- maart 27, 2023
Punch Powertrain ontwerpt zijn producten met het hoogste niveau van digitalisering en automatisering, afgestemd op de behoeften van een steeds meer elektrificerende automarkt. Met zijn nieuwe Multidisciplinary Design Optimization Platform heeft het een modelgebaseerd platform gecreëerd dat meerdere disciplines met betrekking tot het ontwerpen van e-motoren op een tijdsefficiënte manier met elkaar verbindt en een hoog niveau van nauwkeurigheid garandeert. Hierdoor kan het bedrijf snel oplossingen van de volgende generatie voor e-motoren ontwikkelen en optimaliseren, waarbij het in slechts twee weken van ‘klantaanvraag’ naar passend ontwerp gaat.
Modelgebaseerde ontwerpoptimalisatie automatiseren
Voor de ontwikkeling van zijn aandrijfsystemen streeft Punch Powertrain naar het meest duurzame ontwerp tegen een betaalbare prijs. Daarbij moet het ontwerp voldoen aan alle eisen die de klant stelt, bijvoorbeeld op het gebied van vermogensdichtheid, efficiëntie en NVH-prestaties. Als gevolg daarvan wordt de e-motorontwerpingenieur geconfronteerd met een verscheidenheid aan ontwerpkeuzes met betrekking tot de geometrische vorm van de motor en de selectie van materialen, waarbij uit miljoenen mogelijke combinaties het meest geschikte e-motorontwerp wordt geselecteerd.
Om de zoektocht naar de beste algemene ontwerpen te versnellen, heeft Punch Powertrain een eigen, modelgebaseerd platform gecreëerd dat alle rekenmodellen voor efficiëntie, kosten, prestaties, structurele integriteit, NVH-prestaties en thermische respons koppelt aan geavanceerde optimalisatiesoftware. Vandaag wordt dit platform toegepast bij het ontwerp van e-motoren voor een cruciaal onderdeel van het portfolio van het bedrijf: elektrische aandrijfsystemen. Met behulp van het platform wordt de ingenieur ontlast doordat het overgrote deel van het handmatige reken- en optimalisatiewerk wegvalt, wat resulteert in een snelle generatie van sterk geoptimaliseerde ontwerpen.
Afwegingen tussen belangrijke prestatie-indicatoren
De zoektocht naar het optimale e-motorontwerp is zeer complex, aangezien elke ontwerpkeuze meerdere belangrijke prestatie-indicatoren kan beïnvloeden. Zo zal de keuze voor een krachtiger type magneet gunstig zijn voor de prestaties, maar op zijn beurt de materiaalkosten verhogen, de thermische en akoestische prestaties beïnvloeden, en mogelijk een verandering van rotor en stator vereisen.
“Elke ontwerpbeslissing is een afweging” stelt Dr. Ilja Siera, Projectleider E-drive Innovation bij Punch Powertrain en verantwoordelijk voor de creatie van het platform. “Het is daarom van het grootste belang dat alle trade-offs in een zo vroeg mogelijk stadium van het ontwerpproces worden blootgelegd, bij voorkeur nog op de tekentafel. Ons in-house ontwikkelde platform stelt ons in staat precies dat te doen, waardoor we onze klanten direct waarde kunnen bieden.”
Elke ontwerpbeslissing is een afweging. Het is daarom van het grootste belang dat alle trade-offs in een zo vroeg mogelijk stadium van het ontwerpproces worden blootgelegd, bij voorkeur nog op de tekentafel. Ons in-house ontwikkelde platform stelt ons in staat precies dat te doen, waardoor we onze klanten direct waarde kunnen bieden.
Ontwerpoptimalisatie op maat van de klant
De unieke aanpak van Punch Powertrain maakt een ontwerpoptimalisatie op maat mogelijk, gebaseerd op de behoeften van de klant. De specificaties, zoals gedefinieerd door de klant, worden ingevoerd in het platform, samen met de boven- en ondergrenzen van de ontwerpruimte die kan worden geëvalueerd. Als het beoogde voertuig bijvoorbeeld is ontworpen voor gebruik op de snelweg, wordt de focus van de efficiëntieberekeningen verlegd naar de 120 km/u-grens. Dit omvat verder toegepaste materialen, buitenafmetingen en interne geometrie van de e-motor. De daaruit voortvloeiende optimalisatiebeperkingen en -doelstellingen en de relevante bedrijfsomstandigheden worden zo afgestemd op de specifieke toepassing van de klant.
Snelheid en nauwkeurigheid
Om het meest optimale ontwerp te identificeren, doorloopt het optimalisatieplatform duizenden mogelijke voorbeelden. Om dit proces te versnellen, maakt het platform gebruik van High Performance Computing (HPC), waardoor het rekenwerk parallel verloopt en de rekentijd wordt teruggebracht tot één of twee minuten per monster. Bovendien gebruikt de optimalisatiesoftware geavanceerde algoritmen die zijn ontworpen om binnen een minimaal aantal iteraties convergentie te bereiken. Om de nauwkeurigheid te garanderen zijn alle rekenmodellen grondig gevalideerd door middel van metingen op speciale meetopstellingen en monsters. Hierdoor kan Punch Powertrain in slechts twee weken van de eisen van de klant naar een passend ontwerp gaan.
Het strategische voordeel van het Multidisciplinaire Design Optimization Platform geeft ons een voorsprong op onze concurrenten en toont het technologisch leiderschap en de betaalbaarheid van het bedrijf op het gebied van duurzame aandrijflijnoplossingen.
