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Die Erfindung betrifft ein Simulationsverfahren, ein Datenverarbeitungssystem und ein Computerprogramm.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
EP 1 741 012 B1 beschrieben, ein Verfahren zur Bestimmung von Prozess-Operationen zur Beschreibung von Umformprozessen an einem Umformteil mittels eines computergestützten Designsystems bekannt. Es werden Geometriemodelle zur computertechnischen Beschreibung einer Geometrie des Umformteiles in einem Zielzustand definiert. Des Weiteren werden mehrere Geometrie-Operatoren definiert, wobei ein Geometrie-Operator eine Geometrie eines Bereiches eines ersten Geometriemodells mit einer Geometrie eines Bereiches eines zweiten Geometriemodells assoziiert und einen Übergang von einer der beiden assoziierten Geometrien zu der anderen beschreibt. Zudem werden mehrere Gruppen von jeweils mindestens einem Geometrie-Operator definiert, wobei jede der Gruppen jeweils mit einer Prozess-Operation assoziiert ist.
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In der
EP 2 463 792 B1 wird ein Verfahren zum Anzeigen von Simulationsparametern einer Metallblechformung eines Programms für die numerische Simulation von Metallblechformungsprozessen beschrieben. Das Verfahren wird durch einen Prozessor eines Computersystems mithilfe eines Simulationsprogramms ausgeführt. Die numerische Simulation und weitere Aspekte des Ablaufs des Simulationsprogramms werden durch einen Satz von Simulationsparametern der Metallblechformung gesteuert. Das Verfahren umfasst zum Anzeigen der Simulationsparameter der Metallblechformung die Schritte:
- - Aufbewahren in einem Computerspeicher eines Satzes von aktiven Werten der Parameter, die den Ablauf des Simulationsprogramms steuern;
- - Aufbewahren in dem Computerspeicher eines Datensatzes, der Standardwerte der Parameter definiert, die als Referenz verwendet werden;
- - Aufbewahren in dem Computerspeicher eines Satzes von Typenkennzeichnungen, die für jeden der Parameter anzeigen, ob der Parameter vom Typ „Standard“ oder „Nichtstandard“ ist;
- - Aufbewahren in dem Computerspeicher von Daten, die eine oder mehrere Anzeigegruppen repräsentieren, wobei jeder Anzeigegruppe ein oder mehrere Parameter oder weitere Anzeigegruppen zugeordnet sind;
- - durch den Prozessor, Ermitteln für jeden der Parameter eines Zustands der Parameter, wobei der Zustand entweder „konform“ oder „nichtkonform“ ist, wobei der Zustand dann und nur dann „nichtkonform“ ist, wenn der Parameter vom Typ „Standard“ ist und dann und nur dann, wenn der aktive Wert des Parameters nicht gleich einem Standardwert des Parameters ist, wie er von den einen Datensatz definierenden Standardwerten für die Parameter definiert wird;
- - durch den Prozessor, Ermitteln für jede von einer oder mehreren Anzeigegruppen des Zustands der Anzeigegruppe, wobei der Zustand dann und nur dann „nichtkonform“ ist, wenn der Zustand von mindestens einem der Parameter oder weiterer Anzeigegruppen, die der Anzeigegruppe zugeordnet sind, „nichtkonform“ ist;
- - Anzeigen, auf einer Anzeigevorrichtung des Computersystems in einer grafischen Benutzeroberfläche, mindestens eines von grafischen Benutzeroberflächenelementen, welche die aktiven Werte der Parameter zeigen, und grafischen Benutzeroberflächenelementen, die einer Anzeigegruppe zugeordnet sind; und
- - Anzeigen, auf der Anzeigevorrichtung des Computersystems in der grafischen Benutzeroberfläche für jedes der grafischen Benutzeroberflächenelemente, einer optischen Anzeige des Zustands des entsprechenden Parameters oder der entsprechenden Anzeigegruppe; und
- - durch den Prozessor, Akzeptieren einer Benutzereingabe, die eine Anzeigegruppe anzeigt, und Anzeigen von Parametern und/oder weiteren Anzeigegruppen, die der Anzeigegruppe zugeordnet sind, die durch die Benutzereingabe angezeigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Simulationsverfahrens sowie ein Datenverarbeitungssystem und ein Computerprogramm anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Simulationsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Datenverarbeitungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einem erfindungsgemäßen Simulationsverfahren werden mehrere aufeinanderfolgende Fügeoperationen zum Fügen von Bauteilen und/oder Baugruppen zu einem finalen Zusammenbau simuliert, insbesondere von Fahrzeugkarosseriebauteilen zu einem entsprechenden finalen Zusammenbau. Der finale Zusammenbau kann dabei beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie oder ein Teil einer solchen Fahrzeugkarosserie sein, beispielsweise eine Fahrzeugtür.
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Ein erfindungsgemäßes Datenverarbeitungssystem weist Mittel zur Durchführung des Simulationsverfahrens auf.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm weist Befehle auf, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch das Datenverarbeitungssystem dieses veranlassen, das Simulationsverfahren auszuführen. Das Datenverarbeitungssystem weist somit insbesondere dieses Computerprogramm auf. Des Weiteren weist das Datenverarbeitungssystem insbesondere eine Anzeigeeinheit und mindestens ein Eingabemittel für Eingaben, insbesondere Auswahleingaben, eines Nutzers auf.
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Bei den im Simulationsverfahren verwendeten Bauteilen, Baugruppen und Fügestationen zur Durchführung der simulierten Fügeoperationen handelt es sich insbesondere jeweils um einen so genannten digitalen Zwilling, d. h. ein digitales Modell, des jeweiligen realen oder für die Realität geplanten Bauteils bzw. der jeweiligen realen oder für die Realität geplanten Baugruppe bzw. der jeweiligen realen oder für die Realität geplanten Fügestation. Das jeweilige Bauteil bzw. die jeweilige Baugruppe bzw. die jeweilige Fügestation kann, muss jedoch nicht zwingend, bereits in der Realität vorhanden sein. Beispielsweise können auch nur Daten des jeweiligen Bauteils bzw. der jeweiligen Baugruppe bzw. der jeweiligen Fügestation digital vorliegen, insbesondere in Form von CAD-Daten, geometrischen Koordinatenpunkte und/oder geometrisch definierten Kurven. Das Simulationsverfahren ist somit insbesondere ein vollständig digitales Verfahren, d. h. ein Verfahren, welches ausschließlich und vollständig mittels des Datenverarbeitungssystems durchgeführt wird. Für das Simulationsverfahren werden somit insbesondere keine realen Bauteile, Baugruppen und Fügstationen verwendet und keine realen Fügeoperationen durchgeführt.
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Das erfindungsgemäße Simulationsverfahren umfasst einen verketteten Aufbau, d. h. eine miteinander verknüpfte Struktur, einer Abfolge von modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen. Dadurch wird es ermöglicht, einen aus einer jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierenden geometrischen Zustand und optional einen aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierenden physikalischen Zustand einer Baugruppe in einer Abfolge von simulierten Fügeoperationen zu verwenden. Der physikalische Zustand der Baugruppe umfasst insbesondere einen Zustand resultierender Spannungen, Dehnungen und Dickenverteilung in der Baugruppe.
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Der verkettete Aufbau der Abfolge der modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen wird vorteilhafterweise grafisch dargestellt, d. h. insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems dargestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bauteile jeweils bauteilspezifisch eingefärbt dargestellt sind, d. h. jedes der Bauteile wird mit einer eigenen ihm zugeordneten Farbe eingefärbt dargestellt. Dadurch sind die miteinander gefügten Bauteile auch nach dem Fügen auf einfache Weise identifizierbar. Beispielsweise wird es dadurch ermöglicht, einzelne Bauteile zu selektieren und Änderungen am jeweiligen Bauteil vorzunehmen, zum Beispiel um Abweichungen einer Maßhaltigkeit, welche aus einer jeweiligen Fügeoperation resultieren und welche beispielsweise durch eine im Folgenden noch beschriebene Falschfarbendarstellung angezeigt werden können, zu vermeiden. Eine Zuordnung von Abweichungen der Maßhaltigkeit aus der Falschfarbendarstellung zu den einzelnen Bauteilen ist beispielsweise über eine entsprechende Auswahl in einer Baumstruktur möglich, in welcher die einzelnen Fügeoperationen dargestellt sind.
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Um die Maßhaltigkeit zu verbessern, wird beispielsweise eine Anpassung der Geometrie eines oder mehrerer oder aller Bauteile der Baugruppe vorgenommen. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass am jeweiligen Bauteil geometrische Überbiegungen, auf Basis der Abweichungen des Simulationsergebnisses von der Sollgeometrie des Bauteils, vorgenommen werden. Beispielsweise kann auch eine Überbiegung von Bauteilen ohne einen Abgleich mit einem Simulationsergebnis erfolgen.
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Alternativ oder zusätzlich zu Änderungen am jeweiligen Bauteil können beispielsweise auch Änderungen an der jeweiligen Fügeoperation und/oder an der jeweiligen Fügestation vorgenommen werden, um die Maßhaltigkeit zu verbessern.
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Beispielsweise kann zusätzlich eine Beschreibung in Textform der Bauteile und/oder Baugruppen und/oder Fügeoperationen und/oder Fügestationen zu deren Durchführung vorgesehen sein und auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems dargestellt werden, insbesondere im dargestellten verketteten Aufbau der Abfolge der modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen.
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Wie bereits erwähnt, wird es durch das Simulationsverfahren ermöglicht, den aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierenden geometrischen und optional physikalischen Zustand der Baugruppe in der Abfolge von simulierten Fügeoperationen zu verwenden. Es kann somit in einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens vorgesehen sein, dass der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierende geometrische Zustand und optional zusätzlich resultierende Werte des physikalischen Zustands, beispielsweise Spannungen und Dehnungen und beispielsweise auch eine Dickenverteilung, der Baugruppe zu einer nachfolgenden simulierten Fügeoperation, an welcher diese Baugruppe beteiligt ist, und somit zu einer diese nachfolgende simulierte Fügeoperation durchführenden Fügestation, übernommen werden.
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In einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens ist vorgesehen, dass durch den Nutzer, insbesondere durch eine Auswahleingabe des jeweiligen Nutzers in das Datenverarbeitungssystem, verschiedene Zustände der zu fügenden Bauteile und/oder Baugruppen für die Simulation der jeweiligen Fügeoperation ausgewählt werden können. Als Zustände können beispielsweise der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierende geometrische Zustand und optional zusätzlich resultierende Spannungen und Dehnungen und beispielsweise auch die Dickenverteilung der Baugruppe oder ein mittels CAD (computer-aided design = rechnerunterstütztes Konstruieren) geplanter Sollzustand der Baugruppe oder ein geometrisch modifizierter Zustand der Baugruppe, beispielsweise zur Kompensation eines durch eine oder mehrere Fügeoperation verursachten Verzugs der Baugruppe, ausgewählt werden.
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Somit kann dort beispielsweise ausgewählt werden, dass, wie beschrieben, der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierende geometrische Zustand und optional zusätzlich resultierende Spannungen und Dehnungen und beispielsweise auch die Dickenverteilung der Baugruppe zu einer nachfolgenden simulierten Fügeoperation, an welcher diese Baugruppe beteiligt ist, und somit zu einer diese nachfolgende simulierte Fügeoperation durchführenden Fügestation, übernommen werden, oder dass alternativ der mittels CAD geplante Sollzustand der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierenden Baugruppe zu einer nachfolgenden simulierten Fügeoperation, an welcher diese Baugruppe beteiligt ist, und somit zu einer diese nachfolgende simulierte Fügeoperation durchführenden Fügestation, übernommen wird oder dass alternativ der geometrisch modifizierte Zustand der Baugruppe zu einer nachfolgenden simulierten Fügeoperation, an welcher diese Baugruppe beteiligt ist, und somit zu einer diese nachfolgende simulierte Fügeoperation durchführenden Fügestation, übernommen wird. Somit kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Simulationsergebnisse der vorhergehenden Fügeoperation für die nachfolgende Fügeoperation nicht berücksichtigt werden oder beispielsweise vollständig oder teilweise geometrisch modifiziert, insbesondere korrigiert, werden. Beispielsweise wird dadurch ein Vergleich von Auswirkungen nur der jeweiligen simulierten Fügeoperation mit Auswirkungen aller zur Herstellung der Baugruppe bereits erfolgten simulierten Fügeoperation und mit Auswirkungen von vorgenommenen geometrischen Modifikationen, beispielsweise zur Kompensation des durch eine oder mehrere Fügeoperation verursachten Verzugs, ermöglicht.
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In dem Simulationsverfahren kann somit vorgesehen sein, dass jede der Fügeoperationen simuliert wird, wobei jedoch nicht zwingend der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierende geometrische und/oder physikalische Zustand der Baugruppe in der Abfolge von simulierten Fügeoperationen verwendet werden muss, sondern es kann, wie oben beschrieben, beispielsweise auch ein anderer Zustand der Baugruppe verwendet werden. Alternativ kann natürlich vorgesehen sein, dass der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierende geometrische und/oder physikalische Zustand der Baugruppe in der Abfolge von simulierten Fügeoperationen verwendet wird. Dies ist insbesondere abhängig von der jeweils getätigten Auswahleingabe des Nutzers in das Datenverarbeitungssystem.
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In einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens ist vorgesehen, dass Bauteile und/oder Baugruppen und/oder zu simulierende Fügeoperation und/oder Fügestationen vorgegeben werden, insbesondere der Datenverarbeitungseinheit vorgegeben werden, insbesondere mittels einer Textdatei vorgegeben werden, insbesondere vom Nutzer vorgegeben werden, und der hierfür erforderliche verkettete Aufbau der Abfolge der Fügeoperationen, insbesondere umfassend die hierfür erforderlichen Bauteile und/oder Baugruppen und/oder Fügestationen, automatisch erstellt wird. Es erfolgt somit insbesondere eine automatisierte Baumerstellung und Generierung von Knoten-, Element- und Bauteilnummern-Bereichen sowie einer Nomenklatur der digital modellierten Bauteile und Baugruppen und zur Definition einer Lage der Bauteile und/oder Baugruppen in den Fügestationen.
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Mittels des Simulationsverfahrens wird insbesondere eine direkte Verknüpfung zwischen modellierten, insbesondere simulierten, Fügestationen und deren modellierten, insbesondere simulierten, Fügeoperationen mit den ausgewerteten Simulationsergebnissen hergestellt, insbesondere basierend auf Knotenidentifikationsnummern und deren geometrischen Positionen. In einer möglichen Ausführungsform werden die ausgewerteten Ergebnisse in der grafischen Darstellung des verketteten Aufbaus der Abfolge der modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen angezeigt, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems. Mittels der Knotenidentifikationsnummern können Knotenpunkte identifiziert werden.
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Zur Auswertung von Ergebnissen der simulierten Fügeoperationen an den Bauteilen und/oder Baugruppen wird beispielsweise ein farbiges Konturdiagramm des jeweiligen Bauteils bzw. der jeweiligen Baugruppe erzeugt und vorteilhafterweise angezeigt, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems, insbesondere in der grafischen Darstellung des verketteten Aufbaus der Abfolge der modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen, d. h. insbesondere der jeweiligen modellierten, insbesondere simulierten, Fügeoperation zugeordnet. Solche farbigen Konturdiagramme werden auch als oben bereits erwähnte Falschfarbendarstellung bezeichnet.
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Die farbliche Darstellung ist insbesondere eine visuell schnell erfassbare Darstellung von Abweichungen einer Maßhaltigkeit von vorgegebenen Werten, beispielsweise von einem mittels CAD geplanten Sollzustand oder einem anderen Baugruppenzustand oder Bauteilzustand. Dabei sind verschiedenen Abweichungshöhen verschiedene Farben zugeordnet, so dass anhand des farbigen Konturdiagramms sofort eine jeweilige Ausprägung der Abweichung ersichtlich ist.
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In einer mögliche Ausführungsform kann beispielsweise vorgesehen sein, dass durch den Nutzer, insbesondere durch eine Auswahleingabe des jeweiligen Nutzers in das Datenverarbeitungssystem, ein jeweiliger Zustand ausgewählt wird, mit dem der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierende Bauteilzustand und/oder Baugruppenzustand verglichen werden soll, wobei das Ergebnis dieses Vergleichs insbesondere als farbiges Konturdiagramm dargestellt wird, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems. Auswählbar sind dabei beispielsweise mindestens der mittels CAD geplante Sollzustand und/oder mindestens ein anderer Baugruppenzustand und/oder Bauteilzustand.
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In einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zur jeweiligen Fügeoperationen die Baugruppe und/oder die Bauteile und/oder Teile der Fügestation, in der die jeweilige Fügeoperation ausgeführt wird, und/oder das farbige Konturdiagramm dargestellt wird, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems. Insbesondere wird durch den Nutzer, insbesondere durch eine Auswahleingabe des jeweiligen Nutzers in das Datenverarbeitungssystem, die jeweilige Darstellung ausgewählt.
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In einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Ablauf der jeweiligen simulierten Fügeoperationen dargestellt wird, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems. Beispielweise wird durch den Nutzer, insbesondere durch eine Auswahleingabe des jeweiligen Nutzers in das Datenverarbeitungssystem, die Anzeige des Ablaufs der jeweiligen simulierten Fügeoperationen aktiviert.
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Das Simulationsverfahren ermöglicht insbesondere eine Abbildung, Prognose und Optimierung der Maßhaltigkeit gefügter Baugruppen, beispielsweise Karosseriebauteilgruppen, zum Beispiel einer Motorhaube, einer Fahrzeugtür oder eines Kotflügels, durch einen digitalen Zwilling, d. h. durch ein digitales Modell der jeweiligen gefügten Baugruppe.
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Das Simulationsverfahren ermöglicht insbesondere eine Vorhersage und Beeinflussung der Maßhaltigkeit gefügter Baugruppen, beispielsweise Karosseriebauteilgruppen, zum Beispiel Motorhaube, Fahrzeugtür oder Kotflügel durch einen so genannten digitalen Zwilling, d. h. ein digitales Modell, bevor eine erste Hardware, d. h. eine erste reale Baugruppe, angefertigt wird. Mittels des Simulationsverfahrens können Maßnahmen, beispielsweise eine Anpassung der Geometrie der zu fügenden Bauteile und/oder einer jeweils verwendeten Fügestation und/oder einer jeweils durchgeführten Fügeoperation, digital untersucht und festgelegt werden. Dies erhöht maßgeblich die Qualität der in Hardware, d. h. in der Realität, gefertigten Baugruppen, beispielsweise Karosseriebauteilgruppen, verkürzt eine für einen Hochlauf der Fügeoperationen benötigte Zeit und reduziert einen Ausschuss an Bauteilen und Baugruppen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Simulationsverfahrens.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Simulationsverfahrens. In diesem Simulationsverfahren werden mehrere aufeinanderfolgende Fügeoperationen SF01 bis SFO5 zum Fügen von Bauteilen B1 bis B8 und/oder Baugruppen BG1 bis BG5 zu einem finalen Zusammenbau simuliert, insbesondere von Fahrzeugkarosseriebauteilen zu einem entsprechenden finalen Zusammenbau. Der finale Zusammenbau kann dabei beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie oder ein Teil einer solchen Fahrzeugkarosserie sein, beispielsweise eine Fahrzeugtür. Im dargestellten Beispiel ist die fünfte Baugruppe BG5 der finale Zusammenbau.
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Das Simulationsverfahren wird insbesondere durchgeführt mittels eines Datenverarbeitungssystems, welches Mittel zur Durchführung des Simulationsverfahrens aufweist. Insbesondere ist ein Computerprogramm vorgesehen, welches Befehle aufweist, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch das Datenverarbeitungssystem dieses veranlassen, das Simulationsverfahren auszuführen. Insbesondere weist das Datenverarbeitungssystem dieses Computerprogramm auf und führt es aus. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass, insbesondere für eine Berechnung, ein externer FE-Solver (FE = Finite Elemente) verwendet wird, wobei dieser FE-Solver aufgerufen und angewiesen wird, die Berechnung durchzuführen.
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Bei den im Simulationsverfahren verwendeten Bauteilen B1 bis B8, Baugruppen BG1 bis BG5 und Fügestationen zur Durchführung der simulierten Fügeoperationen SF01 bis SFO5 handelt es sich jeweils um einen so genannten digitalen Zwilling, d. h. ein digitales Modell, des jeweiligen realen oder für die Realität geplanten Bauteils bzw. der jeweiligen realen oder für die Realität geplanten Baugruppe bzw. der jeweiligen realen oder für die Realität geplanten Fügestation. Das Simulationsverfahren ist somit ein vollständig digitales Verfahren, d. h. ein Verfahren, welches ausschließlich und vollständig mittels des Datenverarbeitungssystems durchgeführt wird. Für das Simulationsverfahren werden somit keine realen Bauteile, Baugruppen und Fügstationen verwendet und keine realen Fügeoperationen durchgeführt.
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Im dargestellten Beispiel gemäß 1 werden in einer ersten simulierten Fügeoperation SFO1 ein erstes Bauteil B1 und ein zweites Bauteil B2 zu einer ersten Baugruppe BG1 gefügt. In einer nachfolgenden zweiten simulierten Fügeoperation SFO2 wird die erste Baugruppe BG1, ein drittes Bauteil B3 und ein viertes Bauteil B4 zu einer zweiten Baugruppe BG2 gefügt. Des Weiteren werden in einer dritten simulierten Fügeoperation SFO3 ein fünftes Bauteil B5 und ein sechstes Bauteil B6 zu einer dritten Baugruppe BG3 gefügt. In einer auf die zweite Fügeoperation SFO2und dritte Fügeoperation SF03 folgenden vierten Fügeoperation SFO4 werden die zweite Baugruppe BG2 und die dritte Baugruppe BG3 zu einer vierten Baugruppe BG4 gefügt. In einer nachfolgenden fünften simulierten Fügeoperation SFO5 wird die vierte Baugruppe BG4, ein siebtes Bauteil B7 und ein achtes Bauteil B8 zu einer fünften Baugruppe BG5, dem finalen Zusammenbau, gefügt. Das Simulationsverfahren ermöglicht es beispielsweise auch, zu einem späteren Zeitpunkt noch eine oder mehrere Fügeoperationen und entsprechende Fügestationen hinzuzufügen, so dass dieser ursprüngliche finale Zusammenbau, im dargestellten Beispiel die fünfte Baugruppe BG5, dann mit weiteren Bauteilen und/oder Baugruppen zu einem weiteren finalen Zusammenbau gefügt werden kann.
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Die in 1 dargestellte jeweilige Anzahl an Bauteilen B1 bis B8, Baugruppen BG1 bis BG5 und Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 ist jeweils nur eine beispielhafte Anzahl. In anderen Beispielen sind entsprechend auch jeweils mehr oder weniger Bauteile B1 bis B8, Baugruppen BG1 bis BG5 und Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 möglich.
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Das Simulationsverfahren umfasst somit einen verketteten Aufbau, d. h. eine miteinander verknüpfte Struktur, einer Abfolge von modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen SFO1 bis SFO5. Dadurch wird es ermöglicht, einen aus einer jeweiligen simulierten Fügeoperation SFO1 bis SFO5 resultierenden geometrischen Zustand und optional einen aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation resultierenden physikalischen Zustand einer Baugruppe BG1 bis BG5 in einer Abfolge von simulierten Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 zu verwenden. Der physikalische Zustand der Baugruppe umfasst insbesondere einen Zustand resultierender Spannungen, Dehnungen und Dickenverteilung in der Baugruppe.
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Der verkettete Aufbau der Abfolge der modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 wird vorteilhafterweise grafisch dargestellt, d. h. insbesondere auf einer Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems dargestellt, beispielsweise ähnlich der Darstellung gemäß 1. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bauteile B1 bis B8 jeweils bauteilspezifisch eingefärbt dargestellt sind, d. h. jedes der Bauteile B1 bis B8 wird mit einer eigenen ihm zugeordneten Farbe eingefärbt dargestellt. Dadurch sind die miteinander gefügten Bauteile B1 bis B8 auch nach dem Fügen auf einfache Weise identifizierbar. Beispielsweise wird es dadurch ermöglicht, einzelne Bauteile B1 bis B8 zu selektieren und Änderungen am jeweiligen Bauteil B1 bis B8 vorzunehmen, zum Beispiel um Abweichungen einer Maßhaltigkeit, welche aus einer jeweiligen Fügeoperation SFO1 bis SFO5 resultieren und welche beispielsweise durch eine im Folgenden noch beschriebene Falschfarbendarstellung angezeigt werden können, zu vermeiden. Eine Zuordnung von Abweichungen der Maßhaltigkeit aus der Falschfarbendarstellung zu den einzelnen Bauteilen B1 bis B8 ist beispielsweise über eine entsprechende Auswahl in einer Baumstruktur möglich, in welcher die einzelnen Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 dargestellt sind.
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Um die Maßhaltigkeit zu verbessern, wird beispielsweise eine Anpassung der Geometrie eines oder mehrerer oder aller Bauteile B1 bis B8 der Baugruppe BG1 bis BG5 vorgenommen. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass am jeweiligen Bauteil B1 bis B8 geometrische Überbiegungen, auf Basis der Abweichungen des Simulationsergebnisses von der Sollgeometrie des Bauteils B1 bis B8, vorgenommen werden. Beispielsweise kann auch eine Überbiegung von Bauteilen B1 bis B8 ohne einen Abgleich mit einem Simulationsergebnis erfolgen.
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Alternativ oder zusätzlich zu Änderungen am jeweiligen Bauteil B1 bis B8 können beispielsweise auch Änderungen an der jeweiligen Fügeoperation SFO1 bis SFO5 und/oder an der jeweiligen Fügestation vorgenommen werden, um die Maßhaltigkeit zu verbessern.
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Beispielsweise kann zusätzlich eine Beschreibung in Textform der Bauteile B1 bis B8 und/oder Baugruppen BG1 bis BG5 und/oder Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 und/oder Fügestationen zu deren Durchführung vorgesehen sein und auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems dargestellt werden, insbesondere im dargestellten verketteten Aufbau der Abfolge der modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen SFO1 bis SF05.
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Wie bereits erwähnt, wird es durch das Simulationsverfahren ermöglicht, den aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation SFO1 bis SFO5 resultierenden geometrischen und optional physikalischen Zustand der Baugruppe BG1 bis BG5 in der Abfolge von simulierten Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 zu verwenden. Es kann somit in einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens vorgesehen sein, dass der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation SFO1 bis SFO5 resultierende geometrische Zustand und optional zusätzlich resultierende Werte des physikalischen Zustands, beispielsweise Spannungen und Dehnungen und beispielsweise auch eine Dickenverteilung der Baugruppe BG1 bis BG5 zu einer nachfolgenden simulierten Fügeoperation SF01 bis SFO5, an welcher diese Baugruppe BG1 bis BG5 beteiligt ist, und somit zu einer diese nachfolgende simulierte Fügeoperation SF01 bis SFO5 durchführenden Fügestation, übernommen werden.
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In einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens ist vorgesehen, dass durch einen Nutzer, insbesondere durch eine Auswahleingabe des jeweiligen Nutzers in das Datenverarbeitungssystem, verschiedene Zustände der zu fügenden Bauteile B1 bis B8 und/oder Baugruppen BG1 bis BG5 für die Simulation der jeweiligen Fügeoperation SF01 bis SFO5 ausgewählt werden können. Als Zustände können beispielsweise der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation SFO1 bis SFO5 resultierende geometrische Zustand und optional zusätzlich resultierende Spannungen und Dehnungen und beispielsweise auch die Dickenverteilung der Baugruppe BG1 bis BG5 oder ein mittels CAD geplanter Sollzustand der Baugruppe BG1 bis BG5 oder ein geometrisch modifizierter Zustand der Baugruppe BG1 bis BG5, beispielsweise zur Kompensation eines durch eine oder mehrere Fügeoperation SFO1 bis SFO5 verursachten Verzugs der Baugruppe BG1 bis BG5, ausgewählt werden.
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Somit kann dort beispielsweise ausgewählt werden, dass, wie beschrieben, der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation SFO1 bis SFO5 resultierende geometrische Zustand und optional zusätzlich resultierende Spannungen und Dehnungen und beispielsweise auch die Dickenverteilung der Baugruppe BG1 bis BG5 zu einer nachfolgenden simulierten Fügeoperation SFO1 bis SFO5, an welcher diese Baugruppe BG1 bis BG5 beteiligt ist, und somit zu einer diese nachfolgende simulierte Fügeoperation SFO1 bis SFO5 durchführenden Fügestation, übernommen werden, oder dass alternativ der mittels CAD geplante Sollzustand der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation SF01 bis SFO5 resultierenden Baugruppe BG1 bis BG5 zu einer nachfolgenden simulierten Fügeoperation SFO1 bis SFO5, an welcher diese Baugruppe BG1 bis BG5 beteiligt ist, und somit zu einer diese nachfolgende simulierte Fügeoperation SF01 bis SFO5 durchführenden Fügestation, übernommen wird oder dass alternativ der geometrisch modifizierte Zustand der Baugruppe BG1 bis BG5 zu einer nachfolgenden simulierten Fügeoperation SF01 bis SFO5, an welcher diese Baugruppe BG1 bis BG5 beteiligt ist, und somit zu einer diese nachfolgende simulierte Fügeoperation SF01 bis SFO5 durchführenden Fügestation, übernommen wird. Somit kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Simulationsergebnisse der vorhergehenden Fügeoperation SF01 bis SFO5 für die nachfolgende Fügeoperation SF01 bis SFO5 nicht berücksichtigt werden oder beispielsweise vollständig oder teilweise geometrisch modifiziert, insbesondere korrigiert, werden. Beispielsweise wird dadurch ein Vergleich von Auswirkungen nur der jeweiligen simulierten Fügeoperation SF01 bis SFO5 mit Auswirkungen aller zur Herstellung der Baugruppe BG1 bis BG5 bereits erfolgten simulierten Fügeoperation SF01 bis SFO5 und mit Auswirkungen von vorgenommenen geometrischen Modifikationen, beispielsweise zur Kompensation des durch eine oder mehrere Fügeoperation SFO1 bis SFO5 verursachten Verzugs, ermöglicht.
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In dem Simulationsverfahren kann somit vorgesehen sein, dass jede der Fügeoperationen SF01 bis SFO5 simuliert wird, wobei jedoch nicht zwingend der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation SFO1 bis SFO5 resultierende geometrische und/oder physikalische Zustand der Baugruppe BG1 bis BG5 in der Abfolge von simulierten Fügeoperationen SF01 bis SFO5 verwendet werden muss, sondern es kann, wie oben beschrieben, beispielsweise auch ein anderer Zustand der Baugruppe BG1 bis BG5 verwendet werden.
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In einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens ist vorgesehen, dass Bauteile B1 bis B8 und/oder Baugruppen BG1 bis BG5 und/oder zu simulierende Fügeoperation SFO1 bis SFO5 und/oder Fügestationen vorgegeben werden, insbesondere der Datenverarbeitungseinheit vorgegeben werden, insbesondere mittels einer Textdatei vorgegeben werden, und der hierfür erforderliche verkettete Aufbau der Abfolge der Fügeoperationen SFO1 bis SFO5, insbesondere umfassend die hierfür erforderlichen Bauteile B1 bis B8 und/oder Baugruppen BG1 bis BG5 und/oder Fügestationen, automatisch erstellt wird. Es erfolgt somit insbesondere eine automatisierte Baumerstellung und Generierung von Knoten-, Element- und Bauteilnummern-Bereichen sowie einer Nomenklatur der digital modellierten Bauteile B1 bis B8 und Baugruppen BG1 bis BG5 und zur Definition einer Lage der Bauteile B1 bis B8 und/oder Baugruppen BG1 bis BG5 in den Fügestationen.
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Mittels des Simulationsverfahrens wird insbesondere eine direkte Verknüpfung zwischen modellierten, insbesondere simulierten, Fügestationen und deren modellierten, insbesondere simulierten, Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 mit den ausgewerteten Simulationsergebnissen hergestellt, insbesondere basierend auf Knotenidentifikationsnummern und deren geometrischen Positionen. In einer möglichen Ausführungsform werden die ausgewerteten Ergebnisse in der grafischen Darstellung des verketteten Aufbaus der Abfolge der modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 angezeigt, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems. Mittels der Knotenidentifikationsnummern können Knotenpunkte identifiziert werden.
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Zur Auswertung von Ergebnissen der simulierten Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 an den Bauteilen B1 bis B8 und/oder Baugruppen BG1 bis BG5 werden beispielsweise farbige Konturdiagramme KD des Bauteils B1 bis B8 bzw. der Baugruppe BG1 bis BG5 erzeugt und vorteilhafterweise angezeigt, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems, insbesondere in der grafischen Darstellung des verketteten Aufbaus der Abfolge der modellierten, insbesondere jeweils simulierten, Fügeoperationen SFO1 bis SFO5. Solche farbigen Konturdiagramme KD werden auch als Falschfarbendarstellung bezeichnet. In 1 ist beispielhaft für das Ergebnis der zweiten simulierten Fügeoperation SFO2 ein solches erzeugtes Konturdiagramm KD dargestellt, wobei eine farbliche Darstellung in 1 nicht möglich ist.
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Die farbliche Darstellung ist insbesondere eine visuell schnell erfassbare Darstellung von Abweichungen einer Maßhaltigkeit von vorgegebenen Werten, beispielsweise von einem mittels CAD geplanten Sollzustand oder einem anderen Baugruppenzustand oder Bauteilzustand. Dabei sind verschiedenen Abweichungshöhen verschiedene Farben zugeordnet, so dass anhand des farbigen Konturdiagramms KD sofort eine jeweilige Ausprägung der Abweichung ersichtlich ist. Zur Verdeutlichung sind im Konturdiagramm KD von 1 verschiedene Punkte P eingezeichnet, welche beispielsweise eine besonders große Abweichung der Maßhaltigkeit aufweisen und daher im farbigen Konturdiagramm KD entsprechend farbig auffallend dargestellt wären, beispielsweise in Rot, während Bereiche mit einer korrekten Maßhaltigkeit beispielsweise in Grün dargestellt wären.
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In einer mögliche Ausführungsform kann beispielsweise vorgesehen sein, dass durch den Nutzer, insbesondere durch eine Auswahleingabe des jeweiligen Nutzers in das Datenverarbeitungssystem, ein jeweiliger Zustand ausgewählt wird, mit dem der aus der jeweiligen simulierten Fügeoperation SFO1 bis SFO5 resultierende Bauteilzustand und/oder Baugruppenzustand verglichen werden soll, wobei das Ergebnis dieses Vergleichs insbesondere als farbiges Konturdiagramm KD dargestellt wird, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems. Auswählbar sind dabei beispielsweise mindestens der mittels CAD geplante Sollzustand und/oder mindestens ein anderer Baugruppenzustand und/oder Bauteilzustand.
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In einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zur jeweiligen Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 die Baugruppe BG1 bis BG5 und/oder die Bauteile B1 bis B8 und/oder Teile der Fügestation, in der die jeweilige Fügeoperation SF01 bis SFO5 ausgeführt wird, und/oder das farbige Konturdiagramm KD dargestellt wird, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems. Insbesondere wird durch den Nutzer, insbesondere durch eine Auswahleingabe des jeweiligen Nutzers in das Datenverarbeitungssystem, die jeweilige Darstellung ausgewählt.
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In einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Ablauf der jeweiligen simulierten Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 dargestellt wird, insbesondere auf der Anzeigeeinheit des Datenverarbeitungssystems. Beispielweise wird durch den Nutzer, insbesondere durch eine Eingabe des jeweiligen Nutzers in das Datenverarbeitungssystem, die Anzeige des Ablaufs der jeweiligen simulierten Fügeoperationen SFO1 bis SFO5 aktiviert.
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Das Simulationsverfahren ermöglicht insbesondere eine Abbildung, Prognose und Optimierung der Maßhaltigkeit gefügter Baugruppen BG1 bis BG5, beispielsweise Karosseriebauteilgruppen, zum Beispiel einer Motorhaube, einer Fahrzeugtür oder eines Kotflügels, durch einen digitalen Zwilling, d. h. durch ein digitales Modell der jeweiligen gefügten Baugruppe BG1 bis BG5.
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Das Simulationsverfahren ermöglicht insbesondere eine Vorhersage und Beeinflussung der Maßhaltigkeit gefügter Baugruppen, beispielsweise Karosseriebauteilgruppen, zum Beispiel Motorhaube, Fahrzeugtür oder Kotflügel durch einen so genannten digitalen Zwilling, d. h. ein digitales Modell, bevor eine erste Hardware, d. h. eine erste reale Baugruppe, angefertigt wird. Mittels des Simulationsverfahrens können Maßnahmen, beispielsweise eine Anpassung der Geometrie der zu fügenden Bauteile und einer jeweils verwendeten Fügestation, digital untersucht und festgelegt werden. Dies erhöht maßgeblich die Qualität der in Hardware, d. h. in der Realität, gefertigten Baugruppen, beispielsweise Karosseriebauteilgruppen, verkürzt eine für einen Hochlauf der Fügeoperationen benötigte Zeit und reduziert einen Ausschuss an Bauteilen und Baugruppen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1741012 B1 [0002]
- EP 2463792 B1 [0003]
