Bosch Computersimulation für Scheibenwischer

Bei der Robert Bosch GmbH in Bühlertal werden Computersimulationen eingesetzt, um die Belastbarkeit neuer Wischer-Konzepte zu testen und diese robuster gegen Umwelteinflüsse zu machen.

Die Versuche werden gemeinsam mit den Heidenheimer Simulationsingenieuren von Merkle & Partner realisiert. Häufigste Schadensursache, das zeigen die Modelle, ist ein Verbiegen der Anlage - etwa durch unsachgemäße oder achtlose Behandlung.

Bis zu vier Jahren Entwicklung

„Was sich Viele nicht bewusst machen, ist, dass bei einem Wischer sehr viele Disziplinen perfekt zusammenspielen müssen, damit er funktioniert“, erklärt Joachim Zimmer, Ingenieur im Bereich Wiper Systems bei Bosch. „Die Kinematik, also der Antrieb, das Design, die Umströmung im Fahrtwind, die Elektronik oder die Schwingungsstabilität, das alles muss passen, damit der Scheibenwischer seine Leistung bringen kann.“ Ist etwa das Gummi zu hart, rattert der Wischer, ist er zu weich, kann er Schmutz nicht ordentlich abheben. Hinzu kommt, dass die Wischeranlage selbst auch nach Jahren nicht versagen darf.

Damit äußere Einflüsse den Wischersystemen trotz ihrer Komplexität möglichst wenig anhaben können, werden bei Bosch neue Typen während des gesamten Entwicklungsprozesses immer wieder in Computersimulationen geprüft. Dabei kommen Dynamikberechnungen ebenso zum Einsatz wie numerische Strömungssimulationen (CFD). „Je nach Fahrzeughersteller dauert es eineinhalb bis vier Jahre von den ersten Entwürfen bis zur Serienproduktion eines Scheibenwischers. Etwa ein Fünftel des Konstruktionsumfangs machen Simulationen aus“, berichtet Zimmer.

Verkürzung der Entwicklungszeit

Den Test der Konstruktionsideen übernimmt das Ingenieurbüro Merkle & Partner, das auf Simulationen zur Produktentwicklung und Konstruktionsoptimierung spezialisiert ist. Im Computer wird der künftige Scheibenwischer nach der Finite-Elemente-Methode (FEM) als nahezu naturgetreues Modell aus einer endlichen Anzahl von Berechnungsknoten aufgebaut.

Zwar benötigen die Rechner aufgrund der ungeheuren Datenmengen sogar mit mehreren Prozessoren rund zwei bis vier Wochen, um alle relevanten Lastfälle zu simulieren, dennoch lassen sich durch die Computerberechnungen Versuche und Langzeittests, und damit auch die gesamte Entwicklungszeit, deutlich verkürzen. Der entscheidende Vorteil für Bosch liegt allerdings in der Verbesserung der Konstruktion, wie Joachim Zimmer erklärt: „Wir können dadurch Schwachstellen aufdecken und unsere Konstruktionen deutlich robuster gestalten.“

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