine Microsoft Excel-Tabellenkalkulationssoftware eingegeben. Macro automatisiert den gesamten Prozess. Durch den Einsatz der entsprechenden Softwarelösungen konnte KHI in Summe den Aufwand für CFD um 75 Prozent verringern. „Im Vergleich zu früher können wir jetzt mehrere Dutzend Fälle in kürzerer Zeit simulieren", so Manabu Morikawa. Leiter der Computer-Analysen. „Dadurch wurde die Anzahl der notwendigen Prototypen reduziert, was die Kosten und Arbeitsaufwand spürbar reduziert.“ Bildunterschriften Kawasaki Heavy Industries Ltd. (KHI) aus Tokio, Japan, baut neben Gasturbinen, Schiffen und Industrieanlagen auch Motorräder. Zu den neuesten Entwicklungen von KHI gehören die Ninja H2R als reines Renn-Motorrad und die Ninja H2 als alltagstaugliche Version. Mittels Computional Fluid Dynamics, CFD) entwickelt KHI realistische Modelle der Motorräder. Für die Designentwicklung nutzte KHI Simcenter STAR-CCM+ simulations von Siemens PLM Software, um einen Luftstrom an der Front zu generieren und zugleich die Belüftung auf der Rückseite zu verbessern. Über Simulationen zur Aerodynamik stellen die Ingenieure sicher, dass das Vorderrad der Motorräder trotz der enormen Beschleunigung nicht die Bodenhaftung verliert. Mit einem durchgängigen Design- und Entwicklungs-Prozess auf Basis der Siemens PLM Software-Lösungen reduziert KHI die Entwicklungszeit seiner Time-to-Market (Zeit bis zur Marktreife) spürbar.
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