Im Gespräch: Dr. Thorsten Koch, Managing Director Comsol Multiphysics

Herr Dr. Koch, Comsol bietet mit Comsol Multiphysics eine leistungsfähige Simulationslösung an. Wie ist aktuell der Bedarf nach Multiphysik-Simulation in der Produktentwicklung?

Dr. Thorsten Koch: Die Nachfrage ist in den letzten Jahren stark gestiegen und wird auch weiterhin stark wachsen. Der Grund dafür ist, dass viele Produkte heutzutage immer komplexer werden und das Zusammenspiel verschiedener Disziplinen erfordern wie Mechanik, Elektrik, Akustik und Thermodynamik. Die multiphysikalische Simulation ermöglicht es Ingenieuren und Wissenschaftlern, das Verhalten dieser Systeme auf einer detaillierten Ebene zu verstehen und zu optimieren, bevor physische Prototypen erstellt werden. Dies führt zu einer effizienteren Produktentwicklung, einer schnelleren Markteinführung und einer höheren Produktqualität. Die multiphysikalische Simulation ist in vielen Branchen wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Energie- und Medizintechnik bereits unverzichtbar geworden.

In welchen Anwendungsfällen benötigen Entwickler Multiphysik-Simulation und welche Einschränkungen gibt es?

Dr. Thorsten Koch: Es ist interessant, dass wir beim Thema Simulation meist isolierte physikalische Prozesse, zum Beispiel Strömungen oder Schallausbreitung, als Normalfall betrachten und Multiphysik eher als Sonderfall. Tatsächlich ist es in der realen Welt aber genau umgekehrt: Sie ist multiphysikalisch. Oft hat man es mit mechanischen Einwirkungen, Alterungsprozessen oder anderen physikalischen Wechselwirkungen zu tun. Relevante Materialeigenschaften sind zum Teil stark temperaturabhängig, und die Temperatur ist außerhalb des Labors selten konstant. In all diesen Fällen ist Multiphysik erforderlich, um die realen Bedingungen korrekt abzubilden. Eine Herausforderung besteht darin, die Komplexität auf die Effekte zu reduzieren, die für die Ergebnisse wirklich relevant sind. Es gibt zwei wichtige Faustregeln: Multiphysik-Modelle sollten so komplex wie nötig und so einfach wie möglich sein, und man sollte außerdem bei jedem neuen Simulationsprojekt einfach beginnen und die Komplexität schrittweise erhöhen.

Ist die Multiphysik-Simulation nicht sehr aufwändig und teuer?

Dr. Thorsten Koch: Natürlich, die Einführung und Etablierung der Simulation ist mit einigem Aufwand verbunden. Ich habe aber noch keinen Fall erlebt, in dem es einfacher und kostengünstiger gewesen wäre, viele physische Prototypen zu bauen und noch mehr Tests durchzuführen, als entsprechende Simulationsmodelle zu erstellen und zu lösen. Letztlich ist die Kombination aus beidem meist die empfehlenswerte Vorgehensweise in der Produktentwicklung. In der Praxis sind auch multiphysikalische Modelle oft auf herkömmlichen Workstations lauffähig. Wenn diese nicht mehr ausreichen, ist der Wechsel auf Cluster oder in die Cloud heute nahtlos möglich. Und gerade hier hat das Comsol-Lizenzmodell die große Stärke, dass die Kosten nicht mit der Anzahl der genutzten Rechenkerne steigen. Das macht auch sehr große Simulationen vergleichsweise günstig.

Gibt es nicht viel zu wenige Spezialisten, die solche komplexen Modelle aufsetzen und berechnen können? Wie kann Comsol hier unterstützen?

Dr. Thorsten Koch: Die Anzahl der Personen, die in der Lage sind, Multiphysik-Modelle zu erstellen und zu nutzen, stellt in vielen Unternehmen einen Engpass dar. Während die Rechenleistung – und übrigens auch die Effizienz der Lösungsalgorithmen – exponentiell zunimmt, stagniert die Zahl der Simulationsingenieure. Die Lösung dieses Problems liegt in der Demokratisierung der Simulation: Jeder soll mit komplexen Modellen simulieren können, damit sich die wenigen Simulationsspezialisten auf die Modellbildung konzentrieren können. Das funktioniert fantastisch mit Simulations-Apps, die sehr einfach zu bedienende Schnittstellen für die komplexen Modelle bieten. Eine App enthält die gesamte Multiphysik-Simulationsleistung und lässt sich praktisch von jedem bedienen. Auf diese Weise werden die Vorteile der Simulation allen relevanten Abteilungen zugänglich gemacht – ohne dass man die Zahl der Spezialisten erhöhen muss.

„Multiphysik-Modelle sollten so komplex wie nötig und so einfach wie möglich sein, und man sollte bei jedem neuen Simulationsprojekt einfach beginnen und die Komplexität schrittweise erhöhen.“

Dr. Thorsten Koch, Managing Director Comsol Multiphysics

Wie sehen Ihre Erwartungen für das Jahr 2023 aus?

Dr. Thorsten Koch: Für 2023 erwarten wir ein weiteres Wachstum wichtiger Zukunftsbranchen wie erneuerbare Energien und Elektromobilität, was auch den Simulationsbedarf in diesen Bereichen weiter erhöhen dürfte. Im Oktober freuen wir uns auf die erste physikalische Comsol Conference nach vier Jahren in München, auf der unsere besten Anwender ihre Arbeiten präsentieren und diskutieren. Wer wissen will, wohin die Reise in der Multiphysik geht, sollte diese Konferenz nicht verpassen!

Herr Dr. Koch, vielen Dank für das Gespräch!

Die Fragen stellte Rainer Trummer, Chefredakteur Digital Engineering Magazin.

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