gesponsertDigitales Engineering Wie Simulation das Auto neu erfunden hat

Gesponsert von

Ansys

Simulation hat die Fahrzeugentwicklung in fünf Jahrzehnten von physischen Prototypen in den digitalen Raum verlagert. Ansys, heute Teil von Synopsys, prägt diese Evolution – von der Mechanikberechnung über Multiphysik bis zum softwaredefinierten Fahrzeug.

Die Geschichte des Automobils war schon immer von technologischen Revolutionen geprägt. Vom Verbrennungsmotor über Elektronik bis hin zur Software: Jede Epoche brachte neue Werkzeuge, Denkweisen und Paradigmen hervor. Doch keine Entwicklung hat die Art und Weise, wie Fahrzeuge entstehen, so grundlegend verändert wie die Simulation.

Sie hat die Grenzen zwischen Idee, Prototyp und Realität verschoben und ist heute das Fundament, auf dem Innovationen für die Mobilität der Zukunft entstehen. Einer der maßgeblichen Wegbereiter dieser Transformation ist Ansys, jetzt Teil von Synopsys. Das Unternehmen prägt seit mehr als fünf Jahrzehnten die Evolution des digitalen Engineerings.

In den 1970er-Jahren begann eine neue Ära im Ingenieurwesen. Was zuvor auf Versuch, Erfahrung und physischen Tests beruhte, wurde zunehmend rechnerisch erfassbar. Ansys zählte zu den Pionieren, die physikalische Zusammenhänge mathematisch modellierten und somit den Grundstein für die industrielle Simulation legten. Plötzlich ließen sich Belastungen, Schwingungen, Temperaturfelder oder das Strömungsverhalten virtuell analysieren – und das lange bevor das erste Bauteil gefertigt wurde.

Diese Möglichkeit veränderte alles: Entwicklungszyklen verkürzten sich, die Zahl physischer Prototypen sank und Ingenieurinnen und Ingenieure konnten erstmals „in das Produkt hineinsehen“.

Aus einzelnen Berechnungen entwickelte sich ein neuer Denkansatz: Das Produkt wurde zum digitalen System, das sich vollständig virtuell verstehen und optimieren ließ. Die Simulation wurde zum zentralen Werkzeug des modernen Engineerings – präzise, skalierbar und effizient.

Die Komplexität wächst – und Simulation wächst mit

Mit dem Einzug der Elektronik in Fahrzeuge änderten sich auch die Anforderungen an die Entwicklung. Mechanik allein genügte nicht mehr. Es mussten elektromagnetische Effekte, thermische Lasten und softwarebasierte Regelungen gemeinsam betrachtet werden.

Ansys reagierte früh auf diese Entwicklung und führte Multiphysik-Simulationen ein. Dies war ein Meilenstein, da es erstmals erlaubte, mechanische, elektrische und thermische Prozesse miteinander zu koppeln. Anstelle isolierter Disziplinen konnten Entwickler nun ganze Systeme virtuell erfassen: den Antriebsstrang, das Batteriemodul, die Leistungselektronik oder die Steuergerätearchitektur.

Damit verlagerte sich die Simulation im Entwicklungsprozess von der Validierung ans Steuerpult der Innovation. Sie entwickelte sich vom Prüfwerkzeug zum Gestaltungsmotor: Neue Konzepte für Energieeffizienz, Crashsicherheit oder Akustik konnten in virtuellen Versuchsreihen getestet und optimiert werden, noch bevor ein reales Fahrzeug existierte.

E-Mobilität als Beschleuniger

Der Übergang zur Elektromobilität hat die Anforderungen an Präzision und Rechenleistung verschärft. Batterien, Hochvoltkomponenten und Leistungselektronik sind hochsensible Systeme, in denen mechanische, thermische und elektrische Effekte untrennbar ineinandergreifen.

Ansys hat hierfür Simulationsumgebungen entwickelt, die all diese physikalischen Phänomene in einem konsistenten digitalen Abbild vereinen. Damit lassen sich beispielsweise Temperaturverteilungen in Batteriezellen analysieren, Alterungsprozesse prognostizieren oder sicherheitskritische Szenarien unter realitätsnahen Bedingungen virtuell abbilden.

Mithilfe dieser multiphysikalischen Modelle können elektrische Fahrzeuge effizienter, langlebiger und sicherer gestaltet werden. Sie zeigen zudem, dass Innovation in der Elektromobilität nicht auf der Straße, sondern im digitalen Raum beginnt. Simulation ist hier kein Hilfsmittel, sondern die Entwicklungsgrundlage selbst.

Das Fahrzeug wird softwaredefiniert – und virtuell getestet

Während die Elektrifizierung die Hardware transformiert, revolutioniert die Software das Fahrzeug als Ganzes. Moderne Fahrzeuge enthalten Millionen Zeilen Code, Dutzende Steuergeräte und ein komplexes Netzwerk aus Sensoren. Die physische Validierung solcher Systeme ist teuer, riskant und kaum noch praktikabel.

Hier setzt Ansys mit modellbasierter Systementwicklung (MBSE) und virtueller Verifikation an. Durch die Kombination von physikalischen Simulationen und logischen Softwaremodellen entsteht eine durchgängige Entwicklungsumgebung, in der Mechanik, Elektronik und Software nahtlos zusammenwirken.

Mithilfe virtueller Testläufe und Sicherheitsanalysen lassen sich Fehlerquellen frühzeitig erkennen und absichern, was insbesondere bei Fahrerassistenzsystemen und autonomen Fahrfunktionen von großer Bedeutung ist. Damit wird die Simulation zur Voraussetzung für funktionale Sicherheit und Cybersecurity im softwaredefinierten Fahrzeug.

Diese Integration von Systemsimulation und Softwaremodellierung markiert den Übergang vom klassischen Engineering zur ganzheitlichen Fahrzeugentwicklung, in der Code und Physik eine gemeinsame Sprache sprechen.

Vom Prototyp zum Digital Twin

Der nächste Evolutionsschritt geht über die Entwicklungsphase hinaus: Der digitale Zwilling verknüpft virtuelle Modelle mit realen Betriebsdaten. Durch Sensorik und Cloud-Integration entsteht ein lernendes System, das Betriebsabläufe selbstständig versteht, analysiert und optimiert.

Ansys nutzt diesen Ansatz, um Rückkopplungen zwischen Nutzung, Wartung und Weiterentwicklung zu ermöglichen. Temperaturdaten, Lastprofile oder Energieverbräuche fließen in Echtzeit in das digitale Modell zurück. So können Entwickler nicht nur Designentscheidungen verbessern, sondern auch Wartungsstrategien oder Software-Updates präzise ausrichten.

Digitale Zwillinge gelten als Schlüsseltechnologie für die nächste Generation der Fahrzeugentwicklung, da sie Fahrzeuge transparent, adaptiv und dauerhaft optimierbar machen. Was früher ein statisches Produkt war, wird zu einem dynamischen, datengetriebenen System: Das Auto der Zukunft versteht sich selbst.

Nachhaltigkeit als Entwicklungsprinzip

Virtuelle Entwicklung steht nicht nur für Geschwindigkeit und Präzision, sondern auch für Verantwortung. Jede Simulation ersetzt reale Prototypen, spart Materialien, Energie und Transportaufwand und reduziert somit direkt die CO₂-Emissionen. Ferner ermöglicht die Simulation eine gezielte Gestaltung der Nachhaltigkeit: Leichtbaukonzepte, Recyclingstrategien oder die Optimierung von Produktionsprozessen können frühzeitig virtuell geprüft und bewertet werden.

Ansys integriert diese Aspekte in seine Plattform, um über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg ökologische Effizienz messbar zu machen – vom Materialeinsatz bis zum Betrieb. So wird Simulation zum Werkzeug einer nachhaltigen Industriepolitik: digital, präzise und messbar wirksam.

Blick nach vorn

Was mit mechanischen Berechnungen begann, hat sich zu einer durchgängigen digitalen Entwicklungswelt entwickelt. Simulation, Datenanalyse, KI und Cloud-Computing wachsen zusammen – zu einem Werkzeug, das nicht nur Technik ermöglicht, sondern ganze Innovationszyklen prägen.Ansys steht exemplarisch für diesen Weg – von den Anfängen numerischer Analysen bis hin zur heutigen Integration komplexer Systemmodelle. In dieser Entwicklung spiegelt sich die Geschichte des automobilen Fortschritts wider – ein Wandel von der physischen zur digitalen Realität.

Die kommenden Jahre werden zeigen, wie weit sich dieses Prinzip noch tragen lässt. Doch eines steht fest: Ohne Simulation wird kein Fahrzeug der Zukunft entstehen. Sie ist längst mehr als nur ein Werkzeug – sie ist die Sprache, in der die Mobilität von morgen gedacht wird.

(ID:50637067)