Defense
Multiphysics Engineering für Defense und sicherheitskritische Systeme
Merkle CAE Multiphysics für Defense
Die Entwicklung von Systemen im Verteidigungs- und Sicherheitsumfeld stellt besonders hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit, Robustheit und Performance.
Komponenten und Baugruppen müssen unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren – von dynamischen Belastungen über thermische Einflüsse bis hin zu außergewöhnlichen Ereignissen wie Schock oder Druckwellen.Die Entwicklung von Systemen im Verteidigungs- und Sicherheitsumfeld stellt besonders hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit, Robustheit und Performance. Komponenten und Baugruppen müssen unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren – von dynamischen Belastungen über thermische Einflüsse bis hin zu außergewöhnlichen Ereignissen wie Schock oder Druckwellen.
Simulation als Schlüsseltechnologie für robuste und sichere Systeme
Systeme im sicherheitskritischen Umfeld müssen unter Bedingungen funktionieren, die sich nur eingeschränkt testen lassen. Gleichzeitig sind die Anforderungen an Nachweisführung und Verlässlichkeit besonders hoch.
Simulation schafft hier die notwendige Transparenz. Sie ermöglicht es, das Verhalten von Produkten unter realistischen Einsatzbedingungen zu analysieren und gezielt zu optimieren – auch für Szenarien, die experimentell nur schwer oder mit hohem Aufwand zugänglich sind.
Typische Fragestellungen betreffen beispielsweise das Verhalten von Strukturen unter kurzzeitigen, hochdynamischen Lasten, die Wechselwirkung zwischen thermischen und mechanischen Effekten oder die Stabilität komplexer Baugruppen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg.
Unsere Simulationskompetenzen für sicherheitskritische Anwendungen
Merkle CAE verfügt über langjährige Erfahrung in der Simulation komplexer technischer Systeme, die unter anspruchsvollen Bedingungen betrieben werden. Der Fokus liegt dabei stets auf einem tiefen physikalischen Verständnis und einer realitätsnahen Abbildung relevanter Effekte.
Struktur- und Festigkeitssimulation
Im Zentrum vieler Projekte steht die Frage, wie sich Strukturen unter realen Belastungen verhalten. Dabei werden sowohl klassische Festigkeitsanalysen als auch hochdynamische Lastfälle betrachtet, um Komponenten und Baugruppen realitätsnah zu bewerten.
· stoßartige Belastungen und dynamische Effekte
· Schwingungsverhalten sowie Eigenfrequenzen
· Optimierung von Gewicht und Steifigkeit
· komplexe Lastkollektive über den gesamten Einsatzzeitraum hinweg
Gerade bei hochbeanspruchten Systemen hilft Simulation dabei, kritische Bereiche frühzeitig zu identifizieren und Konstruktionen bereits in der Entwicklungsphase gezielt zu optimieren.
Hochdynamik und außergewöhnliche Lastfälle
In sicherheitskritischen Anwendungen treten häufig Lastfälle auf, die deutlich über klassische Betriebsbedingungen hinausgehen. Dazu zählen kurzzeitige, hohe Belastungen durch Druckwellen, Anprallereignisse oder plötzliche Beschleunigungen.
Simulation hilft dabei, solche Szenarien detailliert zu analysieren, unter anderem:
· Ausbreitung von Belastungen innerhalb einer Struktur
· kritische Spannungen und potenzielle Schwachstellen
· Versagensmechanismen einzelner Bereiche
· Optimierung von Energieabsorption und Schutzkonzepten
Auf dieser Basis lassen sich Materialeigenschaften, Geometrien und konstruktive Maßnahmen gezielt anpassen, um Systeme robuster und widerstandsfähiger auszulegen.
Thermische Simulation
Neben mechanischen Einflüssen spielen thermische Effekte eine zentrale Rolle – insbesondere bei elektronischen Systemen und geschlossenen Baugruppen. Simulation hilft dabei, Temperaturverteilungen unter realen Betriebsbedingungen zu verstehen und kritische Hotspots frühzeitig zu identifizieren.
Typische Fragestellungen sind dabei:
· Temperaturverhalten im Dauerbetrieb
· thermische Belastungen im Fehlerfall
· Auswirkungen eingeschränkter oder ausfallender Kühlung
So lässt sich frühzeitig bewerten, wann kritische Temperaturen erreicht werden und welche konstruktiven Maßnahmen notwendig sind, um die Funktionalität und Betriebssicherheit sicherzustellen.
Strömungssimulation und gekoppelte Effekte
Strömungssimulation (CFD) wird eingesetzt, um das Verhalten von Fluiden wie Luft oder Gasen innerhalb und außerhalb technischer Systeme zu analysieren. Im Fokus stehen dabei häufig Kühlkonzepte, Strömungsführung und die Wechselwirkung zwischen Fluiden und festen Strukturen.
Typische Anwendungen sind:
· Analyse von Kühlluftströmungen in Gehäusen und Baugruppen
· Optimierung von Kühl- und Belüftungskonzepten
· Untersuchung von Strömungseinflüssen auf mechanische Komponenten
· gekoppelte thermische und strukturelle Analysen (Multiphysics)
Durch die Kombination verschiedener physikalischer Disziplinen entsteht ein deutlich realistischeres Verständnis des Gesamtsystems und seines Verhaltens unter realen Betriebsbedingungen.
Beispiele aus der Praxis
Merkle CAE verfügt über umfangreiche Erfahrung aus Projekten in unterschiedlichen Bereichen – von luftgestützten Systemen über maritime Anwendungen bis hin zu mobilen Plattformen.
Eurofighter – Strukturverhalten unter realistischen Einsatzbedingungen
Im Umfeld des Eurofighters wurden strukturelle Komponenten unter komplexen Lastbedingungen analysiert. Dabei standen insbesondere dynamische Belastungen, Schwingungsverhalten und potenzielle Fehlerszenarien im Fokus.
Ziel war es, das Systemverhalten zuverlässig vorherzusagen und gleichzeitig eine optimale Balance zwischen Gewicht, Steifigkeit und Robustheit zu erreichen.
Kampfhubschrauber Tiger – Thermisches Verhalten elektronischer Systeme
Für Anwendungen im Bereich des Kampfhubschraubers Tiger wurden thermische Analysen komplexer elektronischer Systeme durchgeführt.
Im Mittelpunkt stand die Frage, wie sich Systeme unter realen Betriebsbedingungen verhalten – insbesondere auch in kritischen Situationen, etwa bei eingeschränkter Kühlung oder im Fehlerfall. Simulation lieferte hier die Grundlage für fundierte Auslegungsentscheidungen.
Maritime Systeme – Schwingungen und Entkopplung
In maritimen Anwendungen spielen Schwingungen und deren Übertragung innerhalb von Systemen eine zentrale Rolle.
Untersucht wurde unter anderem, wie sich mechanische Anregungen auf sensible Komponenten auswirken und wie diese durch geeignete Entkopplungskonzepte reduziert werden können. Ziel ist es, die Funktionalität und Lebensdauer der Systeme auch unter anspruchsvollen Bedingungen sicherzustellen.
Mobile Systeme – Dynamik und Zuverlässigkeit
Für mobile Plattformen wurden zahlreiche Analysen durchgeführt, die sich mit dem Verhalten von Baugruppen unter dynamischen Lasten beschäftigen.
Dazu zählen beispielsweise Aktuatoren, Antriebssysteme oder elektronische Komponenten, die unter realistischen Einsatzbedingungen bewertet werden. Neben der reinen Funktionssicherheit spielt dabei auch die Einhaltung relevanter Standards und Nachweisverfahren eine wichtige Rolle.
Simulation für Schutz- und Sicherheitsanwendungen
Neben klassischen Anwendungen unterstützt Merkle CAE auch bei der Entwicklung von Systemen zum Schutz von Infrastruktur und technischen Anlagen.
Dabei geht es beispielsweise um die Auslegung von Strukturen, die außergewöhnlichen Belastungen standhalten müssen, oder um die Bewertung von Szenarien, in denen Energie gezielt aufgenommen oder umgeleitet werden muss.
Simulation ermöglicht es, solche Systeme bereits in der Konzeptphase zu bewerten und gezielt zu optimieren. Das reduziert Entwicklungsrisiken und schafft eine belastbare Grundlage für spätere Nachweise.
Zusammenarbeit und Netzwerke
Merkle CAE arbeitet seit vielen Jahren in einem Umfeld aus Industrie, Forschung und High-Tech-Unternehmen, in dem komplexe Systeme gemeinsam entwickelt und optimiert werden.
Dazu zählen unter anderem:
die strategische Zusammenarbeit mit der OHB System AG, einem führenden europäischen Raumfahrtunternehmen
Projekte im Umfeld der European Space Agency (ESA)
interdisziplinäre Industrieprojekte, etwa im Bereich Reinraum- und Systementwicklung
Kooperationen in geförderten Innovationsnetzwerken (u. a. ZIM)
enge Zusammenarbeit mit Hochschulen und Forschungseinrichtungen
Diese Netzwerke ermöglichen es, komplexe Fragestellungen ganzheitlich zu betrachten und Lösungen zu entwickeln, die über einzelne Disziplinen hinausgehen.
Warum Merkle CAE?
Merkle CAE steht für ein tiefes physikalisches Verständnis und langjährige Erfahrung in der Simulation komplexer technischer Systeme. Kunden profitieren von einer Kombination aus methodischer Kompetenz, interdisziplinärem Denken und einem klaren Fokus auf die jeweilige Anwendung.
Besondere Stärken liegen dabei in:
· langjähriger Erfahrung in anspruchsvollen Simulationsprojekten
· fundierter Multiphysics-Kompetenz
· interdisziplinärer Zusammenarbeit unterschiedlicher Fachbereiche
· realitätsnaher Abbildung komplexer physikalischer Zusammenhänge
· anwendungsorientierter Entwicklung und Nachweisführung
Gerade in sicherheitskritischen Projekten ist diese Verbindung entscheidend, um belastbare Ergebnisse zu erzielen und Systeme zuverlässig auszulegen.
