Simulation und KI von Pariser Straßenlaternen bis zur Gentherapie

Darüber berichtet das CADFEM Journal, dessen aktuelle Ausgabe nach einem Relaunch jetzt gedruckt und als ePaper vorliegt. Es schildert die Herausforderung des Herstellers Lenzi Lanternes, dessen Produkte unter anderem die Pariser Straßenbeleuchtung prägen, und der sein Sortiment in nur zwei Jahren komplett neu konzipieren musste. Da blieb wenig Zeit für einen klassischen Prozess mit Überarbeitung von CAD-Modellen, Neubau von Prototypen, Versuchsaufbauten und experimentellen Messungen. Durch den digitalisierten Prozess konnten virtuelle Modelle am Bildschirm entworfen und deren Lichtstrahlung und Energieverbrauch durch Simulation gemessen und optimiert werden. Der in Richtung Himmel abgestrahlte Lichtanteil wurde so auf unter ein Prozent reduziert und gleichzeitig der Energieverbrauch verringert.

Internationaler Schwerpunkt Nachhaltigkeit

Das Journal thematisiert auch das generelle internationale Bemühen, Produkte und deren Entstehungsprozess nachhaltiger zu gestalten. Nachhaltigkeit sei neben den klassischen Zielen der Produktentwicklung – hohe Leistung und niedrige Kosten – eine gleichberechtigte dritte Größe geworden. "Einerseits treten strenge und verbindliche Vorgaben von Gesetzgebern, Industrieverbänden und Umweltorganisationen in Kraft. Zum anderen ist ausgewiesene Nachhaltigkeit zum Faktor für Kaufentscheidungen geworden", heißt es in dem Beitrag.

Dank Digital Engineering und Front Loading könnten Ingenieure und Konstrukteure künftige Produkte bereits in frühesten Entwicklungsphasen optimieren. Der CO2-Fußabdruck für Transporte, Herstellung und Betrieb, die Entsorgung und Kreislaufwirtschaft sowie soziale Auswirkungen könnten berücksichtigt und langfristige Umweltfolgen reduziert werden.

Einsatz von Digital Engineering in der Gen-Therapie

Ein weiterer Beitrag beschäftigt sich mit Digital Engineering in Medizin und Gentherapie. Mit so genannter Transfektion (Einbringen von fremder DNA oder RNA in menschliche Zellen) können seltene oder unheilbare genetische Krankheiten behandelt werden. Simulationen in Verbindung mit Künstlicher Intelligenz (KI) sind hier ein wichtiger Baustein, um die hohe Komplexität der Prozesse zu beherrschen. Als Beispiel wird die Arbeit von APC geschildert, einem spezialisierten Unternehmen mit Sitz in Dublin. Chemie- und Bioprozessingenieure sowie Modellierungs- und Simulationsspezialisten haben hier einen Workflow entwickelt, mit dem sich – anders als bisher – bei der Transfektion das optimale Mischverhältnisse für Zellgesundheit durch CFD-Simulationen ermitteln und optimale Prozessbedingungen, die Transfektionen begünstigen, schnell und genau ermitteln lassen.

Solche Entwicklungen beleuchten im Journal zwei der CADFEM-Geschäftsführer, Erke Wang und Dr. Matthias Hörmann, in einem Interview. Sie betonen, welche Bedeutung unter anderem die weltweit führende Simulations-Software Ansys hat. "Millionen von Ingenieuren profitieren davon und entwickeln Produkte schneller, präziser und ressourcenschonender", sagt Erke Wang. Künftig werde Simulation durch die Kombination mit KI und Machine Learning noch besser "mit perfekter Balance aus Zeit, Aufwand und Ergebnissen".

Nach Matthias Hörmann hebt KI "die Effizienz von Simulationen auf ein neues Level". Dafür sei ein funktionierendes Simulations- und Prozessdaten- Management (SPDM) notwendig sowie eine wachsende Akzeptanz und Anwendung von KI. "Das Interesse an KI ist überwältigend, allerdings beobachten wir auch Ängste, ob die eigene Expertise und Fähigkeiten zukünftig noch gefragt sind", so Hörmann. "Ich sage: Ja. Vielleicht sogar mehr denn je."

Das Journal erscheint auf Deutsch und Englisch. Es steht kostenlos zum Download zur Verfügung (https://www.cadfem.net…urnal.html) und kann unter printversion@cadfem.de als Print-Version angefordert werden.