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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Recheneinrichtung für einen Produktentwicklungsprozess eines Kraftfahrzeugbauteils eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm sowie eine elektronische Recheneinrichtung.
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Aus dem Produktentwicklungsprozess für Kraftfahrzeuge ist es insbesondere bekannt, auf Basis von sogenannten CAD-konstruierten Bauteilen den Produktentwicklungsprozess zu steuern. Bei den CAD-Verfahren hat es sich als Nachteil herausgestellt, dass insbesondere keine funktionalen und geometrischen Anforderungen an das Kraftfahrzeugbauteil berücksichtigt werden können.
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Die
EP 3 101 566 A1 offenbart ein Verfahren zum Überprüfen der Baubarkeit eines virtuellen Prototyps, umfassend ein automatisches Ermitteln von möglichen Problemstellen, welche beim Zusammenfügen des virtuellen Prototyps aus virtuellen Bauteilen auftreten können und vorgegebenen konstruktiven, physikalischen und/oder ästhetischen Anforderungen nicht genügen. Das Verfahren umfasst ein durch ein Rechnersystem assistiertes Bewerten mindestens einer der möglichen Problemstellen als eine kritische oder unkritische Problemstelle in Abhängigkeit von mehreren konstruktiven, physikalischen und/oder ästhetischen Merkmalen der jeweiligen möglichen Problemstelle. Ferner wird eine Vorrichtung zum Überprüfen der Baubarkeit eines virtuellen Prototyps vorgeschlagen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogramm sowie eine elektronische Recheneinrichtung zu schaffen, mittels welchen verbessert ein Produktentwicklungsprozess für ein Kraftfahrzeugbauteil realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogramm sowie durch eine elektronische Recheneinrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Recheneinrichtung für einen Produktentwicklungsprozess eines Kraftfahrzeugbauteils eines Kraftfahrzeugs. Es erfolgt ein Vorgeben eines das Kraftfahrzeugbauteil charakterisierenden Algorithmus des Kraftfahrzeugs, wobei der Algorithmus das Kraftfahrzeugbauteil funktional charakterisiert. Es erfolgt ein Vorgeben eines Parameters für das Kraftfahrzeugbauteil auf Basis einer Nutzereingabe durch einen Nutzer der elektronischen Recheneinrichtung. Es erfolgt ein Simulieren des Kraftfahrzeugbauteils in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Parameter und in Abhängigkeit von dem verwendeten Algorithmus mittels der elektronischen Recheneinrichtung. Es erfolgt ein Bestimmen zumindest einer potentiellen Eigenschaft des Kraftfahrzeugbauteils auf Basis der Simulation. Es erfolgt eine Ausgabe der zumindest einen potentiellen Eigenschaft für den Nutzer an einer Ausgabeeinrichtung der elektronischen Recheneinrichtung.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass funktionale Eigenschaften des Kraftfahrzeugbauteils auf Basis des Algorithmus berücksichtigt werden können. Es ist somit eine Methode zur funktionalen und geometrischen Beschreibung von Baugruppen beziehungsweise dem Kraftfahrzeugbauteil bis hin zur gesamten Maschine beziehungsweise dem Kraftfahrzeug auf Basis von dem Algorithmus beziehungsweise von mehreren Algorithmen vorgeschlagen. Es ist somit vorgeschlagen, dass das Kraftfahrzeugbauteil beziehungsweise größere Umfänge auf Basis des Algorithmus und nicht auf Basis eines CAD-Verfahrens oder auf Papier konstruiert werden, sondern in Form der Algorithmen programmiert werden. Dadurch können verbesserte Lösungen auf Basis der Anforderungen aufgezeigt werden, die mit klassischen Methoden, wie zum Beispiel dem CAD-Verfahren, nicht aufzufinden sind. Eine potentielle Eigenschaft des Kraftfahrzeugbauteils, insbesondere eine sogenannte Lösung des Algorithmus für das Kraftfahrzeugbauteil, wird dem Nutzer vorgeschlagen, welcher dann beispielsweise auf Basis der vorgeschlagenen Lösung diese auswählen kann. Insbesondere ist auf Basis des vorgeschlagenen Verfahrens eine aufwendige Absicherung virtuell und in Hardware nicht mehr erforderlich, da mittels des Algorithmus die Funktion sichergestellt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Nachfolgenden für ein Kraftfahrzeugbauteil beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass auch andere Bauteile, welche nicht Teil eines Kraftfahrzeugs sind, hierunter verstanden werden können. Somit kann bei beliebigen Produktentwicklungsprozessen dieses Verfahren angewendet werden. Das Kraftfahrzeugbauteil ist somit keinesfalls abschließend zu betrachten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird von dem Algorithmus zumindest eine geometrische Anforderung des Kraftfahrzeugbauteils als funktionaler Charakter des Kraftfahrzeugbauteils berücksichtigt. Insbesondere können somit auch herstellertechnische Anforderungen berücksichtigt werden. Dadurch ist es ermöglicht, dass funktional das Kraftfahrzeugbauteil innerhalb des Algorithmus beschrieben werden kann. Somit kann verbessert der Produktentwicklungsprozess realisiert werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn von dem Algorithmus als geometrische Anforderung eine Entformungsschräge und/oder eine Werkzeugtrennung und/oder eine Oberflächengestaltung und/oder ein Design des Kraftfahrzeugbauteils als funktionaler Charakter des Kraftfahrzeugbauteils berücksichtigt wird. Dadurch ist es ermöglicht, dass sowohl geometrische als auch herstellertechnische Anforderungen berücksichtigt werden können. Dadurch kann der Algorithmus funktional das Kraftfahrzeugbauteil beschreiben. Insbesondere kann dadurch sehr detailliert das Kraftfahrzeugbauteil auf Basis des Algorithmus beschrieben werden. Somit kann präzise und zuverlässig der Produktentwicklungsprozess für das Kraftfahrzeugbauteil durchgeführt werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn von dem Algorithmus zumindest eine Steifigkeit und/oder eine Festigkeit und/oder eine Eigenfrequenz des Kraftfahrzeugbauteils als funktionaler Charakter des Kraftfahrzeugbauteils berücksichtigt wird. Ferner können auch simulative Anforderungen ebenfalls mit in den Algorithmus integriert werden. Dadurch kann hochpräzise das Kraftfahrzeugbauteil innerhalb des Algorithmus beschrieben werden. Auf Basis des Algorithmus kann dann wiederum hochpräzise der Produktentwicklungsprozess für das Kraftfahrzeugbauteil durchgeführt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird als Parameter eine Priorisierung eines funktionalen Charakters des Kraftfahrzeugbauteils vorgegeben. Beispielsweise kann durch eine Nutzereingabe durch den Nutzer die Priorisierung durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Nutzer die Steifigkeit des Kraftfahrzeugbauteils priorisieren, wobei dann wiederum in Abhängigkeit dieser priorisierten Steifigkeit die weiteren Eigenschaften des Kraftfahrzeugbauteils auf Basis des Algorithmus bestimmt werden. Es kann dann insbesondere eine Vielzahl von unterschiedlichen Lösungen, welche zumindest die vorgegebene Steifigkeit aufweisen, dem Nutzer vorgeschlagen werden, welcher dann wiederum aus der Vielzahl von Lösungen eine auswählen kann. Dadurch kann mittels des Algorithmus hochfunktional der Produktentwicklungsprozess des Kraftfahrzeugbauteils durchgeführt werden.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn ein computerimplementierter Arbeitsablauf des Kraftfahrzeugbauteils bei dem Algorithmus berücksichtigt wird. Der computerimplementierte Arbeitsablauf kann insbesondere auch als Workflow bezeichnet werden. Sollten beispielsweise Bauteile, Baugruppen oder Maschinen nicht durch einen Algorithmus alleine beschrieben werden können, so kann dies durch den Workflow definiert werden. Der Workflow berücksichtigt den sinnvollen Ablauf von Simulationen und der Verarbeitung deren Ergebnisse in dem Algorithmus. Dabei lässt sich dieser Workflow beliebig, je nach Anforderung und neuen Werkzeugen, insbesondere Tools, erweitern und weitere Algorithmen anbinden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird eine Vielzahl von potentiellen Eigenschaften dem Nutzer zur Auswahl auf der Ausgabeeinrichtung ausgegeben. Insbesondere kann somit vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Lösungen, welche den potentiellen Eigenschaften entspricht, dem Nutzer auf der Ausgabeeinrichtung angezeigt werden kann. Der Nutzer kann dann wiederum aus der Vielzahl der potentiellen Eigenschaften eine davon wählen. Insbesondere weisen die potentiellen Eigenschaften zumindest den vorgegebenen Parameter auf. Somit werden mehrere Lösungsvorschläge dem Nutzer präsentiert, welche dann wiederum durch den Nutzer ausgewählt werden können. Beispielsweise kann als Ausgabeeinrichtung eine Anzeigeeinrichtung bereitgestellt werden, sodass das Kraftfahrzeugbauteil optisch beschrieben durch den Algorithmus für den Nutzer angezeigt werden kann. Ebenfalls können auf der Anzeigeeinrichtung weitere Informationen wie beispielsweise die Steifigkeit oder weitere Eigenschaften des Kraftfahrzeugbauteils dann angezeigt werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass auf der Anzeigeeinrichtung der vorgegebene Parameter manuell eingestellt werden kann. Insbesondere erfolgt dann die Berechnung in Echtzeit, sodass Veränderungen des Parameters direkt auf der Anzeigeeinrichtung für den Nutzer angezeigt werden können. Somit kann hochintuitiv und präzise der Produktentwicklungsprozess für das Kraftfahrzeugbauteil realisiert werden.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn nach einer Auswahl der potentiellen Eigenschaft von dem Nutzer ein weiterer Parameter vorgegeben wird und in Abhängigkeit des Parameters, des weiteren Parameters und des Algorithmus zumindest eine potentielle weitere Eigenschaft des Kraftfahrzeugbauteils bestimmt wird. Mit anderen Worten kann die Lösung dem Nutzer auf der Ausgabeeinrichtung angezeigt werden. Der Nutzer kann dann aus der einen oder den mehreren Lösungen auswählen und anhand von weiteren Regeln, insbesondere dem weiteren Parameter, Anpassungen vornehmen. Zum Beispiel kann eine Gewichtung jeweiliger Anforderungen zueinander angepasst werden. Es erfolgt dann eine weitere Iteration, sodass nach wenigen Iterationen das Kraftfahrzeugbauteil entwickelt werden kann. Eine aufwendige Absicherung virtuell und in Hardware ist somit nicht mehr erforderlich, da die Algorithmen die Funktion sicherstellen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit Programmmittel, welche eine elektronische Recheneinrichtung dazu veranlassen, wenn das Computerprogramm auf der elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet wird, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Recheneinrichtung mit einem Computerprogramm nach dem vorhergehenden Aspekt und mit einer Ausgabeeinrichtung, wobei die elektronische Recheneinrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels der elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert
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Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung.
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Die Figur zeigt in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung 10 mit einem Computerprogramm und mit einer Ausgabeeinrichtung 12. Beim Verfahren zum Betreiben der elektronischen Recheneinrichtung 10 für einen Produktentwicklungsprozess 14 eines Kraftfahrzeugbauteils eines Kraftfahrzeugs wird ein das Kraftfahrzeugbauteil charakterisierender Algorithmus 16 des Kraftfahrzeugbauteils vorgegeben, wobei der Algorithmus 16 das Kraftfahrzeugbauteil funktional beschreibt.
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Es erfolgt ein Vorgeben eines Parameters 18 für das Kraftfahrzeugbauteil auf Basis einer Nutzereingabe durch einen Nutzer der elektronischen Recheneinrichtung 10. Es erfolgt ein Simulieren des Kraftfahrzeugbauteils in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Parameter 18 und in Abhängigkeit von dem verwendeten Algorithmus 16 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 10. Es erfolgt ein Bestimmen zumindest einer potentiellen Eigenschaft 20, 22, 24 des Kraftfahrzeugbauteils auf Basis der Simulation. Es erfolgt eine Ausgabe der zumindest einen potentiellen Eigenschaft 20, 22, 24 für den Nutzer an der Ausgabeeinrichtung 12 der elektronischen Recheneinrichtung 10.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insbesondere drei potentielle Eigenschaften 20, 22, 24 aufgezeigt. Insbesondere ist somit eine erste potentielle Eigenschaft 20, eine zweite potentielle Eigenschaft 22 und eine dritte potentielle Eigenschaft 24 aufgezeigt. Die potentiellen Eigenschaften 20, 22, 24 können auch als Lösungen des Algorithmus 16 bezeichnet werden.
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Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass von dem Algorithmus 16 zumindest eine geometrische Anforderung 26 des Kraftfahrzeugbauteils als funktionaler Charakter des Kraftfahrzeugbauteils berücksichtigt wird. Insbesondere kann von dem Algorithmus 16 als geometrische Anforderung 26 eine Entformungsschräge und/oder eine Werkzeugtrennung und/oder eine Oberflächengestaltung und/oder ein Design des Kraftfahrzeugbauteils als funktionaler Charakter des Kraftfahrzeugbauteils berücksichtigt werden.
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Ferner kann beispielsweise als weitere Funktion 28 des Algorithmus 16 von dem Algorithmus 16 zumindest eine Steifigkeit und/oder eine Festigkeit und/oder eine Eigenfrequenz des Kraftfahrzeugbauteils als funktionaler Charakter des Kraftfahrzeugbauteils berücksichtigt werden.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass beispielsweise Gesetzesvorgaben 30, Kosten 32 oder beispielsweise ein Gewicht 34 mit vom Algorithmus 16 berücksichtigt werden. Ferner können weitere Funktionen sowie Herstellungszeiten mit berücksichtigt werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass als Parameter 18 eine Priorisierung eines funktionalen Charakters des Kraftfahrzeugbauteils vorgegeben wird. Insbesondere wird die Priorisierung durch den Nutzer vorgegeben.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein computerimplementierter Arbeitsablauf 38, welcher auch als Workflow bezeichnet werden kann, des Kraftfahrzeugbauteils bei dem Algorithmus 16 berücksichtigt wird.
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Des Weiteren, wie in der Figur gezeigt, kann eine Vielzahl von potentiellen Eigenschaften 20, 22, 24 dem Nutzer zur Auswahl auf der Ausgabeeinrichtung 12 ausgegeben werden. Beispielsweise kann dann nach einer Auswahl einer der potentiellen Eigenschaften 20, 22, 24 von dem Nutzer ein weiterer Parameter 36 vorgegeben werden und in Abhängigkeit des Parameters, des weiteren Parameters 36 und des Algorithmus 16 zumindest eine potentielle weitere Eigenschaft des Kraftfahrzeugbauteils bestimmt wird.
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Insgesamt zeigt somit die Erfindung eine Methode zur funktionalen und geometrischen Beschreibung von Baugruppen und Bauteilen, insbesondere für ein Kraftfahrzeugbauteil, bis hin zur gesamten Maschine beziehungsweise Kraftfahrzeugen auf Basis von zumindest dem Algorithmus 16 beziehungsweise auf Basis von einer Vielzahl von Algorithmen. Das Kraftfahrzeugbauteil und größere Umfänge werden nach dieser Methode nicht mehr klassisch im CAD-Verfahren konstruiert, sondern in Form von dem Algorithmus 16 programmiert. Dieser Algorithmus 16 berücksichtigt alle Anforderungen, beispielsweise geometrische sowie herstellertechnische Anforderungen wie beispielsweise Entformschrägen, Werkzeugtrennen, Oberflächengestaltung und Design. Weitere funktionale Anforderungen wie Steifigkeit, Festigkeit, Eigenfrequenz sowie weitere simulative Anforderungen werden ebenfalls integriert. Die Anforderungen werden im Algorithmus 16 zueinander priorisiert. So kann der Nutzer Einfluss auf den Produktentwicklungsprozess 14 ausüben. Bauteile, Baugruppen und Maschinen, die sich nicht durch einen Algorithmus 16 alleine beschreiben lassen, werden durch einen Workflow definiert. Der Workflow berücksichtigt den sinnvollen Ablauf von Simulationen und der Vorbereitung deren Ergebnisse im Algorithmus 16. Dabei lässt sich dieser Workflow beliebig, je nach Anforderungen und neuen Tools, erweitern und weitere Algorithmen anbinden.
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Der erfindungsgemäße Gedanke wird nun anhand eines Außenspiegels als Beispiel des Kraftfahrzeugbauteils beschrieben. Dem Außenspiegel wird auf Basis vom Algorithmus 16 ein Bauraum vorgegeben. Daneben ist die gesetzliche Spiegelfläche in Größe, Position und Winkel in dem Algorithmus 16 beschrieben. Hinzu kommt der Drehpunkt für den Pendelschlag und zum Beispiel die Dreipunktanbindung an einer Kraftfahrzeugtür. Zusätzlich wird die Eigenfrequenz mit ca. 65 Hertz und einer Designskizze vorgegeben und im Algorithmus 16 umgesetzt. Auf Basis dieser Anforderungen startet der Workflow des Modells und berechnet die ideale Bauteilform unter der weiteren Vorgabe so leicht wie möglich in der Struktur mit möglichst geringem Cx-Wert im Kraftfahrzeug. Im Workflow werden Simulationstools, wie beispielsweise CFD, Topologie- und Formoptimierung multiphysikalisch gestartet und deren Ergebnisse im Algorithmus 16 berücksichtigt. Die Ergebnisse werden dem Nutzer aufgezeigt. Der Nutzer kann aus einer oder mehreren Lösungen auswählen und anhand von Regeln Anpassungen vornehmen. Zum Beispiel kann eine Gewichtung der Anforderungen zueinander angepasst werden. Eine weitere Iteration startet. Nach wenigen Iterationen ist das Kraftfahrzeugbauteil entwickelt. Eine aufwendige Absicherung virtuell und in Hardware ist nicht erforderlich, da der Algorithmus 16 die Funktion sicherstellt.
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Insgesamt zeigt die Erfindung eine generative und algorithmische Entwicklungsmethode.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektronische Recheneinrichtung
- 12
- Ausgabeeinrichtung
- 14
- Produktentwicklungsprozess
- 16
- Algorithmus
- 18
- Parameter
- 20
- erste potentielle Eigenschaft
- 22
- zweite potentielle Eigenschaft
- 24
- dritte potentielle Eigenschaft
- 26
- geometrische Anforderung
- 28
- weitere Funktion
- 30
- Gesetzesvorgaben
- 32
- Kosten
- 34
- Gewicht
- 36
- weiterer Parameter
- 38
- computerimplementierter Arbeitsablauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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