"Wir wollen die kreativen Personen von Routine-Arbeiten entlasten"

Eine Konstruktionsmethodik, die Entwicklungszeiten verkürzt und gleichzeitig die kreative Ingenieursarbeit erleichtert, wirft Fragen auf. Die MTZ stellte diese im Gespräch mit Dr. Ralf Marquard, Bereichsleiter Konstruktion bei der AVL List GmbH, in Graz.



Herr Dr. Marquard, was wollen Sie mit Ihren neuen Konstruktionsmethoden im Motorenbereich erreichen?
Grundsätzlich dienen diese Methoden zur Reduktion der Entwicklungszeiten, um treffsicher festgelegte Ziele für neue Motorenentwicklungen zu erreichen. Unter den Randbedingungen des Marktes, mit kürzeren Entwicklungszeiten und Modellzyklen, muss man in sehr viel kürzerer Zeit Motorenentwicklungen durchführen, um schneller am Markt zu sein und schneller auf die geplanten Produktionsstückzahlen kommen zu können.

Wie lassen sich die wesentlichen Maßnahmen innerhalb eines solchen Systems zusammenfassen?
Eine wesentliche Maßnahme zu Beginn einer Motorenentwicklung in der Konstruktionsphase besteht darin, die Möglichkeiten von CAD-Systemen so zu nutzen, dass man früh eine Konzeptauswahl durchführen und die Kreativität der Ingenieure voll einsetzen kann. Die Schnittstellen zu den Berechnungstools muss man von Anfang an so definieren, dass Berechnungen sehr frühzeitig durchgeführt werden können und nicht erst nach Abschluss der Konstruktion. Auf diese Weise können Änderungen bereits in die erste Motorengeneration einfließen, sodass diese erste Generation bereits eine hohe Reife aufweist.

Worin bestehen hinsichtlich der Konstruktionsmethodik für Forschungs- und Serienmotoren Gemeinsamkeiten?
Die Gemeinsamkeiten ergeben sich daraus, dass die Funktionalitäten von Forschungsmotoren und den Serienmotoren sehr ähnlich sind. Für uns als Engineering-Dienstleister ist es wichtig, bestimmte Forschungs- und Vorentwicklungsergebnisse sehr früh in Kundenprojekte einbringen zu können. Ein gutes Beispiel ist der Genios-LE-Motor, bei dem wir uns in der Forschung ganz bewusst die Aufgabe gestellt haben, ein sehr leichtes Material, in diesem Fall Magnesium, einzusetzen und zu erproben. Die Erkenntnisse dieses F&E-Projekts sind auch für hoch belastete Aluminiumkonstruktionen in Kundenprojekten voll umsetzbar.

Welche Werkzeuge setzen Sie innerhalb der Entwicklungsprozesse ein, und welches Datenmaterial entsteht dabei?
Im Grunde setzen wir die vier wesentlichen, marktüblichen CAD-Werkzeuge ein, also ProEngineer, Catia, Unigraphics und Ideas. Auf der anderen Seite gibt es Berechnungswerkzeuge, die wir zum großen Teil im eigenen Hause entwickelt haben. Das sind Programme zur Festigkeitsberechnung, zur Strömungssimulation und andere konstruktionsbegleitende dynamische Berechnungs-Tools. In einzelnen Fällen verwenden wir auch Standardprogramme wie zur FE-Analyse oder Gießsimulation. Ein wesentlicher Faktor unserer Entwicklungsmethodik ist es, eine Gesamtplattform aufzubauen, in der wir Schnittstellen der einzelnen Programme so definieren, dass ein Berechnungsingenieur sehr frühzeitig seine Berechnungen starten kann, ohne dass die Konstruktion zu diesem Zeitpunkt vollständig beschrieben sein muss.

Welche Möglichkeiten gibt es, mit verschiedenen Personen ortsunabhängig an einem Projekt zu arbeiten?
Der von Ihnen angesprochenen Herausforderung, Projekte mit weltweit zusammenarbeitenden Teams zu bearbeiten, müssen wir uns seit Jahren stellen, und wir haben dies mit Erfolg getan. Wir sind zu dem Schluss gekommen, dass es bei einer Motoren-Neuentwicklung in der sensitiven Phase – der Definition der Grunddaten eines Motors – wichtig ist, dass Menschen wirklich persönlich zusammensitzen. Es ist entscheidend, dass die Schlüsselpersonen das Konzept eines Motors gemeinsam festlegen. Anschließend kann man Systemgrenzen definieren und sehr gut die Motorenkomponenten vernetzt an verschiedenen Standorten weiterentwickeln. Zu diesem Zeitpunkt sind die Randbedingungen festgelegt worden, und der Informationsaustausch erfolgt nicht mehr in der Größenordnung, wie er in der Konzeptphase erforderlich ist. So können zu bestimmten, vereinbarten Zeitpunkten Updates gemacht werden, um den gleichen Informationsstand im Gesamtteam zu gewährleisten.

Inwieweit können schnellere Entwicklungszeiten die Qualität beeinträchtigen?
Unsere Methodik ist eine notwendige Voraussetzung zur Verkürzung der Entwicklungszeit bei gleichzeitiger Absicherung hoher Qualitätsstandards. Eine Beeinträchtigung der Qualität ist also nicht gegeben.

Sie wollen mit Ihren Entwicklungsmethoden auch die Kreativität der Ingenieure stärken. Wie ist das zu verstehen?
Wir wollen die kreativen Personen von Routinearbeiten entlasten. Die Architektur des Motors ist in einem parametergesteuerten Datenskelett abgebildet, das den CAD-Modellen der Motorkomponenten hinterlegt ist. Dies erlaubt die weitgehend automatisierte Erstellung von Bauteilen wie Kurbeltriebs- und Ventiltriebskomponenten durch "Feature-basierende Konstruktionselemente". Auch die Datenstruktur komplexer Bauteile wie Zylinderköpfe und Kurbelgehäuse wird teilautomatisiert erzeugt. Der Konstrukteur kann sich so voll auf die Motorkonzepterstellung konzentrieren.

Sind Sie bei der Einführung neuer Prozesse auf Widerstände getroffen?
Im eigenen Haus gab es von Anfang an eine sehr hohe Akzeptanz, weil die Konstruktionsmethodik von Mitarbeitern entwickelt wurde, die sehr viel Erfahrung mit Kundenprojekten haben. Daher sind unsere Ansätze sehr praxisnah. Außerhalb der AVL sehen wir auch bei unseren Kunden eine hohe Akzeptanz. Einzelne Prozessschritte werden von den Kunden bereits im eigenen Unternehmen eingeführt.

Inwieweit lassen sich Fortschritte durch die neuen Methoden bei AVL quantifizieren?
In erster Linie entstehen Zeitgewinne dadurch, dass zu einem früheren Zeitpunkt höhere Reifegrade erreicht werden und die Entwicklungsziele sicherer getroffen werden. Aber die Konstruktionsmethodik ist innerhalb der gesamten Entwicklungsmethodik der AVL nur ein Baustein. Auch in anderen Bereichen sind wir natürlich dabei, unsere Verfahren zu optimieren, um Entwicklungszeiten zu reduzieren.

Herr Dr. Marquard, vielen Dank für das Gespräch.

Zur Person:
Dr.-Ing. Ralf Marquard (45) hat Maschinenbau an der RWTH Aachen studiert. Er war nach seinem Studium von 1986 bis 1992 zunächst als wissenschaftlicher Angestellter bei der FEV tätig, am Ende als leitender Angestellter. Danach wechselte er zu der Firma Meta, wo er bis 1997 als Leiter der Konstruktion tätig war. Seit 1997 ist er Leiter der Konstruktion Pkw-Antriebssysteme bei der AVL List GmbH in Graz, seit 2002 als Bereichsleiter Konstruktion.

Autor(en): Gernot Goppelt.

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