Bis ins Detail
Die Erprobung und Optimierung von Bauteilen am Computer wird bei Bosch immer stärker zum Standard. Die Forscher schauen auf alle technischen Details, etwa wie stark Materialien belastet werden und wie zuverlässig die Erzeugnisse ihre Funktionen erfüllen.
Moderne Autos werden mit jedem Innovationsschritt sicherer, sparsamer und sauberer. Für den Forscher und Ingenieur kommt eines hinzu: Die Produkte werden komplexer. Mit dem Antiblockiersystem (ABS) hielt beispielsweise ein Netzwerk von Sensoren, Hydraulik und Elektronik im Auto Einzug. Das Elektronische Stabilitäts-Programm (ESP®) gründet auf ABS und integriert weitere Funktionen.
Eine weitere Herausforderung für die Forscher ist die Innovationsdynamik: Während das ABS den Markt innerhalb von 20 Jahren zu 40 Prozent durchdrungen hat, gelang dies dem ESP® schon in zehn Jahren. Beides, Komplexität und Innovationstempo, prägen die Entwicklung sämtlicher Produkte von Bosch. Sie lassen sich nur virtuell in den Griff bekommen: Am Computer modellieren und erproben die Forscher Produktdesign und -funktion.
Die Rüttelpiste. Eine isolierte Produktentwicklung ist nicht alles: Die Bauteile wie ESP® oder Generator müssen am Einbauort im Auto funktionieren. Mit Testfahrten untersuchten bislang Ingenieure, welche Vibrations- oder Temperaturbedingungen dort herrschen. Doch wie fährt man über ein Kopfsteinpflaster, wenn es das Auto erst am Reißbrett des Kfz-Herstellers gibt? Die Forscher fahren im Computer auf die Rüttelpiste. Innerhalb einer Woche ist ein Generator nach allen Regeln der Rechenkunst durchgeschüttelt. Die Forscher nutzen Standard-Simulationssoftware und ergänzen diese um ausgefeilte Algorithmen zum Test der Produktfunktionen. Anhand von Experimenten überprüfen sie die Modelle auf Stimmigkeit mit der Realität. Wenn sich die Methoden und Modelle in der Forschung bewährt haben, werden sie in die Entwicklungsabteilungen der Geschäftsbereiche transferiert.
Bis zur kleinsten Feder. Zu den kleinen Details im Common-Rail-Injektor der Dieseldirekteinspritzung zählen Federn. Als Rückstellglieder drücken sie die Injektornadeln nach jeder Kraftstoffdosierung in die Ausgangsposition zurück. Bosch-Forscher interessieren sich dafür, wie die Federn in ihren Führungen schwingen.
Berühren sie die Wand? Werden sie gedämpft? Das kann sich auf die Güte der Einspritzung und damit auf Verbrennung und Spritverbrauch auswirken. Mit dreidimensionalen Computersimulationen vollziehen die Forscher die Bewegungen der Federn nach. Auch die kleinste Feder soll ein ganzes Fahrzeugleben halten.
Der Baum-Algorithmus. Von der Natur schauen sich Bosch-Ingenieure Optimierungsmethoden ab. Das Wachstum von Bäumen wird besonders an Stellen aktiviert, wo hohe Belastungen und Spannungen auftreten. Im Computer entstehen nach denselben Prinzipien neue Bauteile mit optimierter Geometrie. Um das Schlagwerk eines Bohrhammers zu verbessern, nutzten Bosch-Forscher Prinzipien aus der Evolution. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Die Abtragsleistung des Bohrhammers konnte dadurch um 25 Prozent gesteigert werden.
Eine weitere Herausforderung für die Forscher ist die Innovationsdynamik: Während das ABS den Markt innerhalb von 20 Jahren zu 40 Prozent durchdrungen hat, gelang dies dem ESP® schon in zehn Jahren. Beides, Komplexität und Innovationstempo, prägen die Entwicklung sämtlicher Produkte von Bosch. Sie lassen sich nur virtuell in den Griff bekommen: Am Computer modellieren und erproben die Forscher Produktdesign und -funktion.
Die Rüttelpiste. Eine isolierte Produktentwicklung ist nicht alles: Die Bauteile wie ESP® oder Generator müssen am Einbauort im Auto funktionieren. Mit Testfahrten untersuchten bislang Ingenieure, welche Vibrations- oder Temperaturbedingungen dort herrschen. Doch wie fährt man über ein Kopfsteinpflaster, wenn es das Auto erst am Reißbrett des Kfz-Herstellers gibt? Die Forscher fahren im Computer auf die Rüttelpiste. Innerhalb einer Woche ist ein Generator nach allen Regeln der Rechenkunst durchgeschüttelt. Die Forscher nutzen Standard-Simulationssoftware und ergänzen diese um ausgefeilte Algorithmen zum Test der Produktfunktionen. Anhand von Experimenten überprüfen sie die Modelle auf Stimmigkeit mit der Realität. Wenn sich die Methoden und Modelle in der Forschung bewährt haben, werden sie in die Entwicklungsabteilungen der Geschäftsbereiche transferiert.
Bis zur kleinsten Feder. Zu den kleinen Details im Common-Rail-Injektor der Dieseldirekteinspritzung zählen Federn. Als Rückstellglieder drücken sie die Injektornadeln nach jeder Kraftstoffdosierung in die Ausgangsposition zurück. Bosch-Forscher interessieren sich dafür, wie die Federn in ihren Führungen schwingen.
Berühren sie die Wand? Werden sie gedämpft? Das kann sich auf die Güte der Einspritzung und damit auf Verbrennung und Spritverbrauch auswirken. Mit dreidimensionalen Computersimulationen vollziehen die Forscher die Bewegungen der Federn nach. Auch die kleinste Feder soll ein ganzes Fahrzeugleben halten.
Der Baum-Algorithmus. Von der Natur schauen sich Bosch-Ingenieure Optimierungsmethoden ab. Das Wachstum von Bäumen wird besonders an Stellen aktiviert, wo hohe Belastungen und Spannungen auftreten. Im Computer entstehen nach denselben Prinzipien neue Bauteile mit optimierter Geometrie. Um das Schlagwerk eines Bohrhammers zu verbessern, nutzten Bosch-Forscher Prinzipien aus der Evolution. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Die Abtragsleistung des Bohrhammers konnte dadurch um 25 Prozent gesteigert werden.
Mit genetischen Algorithmen entwerfen die Forscher besonders leistungsfähige und robuste Bohrhämmer.
