Biomechanik mit viel <br/>Simulationspotenzial

24.11.2009 | Redakteur: Redaktion SMM

Funktionsprototyp aus Polyamid mit im entspannten Zustand geöffnetem Greifer.
Funktionsprototyp aus Polyamid mit im entspannten Zustand geöffnetem Greifer.

FEM-Simulationen (Finite-Element-Methode) sind im industriellen Umfeld seit den frühen 1960er-Jahren bekannt. In den Biomechanik-Unternehmen nimmt das Bewusstsein, dass Simulationen Innovationen ermöglichen, seit Anfang 2000 stark zu. Der mit virtueller Produktentwicklung generierte Nutzen punkto Zuverlässigkeit, Entwicklungszeit und Kosten ist belegbar. Die Schweiz belegt im mitteleuropäischen Schnitt keine Spitzenposition.

Simulation befindet sich nicht in der Krise.Im Gegenteil. Die führenden Hersteller von Simulationstools investieren auch dieses Jahr ungebremst 20 bis 25 Prozent ihres Umsatzes in die Weiterentwicklung ihrer Software.

Auf der Käuferseite hingegen sieht die Situation aus bekannten Gründen schlecht aus. Budgets in Entwicklungsabteilungen werden gestrichen oder auf bessere Zeiten vertagt. Es zeigt sich, dass die virtuelle Produktentwicklung zwar in vielen und immer mehr Firmen eingesetzt wird, das Ansehen und die Akzeptanz auf Entscheiderebene jedoch nicht allzu hoch ist. Aus der Sicht des Software-Verkäufers begegnet man leider zu wenig oft Firmen, welche Simulation als strategisches Mittel einsetzen. Von Entwicklungsleitern gehörte Aussagen sind: «Der Mitarbeiter hat das Unternehmen verlassen, seither ist die Software ungenutzt» oder «Wir müssen sparen, deshalb können wir uns diese teure Software nicht mehr leisten» oder «Wir machen Kurzarbeit in der Entwicklung und haben keine Zeit uns in ein neues Tool einzuarbeiten.» Es ist die Realität in vielen Schweizer Betrieben. Früher lauteten die Gründe, weshalb nicht in FEM Tools investiert wird: «Wir setzen auf Erfahrung» oder «Wir können uns keinen Spezialisten leisten» oder «Wir haben so viel zu tun, wir haben keine Zeit dafür.»

Die Entwicklungsleiter von heute haben vor zehn bis 15 Jahren und mehr die Hochschule absolviert. Damals waren die Simulations-Tools in Bezug auf die Anwenderfreundlichkeit noch weit entfernt von den heutigen Möglichkeiten. Die Generation von Chefs liegt noch vor uns, welche während der Ausbildung mit Simulationsmethoden in Berührung kamen. Unterricht und Vorlesungen zum Thema FEM oder CFD (Computational Fluid Dynamics, Strömungssimulation) gab es zwar schon lange, allerdings oft sehr theoretisch. Bei zu viel Theorie geht der Nutzen manchmal vergessen. Simulation wird anhand von Gleichungen, Knoten und Elementen erklärt. Simulation soll aber auch anhand seines Einflusses auf das entstehende Produkt erklärt werden. Hierbei entsteht die Motivation der zukünftigen Ingenieure eine Methode einzusetzen. Firmen, die FEM konsequent einsetzen, wo der Nutzen sichtbar und messbar wird, dort verbreitert sich der Einsatz stetig. Wenn eines Tages der Super-FEM-User die Firma verlässt, dann wird ein Ersatz gesucht und nicht die Methode und die Strategie in Frage gestellt.

Schönwettersimulanten

Im Moment beträgt der Rückgang der bezahlten Weiterbildung in der gesamten -Simulations-Branche geschätzte 50 Prozent. Auch zahlreiche Firmen aus der Medizintechnik bilden ihr Personal im Moment nur zurückhaltend weiter aus. Auf die Ausbildung der Mitarbeiter wird im Moment wenig Wert gelegt. Was in den guten Zeiten hoch gelobt wurde («unsere Mitarbeiter sind unser wichtigstes Gut»), gilt nicht mehr uneingeschränkt. Wo sind, nach all den fetten Jahren, die «Reserven» für die schlechten Zeiten? Die Gelegenheit könnte nicht besser sein, jetzt in zukunftsweisende Technologien zu investieren ? so denn das Geld dafür noch da wäre. Da virtuelle Produktentwicklung mit FEM/CFD auf der Teppichetage ein relativ unbekannter Begriff ist, werden die Simulations-Budgets allerdings zuerst gekürzt. Es zeigt sich, dass die Lobby der Simulanten klein ist. Firmen, die nicht nur bei einer Schönwetterlage investieren, haben ihre Chancen in der Krise erkannt. Diese Unternehmen glauben daran, dass sie mit einem Vorsprung aus der Rezession herauskommen werden.

Die Weltwoche vom 18. Juni 2009 schreibt in ihrem Hauptartikel «Schweizer Spitäler können Ihre Gesundheit gefährden». Jährlich seien rund 1200 Todesfälle vermeidbar. Einige der Todesfälle fallen wohl auch auf suboptimale Behandlungsinstrumente zurück. Der Fortschritt in der Medizin in den letzten Jahren ist riesig. Die Diagnose- und Behandlungsinstrumente sind um ein Vielfaches verbessert worden, auch dank virtueller Produktesimulation. Der Wettbewerb zwingt auch die Med-Tech-Branche zu permanenter Verbesserung ihrer Produkte, in noch kürzerer Zeit.

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