Ausgabe 8 | 2010

»» I N T R OVersuch und Irrtum Vieles, was sich im Laufe der Evolution entwickelt hat, macht auch im Bereich der Technik Sinn. Diente Leonardo da Vinci in der Renaissance noch der Vogelflug als Vorbild für frühe Flugmodelle, so entstand in jüngster Zeit die sogenannte Riblet-Folie, die den Luftwiderstand von Flugzeugen reduziert – abgeschaut von schnell schwimmenden Haien im Meer.

Es gibt aber noch ein anderes Prinzip, das Tiere und Menschen seit jeher weitergebracht hat: Versuch und Irrtum. Ausgerechnet diese Methode, die zur Lösung von Problemen bewusst Fehlschlä-ge in Kauf nimmt, um das ange-strebte Ziel zu erreichen, ist irgend-wie auch die Basis der jungen Hightech-Disziplin Computational Engineering. Allerdings kann beim Lernprozess am Computer nichts kaputtgehen. Die Simulationen sind reine Rechenoperationen, die Möglichkeiten und Wege so lange durchprobieren, bis sie funktionie-ren. Benötigt werden nur Bits und Bytes und ein Bruchteil der Zeit, die echte Tests in Anspruch nehmen würden. Computersimulationenund Modellrechnungen sind daher unverzichtbar geworden.Für all jene, die sich für Mathe-matik, Informatik und Technik gleichermaßen begeistern, bietet diese virtuelle Technik ungeahnt reale Jobperspektiven. //

Die Datenmengen sind mitunter riesig, aber die Computer werden ja auch immer leistungsfähiger, sie verarbeiten die Datenflut im-mer schneller. Klar, dass sich Ingenieurinnen und Ingenieure diese technischen Verbesse-rungen zunutze machen. Computational Engineering ist ein junger Studiengang, der erst seit 1997 an deutschen Hoch-

schulen angeboten wird und dessen Bedeutung mit zu-nehmender Leistungsfähigkeit von Computern weiter steigen wird. Rund ums Automobil zum Beispiel bewegen die Experten sich in verschiedenen virtuellen Welten, um mithilfe von numerischen Simulations-methoden den Verkehr auf den Straßen sicherer, attraktiver und effizienter zu machen.

»» S T U D I U MCES: Die Erfolgsrechnung Computational Engineering Science wird zu den Schlüsseltech-nologien der Zukunft gezählt. Das haben auch die deutschen Hoch-schulen erkannt und bieten immer mehr spezielle Angebote dieses jungen Studiengangs aus Informatik und Technik. »» weiter S. 3 + 4

»» P R O D U K T ESimulieren statt Probieren! Viele Testläufe für technische Produkte finden nicht in Fabrik-hallen, sondern auf Displays von Großrechnern statt. Anlagen, Menschenströme, Flugzeuge oder Segeljachten – mit System und Hightech lässt sich fast alles simu-lieren. »» weiter S. 5 + 6

Die Modellzyklen in der Au-tomobilindustrie werden immer kürzer, gleichzeitig wächst die Vielfalt an Modellen. Die Konse-quenz: Für die Entwicklung neuer Fahrzeuge bleibt immer weniger Zeit. Mit Computersimulationen kann der Prozess beschleunigt werden und es lassen sich unter-schiedliche Varianten virtuell durchspielen. So können inner-halb kürzester Zeit

Virtuelle Welt als ideale TestumgebungComputersimulationen sind aus den Ingenieurwissenschaften nicht mehr wegzudenken – gerade in der Automobilindustrie spielen sie eine große Rolle für die Produktentwicklung

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Jeden Monat neue Infos aus der Welt der IngenieureJeden Monat neue Infos aus der Welt der Ingenieure Thema: Computational Engineering

neue Materialien, Bauteile oder Karosserie-Designs digital getestet werden, ohne dass reale Modelle erst produziert und später wieder verworfen werden müssen. Erkennt man im Entwicklungsprozess Opti-mierungspotenzial, kann man schnell reagieren und Neues ausprobieren. Konstrukteure arbeiten dabei häufig mit anderer Software als Fahrzeugdesigner, die virtuelle Prototypen am Computer in beliebigen Umge-bungen fotorealistisch darstellen können. Die gute Bildqualität hilft wiederum den Ingenieurinnen und Ingenieuren, ihre Berechnun-gen besser beurteilen zu können.

Am Monitor können auch Strö-mungseigenschaften simuliert werden, was gerade unter den Gesichtspunkten Energieeffizienz und CO2-Schadstoffreduzierung von Bedeutung ist. Allerdings beanspruchen solche Berech-nungen eine enorme Datenka-pazität, die etliche Computer an ihre Grenzen bringt. Hier kommt dann ein Rechner wie der iFX-Postprozessor des Fraunhofer-Instituts für Graphi-sche Datenverarbeitung IGD ins Spiel, an dem mehrere Benutzer von verschiedenen Standorten aus über ein Netzwerk gleich-zeitig arbeiten können. Mit

moderner Grafik-Hardware können Simulationsmodelle mit mehr als 20 Millionen Elementen wie etwa die Wirbelbildung am 3D-Fahrzeug interaktiv darge-stellt werden. Aerodynamikei-genschaften werden als virtuelle

2.130 Gigawatt auszuwertendes Datenmaterial statt mehrerer Ton-nen Schrott kamen so zusammen.

Die Sicherheit verbessern auch Fahrerassistenzsysteme, wobei auch immer häufiger dateninten-sive Technologien zum Einsatz kommen. Während beim Brems- assistenten ABS (Anti-Blockier-System) oder beim Elektro-nischen Stabilitäts-Programm (EBS) Fahrzeuge autonom funk-tionieren, wird neuerdings an Technologien gearbeitet, die eine Kommunikation zwischen Fahr-zeugen (zum Beispiel die auto-matische Abstandsregelung) so-wie zwischen Automobilen und der Infrastruktur (beispielsweise Parkplatzsuche oder Verkehrs-zeichenerkennung) ermöglichen.

Betrachtet man die vom Verband der Automobilindustrie (VDA) aufgeführte Entwicklung der in Deutschland produzier-ten Automobile, dann fällt auf, dass es in der Regel in jedem Jahr mehr werden. Ein merkli-cher Rückgang wurde nur im vergangenen Jahr registriert, trotzdem liefen noch insgesamt 5,2 Millionen Automobile vom Band. Laut Kraftfahrt-Bundesamt sind hierzulande etwa 50 Millio-nen angemeldete Kraftfahrzeuge auf den Straßen unterwegs. Hinzu kommen auf deutschen Autobahnen noch zahlreicheFahrzeuge aus dem Ausland. Das deutsche Straßennetz hingegen wächst in wesentlich gerin-gerem Tempo. Mit Systemen

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»» Fortsetzung von S. 1: Virtuelle Welt als ideale Testumgebung

Stromlinien, Schnittflächen oder ISO-Flächen direkt auf den Ober-flächen der Autos sichtbar.

Unterschiedliche Fahrzeugvari-anten – zum Beispiel mit oder ohne Heckspoiler – können so miteinander verglichen werden. Und zwar unter ästhetischen und funktionalen Gesichtspunkten.

Ebenfalls eine hohe Datenflut, aber deutlich weniger Schrott als in der Realität fällt bei Crashtests am Computer an. Entsprechend häufiger kann das Verhalten von Karosserie und Antrieb bei einem

virtuellen Aufprall durchgespielt werden. So fuhren die Fahrzeug-entwickler der Daimler AG die neue C-Klasse gut 5.500 Mal vor die digitale Wand. Bis zu 320 Milliarden Rechenoperationen wurden dabei jedes Mal gestartet.

der Verkehrsflussoptimierung wird versucht, diesen stocken-den Verkehr und drohenden

automobilen Kollaps gerade in Ballungsräumen und Großstäd-ten in den Griff zu bekommen.

Hochleistungsfähige Rechen-zentren spielen dabei eine ent-scheidende Rolle: Dabei wird der künftige Verkehrszustand anhand aktuell gemessener Daten ge-schätzt, um mithilfe innovativer Algorithmen optimale Signal-programme zu berechnen und etwa die Steuerungsparameter für Ampelanlagen zu optimieren. Die Systeme betrachten hierbei nicht nur einzelne Knotenpunkte, sondern haben auch die Ver-kehrslage im gesamten Straßen-netz im Blick – und zwar gerade auf vielbefahrenen Autobahnen wie auch in Innenstädten. Ein weiterer positiver Nebeneffekt: Im fließenden Verkehr ist der Treibstoffverbrauch gegenüber dem Stop-and-go-Verkehr ge-ringer und es werden weniger CO2-Emissionen abgegeben.

Dieses Beispiel zeigt: Der noch junge Studiengang Computational Engineering hat sich in rasantem Tempo zu einem bedeutenden Bereich der Ingenieurwissen-schaften entwickelt. Nicht nur in der Fahrzeugentwicklung sind Computersimulationen eine feste und verlässliche Größe, sie stecken in vielen neuen Technologien und technischen Produkten. //

Auch im Bereich Unfallforschung und Verkehrssicherheit arbeiten Hersteller wie die Audi AG mit Computersimulationen

Computersimulationen und 3D-Visualisierungen sind nicht nur nützlich und effektiv, sie sind manchmal auch verdammt schön anzuschauen …

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beschäftigt sich mit Numeri-scher Analyse, Linearer Algebra, komplexen Gleichungen oder mit informationstechnischen Problemstellungen wie Algo-rithmen, Softwareentwicklung und Rechnerarchitektur.

Ziel ist, mit dem Studium des Computational Enginee-ring mathematisch talentierte Informatiker zu formen, die die

von Modellrechnungen am Computer die realen Anforde-rungen fast 1:1 durchspielen. Möglich wird das durch Computational Engineering Science (CES), eine interdiszi-plinäre Ingenieurfachrichtung, die sich ganz auf die Anwen-dung von Simulationstechni-ken und Computermodellen spezialisiert hat. Eine noch junge Disziplin, zu deren Beherrschung die normale Ingenieurausbildung nicht das ausreichende Know-how aus Mathematik und Informatik liefert. Deshalb, und weil CES zu den so wichtigen Schlüssel-technologien der kommenden Jahrzehnte gezählt wird, haben viele deutsche Hochschulen den Trend frühzeitig erkannt und bieten seit 1997 spezielle Studiengänge in diesem inno-vativen Fachgebiet an. Wer sich für den Studiengang Computational Engineering Science entscheidet, hat einen ziemlich abwechslungsreichenStudienplan. Mal geht es an die ingenieurwissenschaftlichen Institute, dann wieder in die Hörsäle der Informatik-, Mathe-

CES: Studieren kommt vor dem Simulieren!

»» S T U D I U M

Simulieren ist besser als Zerstören und ein Modell aus Bits und Bytes ist schneller erstellt als kom-plexe Technik im Original-maßstab. Wenn man auftre-tende Probleme dazu noch visualisieren kann, bevor der erste Prototyp gebaut ist, und sich damit wenig effektive Trial-and-Error-Methoden sowie langwierige Testreihen erspart, dann ahnt man schon, welchen Wettbewerbsvorteil das in allen Ingenieurbranchen mit sich bringt. Die Entwick-lungszeiten von Hightech-Pro-dukten werden beschleunigt und die anfallenden Kosten gesenkt, ganz egal, ob es sich um einen neuen verbrauchsar-men Diesel-Motor, den revo- lutionären Staubsauger, eine komplette Erdöl-Raffinerie oder eine aufwändige Brücken-konstruktion handelt.

Simulationen am Rechner sind in allen Bereichen der Ingenieurwissenschaften unentbehrlich geworden. Von Maschinenbau über Elek- tro- und Verfahrenstechnik bis hin zu Bauingenieurwesen – überall lassen sich mit Hilfe

Computational Engineering Science zählt zu den Schlüsseltechno-logien – die Hochschulen haben reagiert und viele spezielle Studiengänge in ihr Angebot aufgenommen

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, An der RWTH in Aachen wird CES in der Bachelor- (7 Semester) und in der Master-Variante (3 Semester) angeboten. Beginn des Bachelor-Studiengangs jeweils zum Wintersemester. Voraussetzung ist ein vorher absol-viertes Online-Self-Assessment (www.maschinenbau.rwth-aachen.de/de/studium/selfassessment).Für besonders hochqualifizierte Absolventen – sowohl mit BA-, als auch mit MA-Abschluss – ist danach die Teilnahme am speziellen Doktorandenprogramm „Aachen Institute for Advanced Study in Computati-onal Engineering Science“ (AICES) möglich, bei dem Mentoren die Nachwuchswissenschaftler während der kompletten Promotionsphase intensiv unterstützen.www.rwth-aachen.de

, „Computational Sciences in Engineering“ nennt die TU Braunschweig ihren entsprechenden Master-Studien- gang. Nicht CES, sondern CSE lautet demzufolge die Abkürzung. Die Dauer ist auf vier Semester angelegt, Beginn ist jeweils zum Wintersemester. Man sollte sich allerdings rechtzeitig um einen Studienplatz bemühen, denn Bewerbungen zum WS müssen jeweils bis zum 15. Februar eingereicht werden.www.tu-braunschweig.de

, Schon 1997 hat die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg als eine der ersten Hochschulen Deutschlands CES ins Studienangebot aufgenommen. Aktuell kann man sich für ein Bachelor- oder Master-Studium entscheiden. Vor dem Beginn als CES-Bachelor muss eine Grundlagen- und Orientierungsprüfung abgelegt werden, um zu zeigen, ob man den Anfor-derungen gewachsen ist und ausreichende methodische Fähigkeiten mitbringt. Das viersemestrige Master-Programm wird zweisprachig auf Englisch und Deutsch angeboten. Wer will, kann das Studium vom einzel-nen Seminar-Modul bis hin zur Masterarbeit auch komplett in Englisch absolvieren. Im Rahmen des „Elite-Netzwerks Bayern” gibt es zudem ein Programm für besonders fähige Master-Studierende, mit zu-sätzlichen Tutorien, Kursen und einer ausführlichen Projektarbeit. Belohnung für den CES-Mehraufwand: der Abschluss Master of Science with Honours.www.ce.uni-erlangen.de

, Wer schon einen Hochschulabschluss in Elektrotechnik, Informationstechnik, Technischer Informatik oder ähnli-chen Fächern in der Tasche hat, kann an der Universität

matik- oder Physiklehrstühle. An ersteren wird einem das anwendungstechnische Wissen der Ingenieurwissenschaft oder Physik vermittelt, das sich um Bereiche wie Strömungsme-chanik, Mechatronik, Optik, Regelungstechnik oder Infor-mationstechnik drehen kann. An letzteren erwirbt man die nötigen Kompetenzen in Mathematik und Informatik und

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immer auf ganz konkrete Inge-nieurleistungen. Genau das ist das Spannende. Dank CES wird aus Virtuellem letztlich Realität. An welchen Hochschulen man CES zur ganz persönli-chen Realität werden lassen kann, zeigt ein Blick auf den Monitor oder ein Klick in die IngenieurStudiengangSuche von THINK ING.: www.search-ing.de //

Technik nicht aus den Augen verlieren. Wer Mathe mehr als versteht, Informatik mehr als mag und Technik schon immer mehr als benutzen wollte, der ist genau richtig in diesem Bereich. Auch wenn das Hand-

werkszeug aus Formeln, Variablen, Logarithmen und

Programmierungen be-steht, richten sich all die

Computermodelle und Simulationsaufgaben

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Rostock seinen Master of Science in Com-putational Engineering erwerben. Darüber hinaus besteht keine Zulassungsbeschrän-kung. Die Einschreibung erfolgt online. Zwi-schen dem 1. August und 30. September für das Wintersemester, vom 1. bis 30. März für das Sommersemester. Gute Englisch-Kennt-nisse müssen vorhanden sein, jene werden vor Studienbeginn mit dem Internet-basier-ten sogenannten „Toefl-Test“ überprüft.www.uni-rostock.de

, Wie interdisziplinär die Bachelor- und Master-CES-Studiengänge an der Tech-nischen Universität Darmstadt aufgebaut sind, beweist die Unterstützung durch das Darmstädter Zentrum für wissenschaftliches Rechnen und die Zusammenarbeit mit dem neu gegründeten Forschungszentrum für Computational Engineering. Außerdem gibt es eine intensive Kooperation mit sechs anderen universitären Fachbereichen wie Mathematik, Informatik, Mechanik, Bauingenieurwesen und Geodäsie, Maschinenbau sowie Elektrotechnik und Informationstechnik. Sowohl für den auf sechs Semester angelegten Bachelor, als auch für den viersemestrigen Master sind Bewerbungen ausschließlich online möglich – für das Sommersemester ab Mitte Dezember, für das Wintersemester ab Mitte Mai. Interessierte Schüler haben mit dem speziellen „Huckepack-Programm“ die Möglichkeit, einen Studierenden der Computational Engineering Sciences einen Tag lang zu begleiten und sich damit einen konkreten Eindruck von den Studieninhalten zu verschaffen.www.study.ce.tu-darmstadt.de , „Informationstechnik im Maschinenwe-sen – Computational Engineering Sciences“ nennt die TU Berlin ihr entsprechendes Bachelor-Programm für alle CES-Interes-sierten. Sechs Semester lang bekommt man in diesem Studiengang, der mit „ITM“ abgekürzt wird, laut Uni-Angaben „70 Prozent ingenieurtechnisches und circa 30

Prozent informatikorientiertes Fachwissen“ vermittelt. Fortsetzen und intensivieren lässt sich das Ganze mit dem ebenfalls angebotenen Master-Programm. Jenes ist auf vier Semester angelegt. Bis zum 1. Oktober für das Wintersemester und bis zum 1. April für das Sommersemester kann man sich ohne vorherige Bewerbung einschreiben, wenn alle Unterlagen im Internet per „uni-assist“ vorgeprüft wurden.www.vm.tu-berlin.de

, Die Unterrichtssprache Englisch sollte man beherrschen und einen Online-Eignungstest muss man ebenfalls absol-vieren, wenn man an der TU München am Masterprogramm des Elitestudiengangs für Computational Engineering Sciences teilnehmen will. Bewerbungsschluss ist jedes Jahr am 31. März; das Studium startet zum Wintersemester. Nach Ab-schluss der insgesamt vier Semester mit einem zehnwöchigen Forschungsprojekt erhält man seinen Abschluss. Ausgewählte und besonders geförderte Studieren-de dürfen dann sogar den stolzen Titel „Master of Science with Honours“ tragen.http://portal.mytum.de

, Computergestützte Ingenieurwissen-schaften nennt die Leibniz Universität Hannover ihre entsprechenden Mas-ter- und Bachelor-Programme der CES und verspricht Studierenden vielfältige Jobperspektiven, die von Maschinenbau und Bauingenieur-Büros über Berech-nungsabteilungen der Automobil- und Zulieferindustrie sowie Entwicklungsabtei-lungen der Elektro- und Informationstechnik bis hin zur Biomedizintechnik reichen.www.uni-hannover.de

, Schon die Website des viersemestrigen Master-Studiengangs für Computational Engineering an der TU Dresden präsentiert sich in Englisch. Ohne nachgewiesen gute Englisch-Kenntnisse und ohne ein entspre-chendes CES-Bachelor-Studium sollte man

die Online-Bewerbung erst gar nicht ausfüllen. Wird man genommen, gibt’s einen speziell ge-mixten CES-Cocktail, der einen nach dem Ab-schluss für höhere Aufgaben der computerge-stützten Ingenieurwissenschaften qualifiziert.wwwce.inf.tu-dresden.de

, An der TU Hamburg-Harburg laufen die Studiengänge mit den Inhalten der Com-putational Engineering Sciences unter dem Namen „Informatik-Ingenieurwesen / Com-putational Informatics“. Sowohl in der sechs Semester dauernden Bachelor-, als auch in der vier Semester in Anspruch nehmen-den Mastervariante kann man hier, hoch in Deutschlands Norden, in die Welt der ingenieurwissenschaftlichen Visualisierungen, Simulationen und Visionen eintauchen.www.tu-harburg.de

, Jeweils zum Sommer- und zum Winter-semester ist an der Technischen Universität Kaiserslautern der Einstieg in das viersemes- trige Masterprogramm der Computational Engineering Sciences möglich. CES ist hier im Fachbereich Maschinenbau und Verfah-renstechnik angesiedelt. Eine Zulassungs-beschränkung gibt es nicht, nur ein fachlich passendes Bachelor-Studium sollte man auch hier natürlich vorher absolviert haben.www.uni-kl.de

, Im Jahr 2000 hat die Ruhr-Universität Bochum zusammen mit den drei Fakultäten für Bauingenieurwesen, Mathematik und Maschinenbau den international aus-gerichteten Master-Studiengang Computa-tional Engineering eingerichtet. Einstiegsbe-dingungen zu jedem Wintersemester sind ein erster Hochschulabschluss (Bachelor) im Bereich Bauingenieurwesen oder Maschi-nenbau sowie gute Englischkenntnisse. Das praxisorientierte Studium dauert vier Semester, eines davon absolvieren die Studierenden an einer Auslandsuniversität in den USA, Frankreich, Japan, Indien oder Brasilien.http://compeng.rub.de

Nicht nur bei der Konstruk- tion von Automobilen werden Simulationen eingesetzt, sondern auch bei der Errichtung von Pro-duktionsanlagen. Ingenieure vom Institut für Fertigungstech-nik und Werkzeugmaschinen der Leibnitz Universität Hanno-ver sind jetzt bei der Fertigung

für Volkswagen Nutzfahrzeuge einen Schritt weitergegangen. Mit der „simulationsgestütz-ten Ablaufplanung“, die in das bestehende Simulationsmodell integriert wurde, können nun

rechnergestützt verschiedene Szenarien des Produktionsab-laufs durchgespielt und schließ- lich die besten Möglichkeiten ausgewählt werden.

Auch Menschenströme können am Computer simuliert werden. Die Siemens AG etwa

forscht mit dem Projekt Repka an einem Simulator, der das Gehverhalten von bis zu 50.000 Personen berechnen soll. Daten wie Personenzahl oder Gehrich-tung werden aus Kamerabildern

ausgelesen, womit Kurzzeit-prognosen für die nächsten Minuten erstellt werden können. So kann man zum Beispiel einen in einen überfüllten Bahnhof einfahrenden Zug auf einen leeren Bahnsteig umleiten. Auch das Verhalten Einzelner kann das System zehnmal so schnell prognostizieren, als das in Echt-zeit möglich wäre. So lassen sich Besucherfluss und Besucherzahl einer Veranstaltung gut voraus-sagen. Damit hätte man eine Möglichkeit, dass in Zukunft kritische Situationen, wie jüngst bei der Loveparade in Duisburg, vermieden werden können.

An vir tuellen Autopsien forscht das Rechtsmedizini-sche Institut der Universität Bern. Dabei nimmt der Spezi-alroboter „Virtobot“ Untersu-chungen von Leichen mit Hilfe von – aus der Medizintechnik bekannten – hochauflösenden Magnetresonanzscannern und Computertomographen vor. Die Gerichtsmediziner erhal-ten ein hochpräzises, dreidi-mensionales Bild vom Körper

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Das komplexe Spiel mit riesigenDatenmengenIntelligente Simulationsmodelle kommen in vielen Bereichen zum Einsatz und helfen, komplizierte Abläufe zu koordinieren und neue technische Produkte intensiv zu testen

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»» K U R Z - I N T E R V I E W» 10 Antworten in 10 SätzenDr. Thomas Pütz (46) arbeitet als Abteilungsleiter beim Hersteller von Brems- und Lenksystemen TRW Au-tomotive in Koblenz. Sein Arbeitsbe-reich umfasst die Entwicklung und Betreuung von Simulationsumge-bungen mit CES. Seine Modelle werden in virtuellen Fahrzeug-umgebungen eingesetzt. Studiert hat Pütz Festkörperphysik und Halbleitertechnik in Aachen, danach promovierte er und nach zwei Jah-ren freiberuflicher Arbeit begann er im Jahre 1998 bei TRW Automotive. Ein Arbeitstag beginnt mit …einer guten Tasse Kaffee und Gesprä-chen mit unseren Anwendern …Als Wissenschaftler im Bereich CES muss man …geduldig und bereit sein, viel Über-zeugungsarbeit zu leisten, damit Modelle und Berechnungsergeb-nisse im Unternehmen Akzeptanz finden.Wirklich aufregen könnte ich mich …über den Satz: „Dieses Experiment wird man nie simulieren können!“Die Ingenieurausbildung in Deutschland …ist immer noch sehr gut und wir sollten versuchen, dieses Niveau zu halten.Computational Engineering Science ist …eines der spannendsten Arbeitsgebiete im aktuellen Arbeitsmarkt, denn das Potenzial ist nur zu kleinen Teilen erschlossen und CES wird in den nächsten Jahren stark wachsen.Entspannung finde ich …bei der Familie und im Sport. Ich liebe es allerdings immer noch, technische Bücher zur Entspannung lesen (aktuell: „Nichtlineare Reglertheorie“). Wenn ich nicht Physiker geworden wäre, …wäre ich Ingenieur geworden – Gott sei Dank, bin ich irgendwo mittendrin gelandet!Das Beste an meiner Tätigkeit ist, … dass ich Modelle für Systeme entwickle, bei denen der Einsatz von Simulationen einen echten Sicherheitsgewinn im Auto bringt.Die Welt im Computer zeigt mir …viel klarer und transparenter als die reale Welt, wie Komponenten in einem System zusammenspielen.Als Rentner werde ich ...so viele Reisen wie möglich unternehmen. //

Das 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe DSG von Volkswagen findet man heute in vielen Fahrzeugen des Wolfsburger Konzerns. Bei der Entwicklung halfen seinerzeit auch Methoden des Computational Engineering.

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Ingenieure in der Formel 1 sind genauso darauf ange-wiesen wie die Konstrukteure in Wettbewerben anderer Sportarten. So beispielsweise beim America’s Cup der Segler. Der Trimaran BOR 90 von BMW/Oracle ist ein wah-

res Hightech-Boot, das sich durch eine neuartige senk-rechte Tragfläche (statt eines Segels) auszeichnete. Der Crew standen für den Sieg beim wichtigsten Segel-Wett-bewerb der Welt im Februar 2010 aber auch viele weitere kleine technische Hilfsmittel zur Verfügung. So wurden in das Boot 26.000 Sensoren einlaminiert, die permanent Messdaten von Belastungen und Spannungen der mitunter sensiblen Leichtbaumaterialien

erfassten und an verschiedene Rechner sendeten. Gerade der steife, 57 Meter hohe Flügel macht es unumgänglich, mit Computersimulationen durch-zuspielen, welche Flügelstel-lung bei einem bestimmten Kurs und Wind das beste

Ergebnis bringt. Es hat sich gelohnt: BMW/Oracle gewann vor der Küste von Valencia gegen den ewigen RivalenAlinghi aus der Schweiz. //

und können dessen Äußeres wie Inneres am Computerbild-schirm aus allen Blickrichtungen betrachten – und zwar ohne die Leiche aufschneiden zu müssen.

Damit sich ein Flugzeug in der Luft hält, muss die Strömung an den Tragflü-geln gleichmä-ßig sein. Mitun-ter kommt es zu Verwirbelungen in der Luft, die Strömung reißt ab und der Pilot muss schnell gegensteu-ern. Diesen Moment, den man Überziehen oder auch „Stall“ nennt, will nun eine Gruppe der Deutschen Forschungs-gemeinschaft (DFG) unter-

suchen. Die Wissenschaftler wollen die komplexen und chaotisch erscheinenden Vorgänge mit Hilfe von Hoch-leistungsrechnern ergründen, in denen sie das Überziehen von Tragflügeln und Trieb-werksgondeln simulieren. Diese Tests bei realen Flug-zeugen durchzuführen wäre schlichtweg viel zu riskant.

Auch der Spitzensport kommt längst nicht mehr ohne Com-puterunterstützung aus. Die

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Computerlatein & Rechnerdeutsch

» Algorithmen:Algorithmen sind Lösungsverfahren,anhand derer ein Problem mit einer festgelegten Handlungsfolge inendlich vielen Schritten gelöst werden kann. Sie steuern Computerprogramme wie auch komplexe Anlagen, deren Berech-nungen von Hochleistungsrech-nern vorgenommen werden.» Computercluster:Computercluster bezeichnet einen Verbund von Computern, die über ein schnelles Netzwerk eine Einheit bilden. Sie werden auch als Server-Farm bezeichnet und verfügen über hohe Rechenleistung und Speicher-kapazität. In erster Linie werden solche Supercomputer in der Wis-senschaft eingesetzt. Der schnellste Europas steht im Forschungszen-trum Jülich: JUGENE schafft mit sei-nen 294.912 Prozessorkernen eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde. Hochleistungsrechner sind aber auch in der kommerziellen Pra-xis ein bedeutendes Hilfsmittel zur Berechnung, Modellierung und Simulation komplexer Systeme.» Computeralgebrasysteme:Computeralgebrasysteme (CAS) lösen Rechenaufgaben der Alge-bra mit Computern. Dazu gehö-ren lineare Gleichungssysteme, aber auch Differential- und Integralfunktionen, deren Daten in zwei oder drei Dimensionen dargestellt werden. Solche CAD-Programme kommen vorwiegend bei mechanischen Konstruktionen wie auch beim Entwurf elektroni-scher Schaltungen zum Einsatz. » Finite-Elemente-Methode: Finite-Elemente-Methode (FEM) ist im Ingenieurwesen ein weit verbreitetes Berechnungsver-fahren. Bei diesem numerischen Verfahren zur Lösung von Diffe-rentialgleichungen wird ein Be-rechnungsgebiet in endlich („fi-nit“) kleine Elemente unterteilt.» Fuzzylogik: Fuzzylogik ist ein Simulationsver-fahren, das nicht auf mathematischen Zusammenhängen basiert, vielmehr werden verbale Beschreibungen in mathematische Größen umgewan-delt. Diese „verschwommene Logik“ wird in der Automatisierungs-, Fahrzeug- und Regelungstechnik angewendet.

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ImpressumHerausgeber:

GESAMTMETALL

Gesamtverband der Arbeitgeberverbände

der Metall- und Elektro-Industrie e. V.

Voßstraße 16 · 10117 Berlin

Objektleitung: Wolfgang Gollub (verantw.)

Druck: color-offset-wälter GmbH & Co. KG,

Dortmund

Wie hier beim Volkswagen Tiguan testen Automobilhersteller ihre Fahrzeuge nicht nur im Windkanal, sondern Strömungslinien werden auch per Computersimulation sichtbar gemacht

Beim Sieger des 33. America’s Cup, dem Trimaran von BMW / Oracle, wurden am Computerdie effektivsten Positionen und Winkel des tragflächenartigen Segels vorausberechnet

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