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WARUM SIND KOMFORTSIMULATION UND VIRTUELLE MENSCHMODELLE IN DER MODERNEN SITZENTWICKLUNG UNVERZICHTBAR?


Analyse und Optimierung des statischen und dynamischen Sitzkomforts waren lange Zeit von einer Vielzahl von physischen Prototypen und Probandentests geprägt. Diese subjektive Bewertung des Komforteindrucks ist allerdings stark probandenabhängig und daher nur begrenzt aussagekräftig. Um den hohen Anforderungen an moderne Sitze in kurzer Entwicklungszeit gerecht werden zu können, ist es daher notwendig, effizientere Prozesse und verlässlichere, objektivere Verfahren zur Bewertung des Komforts einzuführen.

Der Wandel hin zur weitestgehend virtuellen Fahrzeugentwicklung ist außerdem mit einem späten Einstieg in die Prototypenphase verbunden. Daher ist es zwingend notwendig, auch den Sitzkomfort bereits in der virtuellen Entwicklungsphase zu bewerten. Bei Crash-Tests oder NVH-Analysen ist Simulation bereits Standard, zur Verbesserung des Insassenkomforts wird sie bisher noch nicht flächendeckend eingesetzt. Dabei ermöglicht sie es, den Entwicklungsprozess zu verbessern, zu beschleunigen und wirtschaftlicher zu gestalten:

• Zentralen Kenngrößen zur Beurteilung (z.B. die Dehnungsverteilung im Schaum), die messtechnisch häufig schwer oder nur mit hohem Aufwand bestimmt werden können, können sehr viel einfacher ermittelt werden.
• Fehler und Schwachstellen werden frühzeitig identifiziert und können optimiert werden noch bevor teure Prototypen gebaut werden.
•Die Bewertung des Komforteindrucks wird durch standardisierte Randbedingungen objektiviert. Es entsteht ein wesentlich verlässlicherer und quantifizierbarer Eindruck.
• Die Werkzeugfreigabe kann wesentlich früher erfolgen. Die Time-to-Product sowie der gesamte Entwicklungszyklus werden deutlich verkürzt.
• Zahlreiche Varianten können einfach und schnell getestet und verglichen, neue Sitzkonzepte effizient beurteilt werden. So wird die Performance insgesamt deutlich gesteigert und der Materialeinsatz optimiert.
• Die Kommunikation zwischen den einzelnen Abteilungen wird durch Schnittstellen erheblich vereinfacht.

Die Interaktion zwischen Mensch und Sitz ist sehr komplex. Grundlage für eine erfolgreiche, virtuelle Optimierung des Sitzkomforts ist daher ein tiefes Verständnis für das Zusammenspiel beider Faktoren – man spricht vom „belegten Sitz“. Da die schwingende Masse des menschlichen Körpers einen großen Einfluss auf das gesamte System hat, können Messungen und Simulationen, in denen der Sitz lediglich mit einer starren Masse belastet wird, zu falschen Entscheidungen führen.

Demnach werden zwei Modelle benötigt – eines vom Sitz selbst und eines vom menschlichen Körper. Je nach Einsatzzweck gibt es diese Insassenmodelle mit verschiedenem Aufbau und unterschiedlicher Detailtiefe. Für Crash- und Komfortbewertungen eignen sich besonders anatomiebasierte Finite-Elemente-Modelle. Sie ermöglichen eine realitätsnahe Belastung des Sitzes. Auf dieser Basis können bereits in der virtuellen Entwicklungsphase viele für die Komfortbewertung wichtigen Größen reproduzierbar bestimmt werden.

WIE WIRKT SICH DER WANDEL DER MOBILITÄT – Z. B. HIN ZU AUTONOMEM FAHREN – AUF DIE OPTIMIERUNG DES SITZKOMFORTS AUS?


Zahlreiche Assistenzsysteme führen dazu, dass der Insasse immer weniger mit der eigentlichen Kontrolle des Fahrzeugs beschäftigt ist. Autonomes Fahren erweitert also das Aktivitätsspektrum im Fahrzeuginnenraum. Während neben wirtschaftlichen und technischen Kriterien bisher häufig das Exterieurdesign eine große Rolle bei der Kaufentscheidung spielte, rücken jetzt Themen wie Fahrer- und Insassenkomfort – und damit auch der Sitz als verbindende Komponente zwischen Mensch und Fahrzeug – in den Fokus. Sie können zu einem Unique Selling Point werden und eine Marke prägen.

Durch den sich verändernden Innenraum entsteht eine Vielzahl an möglichen Sitzpositionen – weg von relativ aufrechten, hin zu entspannteren Haltungen. In vielen Concept Cars ist es darüber hinaus möglich, den Sitz zu rotieren und sich so seinen Mitfahrern zuzuwenden. Hinzu kommt eine funktionale Erweiterung: Zukünftig könnten Bedienpanels direkt am Sitz angebracht werden, um eine einfache und komfortable Interaktion zwischen Mensch und „Maschine“ in allen Positionen zu ermöglichen. Sitze müssen also komplett neu gedacht werden.

Zwei weitere wesentliche Faktoren, die den Wandel der Mobilität kennzeichnen, sind Personalisierung bzw. Customizing auf der einen und Carsharing-Konzepte auf der anderen Seite. Individuallösungen, die auf die Bedürfnisse des Einzelnen zugeschnitten sind, werden immer beliebter und müssen schnell und kostengünstig hergestellt werden können. Gleichzeitig setzen sich vor allem in Städten sogenannte Shared Mobility-Angebote durch, was wiederum bedeutet, dass ein Sitz die Anforderungen aller Fahrertypen erfüllen muss.

Im Hinblick auf Innovation und Reaktionsschnelligkeit ist eine Digitalisierung der Entwicklungskette unumgänglich. Denn nur der Einsatz numerischer Tools wie CAE und CAD ermöglicht es, eine Vielzahl von Varianten in kurzer Zeit und bei geringen Kosten durchzuspielen und so ein hohes Sicherheits- und Komfortniveau für neue Sitzpositionen zu erreichen, ohne es für die bisherigen zu verschlechtern.

Kontaktieren Sie uns gerne persönlich

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Wir beraten Sie gerne bei Fragen rund um die Themen (virtuelle) Sitzentwicklung, Sitzkomfort und virtuelle Menschmodelle.

Dipl.-Ing. Jörg Hofmann
Produktmanager CASIMIR

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WAS MACHT UNS ZUM RICHTIGEN ANSPRECHPARTNER FÜR (VIRTUELLE) SITZENTWICKLUNG UND SITZKOMFORT?


Der Mehrwert von Simulation in der Sitzentwicklung ist unumstritten – sei es im Hinblick auf die Steigerung der Qualität oder die Reduktion von physikalischen Versuchen. Gleichzeitig fehlt es vielen Unternehmen – großen und kleinen – aber noch an Erfahrungswerten. Die sich rasant wandelnden Fahrzeugmodelle und die stetig steigenden Anforderungen machen den Einstieg häufig schwer. Wir stellen Ihnen nicht nur die richtigen Werkzeuge zur Seite, sondern auch Experten, die sich seit vielen Jahren mit dem Thema Sitzkomfort und virtuellen Menschmodellen beschäftigen.

Messung und Simulation sind unser Handwerk: NVH- und Komfortanalysen, H-Punkt-Simulationen und experimentelle Modalanalysen sind ein großer Bestandteil unserer täglichen Arbeit. Unsere Stärke ist dabei insbesondere die jahrelange Erfahrung in der Bewertung der Simulationsergebnisse. Wir ziehen also die richtigen Schlüsse und helfen unseren Kunden so, Produktentwicklungszeiten drastisch zu verkürzen, Kosten für Prototypen einzusparen und gleichzeitig eine hohe Innovationskraft umzusetzen. Unsere System- und Software-Lösungen – z.B. CASIMIR/Automotive – entwickeln wir seit vielen Jahren in Zusammenarbeit mit verschiedenen OEMs und Sitzherstellern weiter. So konnten wir eine sehr hohe Genauigkeit und Detailtiefe erreichen, die wiederum eine sehr präzise Analyse und Bewertung des Sitzkomforts ermöglichen.

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