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Grenzen klassischer Teststrategien Simulationen: Schlüssel zur modernen Produktentwicklung

Von Merkle CAE Solutions GmbH 2 min Lesedauer

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Steigende Komplexität und Kosten setzen klassische Teststrategien Grenzen. Simulationen und virtuelle Modelle revolutionieren die Produktentwicklung, ermöglichen frühe Fehlererkennung und reduzieren Risiken.

Simulationen und virtuelle Modelle revolutionieren die Produktentwicklung: Diese Simulation veranschaulicht die thermische Auslegung eines Elektronikbauteils, indem sie kritische Temperaturspitzen sichtbar macht und eine effiziente Gestaltung ermöglicht.(Bild: Merkle CAE Solutions GmbH)
Simulationen und virtuelle Modelle revolutionieren die Produktentwicklung: Diese Simulation veranschaulicht die thermische Auslegung eines Elektronikbauteils, indem sie kritische Temperaturspitzen sichtbar macht und eine effiziente Gestaltung ermöglicht.
(Bild: Merkle CAE Solutions GmbH)

Ein grundlegendes Problem klassischer Teststrategien besteht darin, dass physische Versuche häufig erst spät im Entwicklungsprozess stattfinden. Zu diesem Zeitpunkt sind zentrale Designentscheidungen bereits getroffen. Werden Schwachstellen entdeckt, sind Änderungen meist teuer oder nur mit erheblichem Aufwand möglich. Simulationen schließen diese Lücke, indem sie physikalische Zusammenhänge bereits in der Konzept- und Auslegungsphase sichtbar machen.
Moderne Multiphysics-Simulationen koppeln unterschiedliche physikalische Effekte wie Strömungsmechanik, Strukturmechanik, Thermodynamik oder Elektromagnetismus in einem konsistenten Modell. Dadurch lassen sich Wechselwirkungen analysieren, die in isolierten Einzeltests oft nur schwer erfassbar sind.

<p>Das Bild zeigt Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle, Geschäftsführender Gesellschafter der Merkle CAE Solutions GmbH.<p>
Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle: „Simulation ersetzt den realen Test nicht – sie macht ihn zielgerichteter."
(Bild: Merkle CAE Solutions GmbH)

Nutzen virtueller Modelle in der Energietechnik und Großanlagen

Ein Beispiel aus der Energietechnik zeigt den praktischen Nutzen solcher virtuellen Modelle: Beim thermischen Management von Energiespeichern kann eine Systemsimulation das gesamte Kühlsystem – vom Chiller über den Kühlkreislauf bis zur Zelle – digital abbilden. Entwickler erkennen frühzeitig kritische Temperaturspitzen und können konstruktive Maßnahmen bereits vor dem Bau physischer Prototypen bewerten.

Auch bei großtechnischen Anlagen wie Reinräumen liefern CFD-Simulationen wichtige Erkenntnisse. Luftströmungen, Temperaturfelder und Partikelbewegungen lassen sich detailliert analysieren und optimieren. Obwohl der Simulationsaufwand meist nur einen kleinen Teil der Gesamtinvestition ausmacht, können potenzielle Fehlplanungen frühzeitig erkannt und spätere Qualitätsprobleme vermieden werden.

Mit Simulationen zur Effizienzsteigerung in der Produktentwicklung

„Simulation ersetzt den realen Test nicht – sie macht ihn zielgerichteter“, so Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle, Geschäftsführender Gesellschafter der Merkle CAE Solutions GmbH. „Wenn physikalische Zusammenhänge bereits in frühen Entwicklungsphasen verstanden werden, lassen sich Versuche deutlich effizienter planen und Entwicklungsrisiken erheblich reduzieren.“

Das taktile Testing eines Halbleiters wird mit hochpräzisen Probenahmegeräten durchgeführt, um die Funktionalität und Qualität der Bauteile genau zu überprüfen.(Bild: Merkle CAE Solutions GmbH)
Das taktile Testing eines Halbleiters wird mit hochpräzisen Probenahmegeräten durchgeführt, um die Funktionalität und Qualität der Bauteile genau zu überprüfen.
(Bild: Merkle CAE Solutions GmbH)

Virtuelle Modelle entfalten ihren größten Nutzen daher im Zusammenspiel mit experimentellen Methoden. Simulationen helfen, kritische Szenarien zu identifizieren und Parameter systematisch zu variieren, während physische Tests die notwendigen Daten zur Validierung der Modelle liefern.
Für Entwicklungsabteilungen bedeutet das: Klassische Teststrategien werden zunehmend durch digitale Methoden ergänzt. Unternehmen, die Simulation frühzeitig in ihre Entwicklungsprozesse integrieren, können Entwicklungszeiten verkürzen, Risiken reduzieren und fundiertere Entscheidungen treffen, lange bevor der erste Prototyp gebaut wird.

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