Wie Virtual Prototyping für Innovationen sorgt

Verfasst von: Bernhard Eberl
  • 11/14/2022
  • Lesezeit : 4 min
Virtual Prototyping

Von der fixen Idee zum fertigen Produkt kann es unerwartet schnell gehen. Mit Virtual Prototyping. Das beweisen Studierende der Fakultät Wirtschaftsingenieurwesen an der Hochschule München mit der Entwicklung, Konstruktion und dem Bau eines innovativen Elektro-Longboards.

Die Idee

Wie wäre es, flott mit einem elektrischen Longboard zur Uni oder zur Arbeit zu wieseln? Einem, das sich ohne Fernbedienung einfach durch Gewichtsverlagerung steuern lässt? Mit Surf-Feeling in den Alltag starten? Das war die Idee von Robert Meier-Staude, Professor für Ressourcenschonende Konstruktion an der Fakultät Wirtschaftsingenieurwesen an der Hochschule München.

Gedacht, getan. Meier-Staude machte daraus ein Projekt in dem Kurs „Virtual Prototyping“, für das seine Masterstudierenden nur ein Semester Zeit hatten. Am Ende sollte nicht nur ein hübsch am Rechner visualisiertes Konzept stehen, sondern ein voll einsatzfähiges neuartiges Gefährt. Ein anspruchsvolles Ziel.

Die Tools

„Die Studierenden bekamen alle Materialien und Tools“, erzählt Meier-Staude. Den „Rest“ erledigten sie alleine. Der Professor wollte die angehenden Wirtschaftsingenieure eben nicht frontal unterrichten und anleiten, sondern, so sein didaktischer Ehrgeiz, dass sie möglichst selbstständig arbeiten. „Nur wenn sie mal nicht weiterkamen, stand ich ihnen als Coach mit Rat und Tat zur Seite“, erklärt der Hochschullehrer.

Was die Sache deutlich einfacher machte, waren die modernen Computer Aided Engineering- und Simulationstools (CAE) Onshape und Simscale von PTC. „Onshape ist sehr intuitiv zu bedienen“, sagt Masterstudent Tamino Eitzenberger, der an der Entwicklung der sehr aufwendigen Achse beteiligt war. Insgesamt zehn Studierende haben in Teams Deck, Achse und Antrieb samt Steuerung entwickelt. Den Großteil haben sie am Rechner konzipiert und simuliert, denn es gab keine physischen Prototypen – was dem Kursziel widersprochen hätte. „Schließlich geht es darum, die Möglichkeiten modernen Computer Aided Engineerings auszuloten und in einem realen Projekt umzusetzen“, betont Meier-Staude. Und das im Team und nicht in kleinteiligen Einzelübungen. Auch, um optimal kollaborieren zu können, fiel die Wahl auf Onshape und Simscale als, wie der Professor sagt, „State of the Art“-Cloud-Lösungen.

Der Workflow

Tools, die die Studierenden auf Anhieb toll fanden: „Das Installieren von Programmen ist eigentlich immer blöd. Daher war es eine große Erleichterung, Onshape einfach per Browser nutzen zu können“, sagt Alexander Karg, der zum Entwicklerteam des Decks zählt. „Auch als Laie oder mit nur wenig CAD-Erfahrung lässt sich das Tool gut bedienen“, lobt er.

Mit Onshape entstand das Konzept für ein mehrschichtiges Holzdeck, in dessen Zwischenlagen Kanäle für die Elektrik und Sensorik verlaufen. Auch das Prinzip der neuartigen Steuerung wurde mit virtuellem Prototyping entwickelt, getestet und verbessert. Gleiches gilt für die Achsen. Als die einzelnen Baugruppen konzipiert waren, galt es, diese zu einem kompletten virtuellen Prototyp zu verheiraten.

Das Ergebnis

„Über Simscale konnten wir direkt auf unsere Onshape-Modelle zugreifen und die Daten einfach transferieren“, erklärt Manuel Habermann vom Team „Achse“. Das erinnerte nahezu an eine realistische Montage. Vor allem aber erfolgten in Simscale wesentliche Vereinfachungen und Optimierungen des Konzeptes für das E-Longboard. „Die Verbindung von Onshape zu Simscale funktionierte perfekt“, sagt Meier-Staude, „Aus meiner Sicht ging das sogar besser als mit vielen Single-Source-Lösungen.“

Effekt: „Wir waren von der Simulation überrascht“, bilanziert Meier-Staude, „Heute wissen wir, dass die Ergebnisse der Simulation korrekt waren.“ So sehr, dass er nun mit dem von seinen Masterstudierenden hergestellten E-Longboard bereits einige Runden auf dem Campus drehen konnte. Und er ist mindestens so erstaunt wie stolz darauf, dass dies binnen drei Monaten tatsächlich möglich wurde.

Fazit

Dank moderner, cloudbasierter CAE-Tools können auch im Virtual Prototyping wenig Versierte schnell und unkompliziert zusammenarbeiten. Der Workflow wird um Einiges besser als bei konventioneller Zusammenarbeit. Vor allem aber lassen sich fixe Ideen rasch auf ihre Machbarkeit überprüfen, wodurch letztlich Innovationen deutlich zügiger - und reifer - auf den Markt kommen können.

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Der Autor

Bernhard Eberl

Bernhard Eberl arbeitet seit über 10 Jahren bei PTC im Bereich Education. Als passionierter Netzwerker fördert er leidenschaftlich die Unterstützung von MINT Interesse bei Lernenden. Für Ihn ist die Bildung generell, aber auch gerade in Zeiten der Pandemie der Erfolgsfaktor für die zukünftige Generation. Unter seiner Führung wurde PTC im vergangen Jahr Mitglied der MINT-Allianz des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und der Kultusministerkonferenz sowie des Netzwerks MINT Zukunft schaffen.