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12. Juli 2023

Rechnen am HLRS – das Familienunternehmen MANN+HUMMEL macht es vor

(Produkt-) Entwicklung beschleunigen, Investitionen für Neu- und Weiterentwicklungen kontinuierlich optimieren und auf diese Weise wettbewerbsfähig bleiben: Simulation und Berechnung können dabei helfen. Große Unternehmen haben diese Technologien daher längst in ihren Unternehmensalltag integriert und nutzen ihre Vorteile gewinnbringend für sich aus. Der Mittelstand sowie kleine und mittlere Unternehmen (KMU) dagegen scheitern (leider!) oft noch daran, dass sie nicht über die notwendigen Rechnerkapazitäten verfügen, um Simulations- und Berechnungstechnologien für sich zu nutzen; selbst wenn sie erkannt haben, wie sie diese für sich nutzen könnten. Doch: Das muss nicht sein!

Höchstleistungsrechnen für KMU

Denn: Das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) bietet seine Rechnerkapazitäten zu attraktiven Preisen für Unternehmen jeder Größenordnung an; heißt, auch der Mittelstand und KMU haben die Möglichkeit, den Supercomputer HAWK des HLRS – und damit einen der schnellsten Rechner Deutschlands – für sich und ihre Projekte zu nutzen. Abgerechnet wird dabei nur, was wirklich gerechnet bzw. simuliert wird. Auch der gesamte Prozess „drumherum“ ist denkbar unkompliziert und hürdenfrei – zumal wir jederzeit gerne als Berater und Vermittler zur Seite stehen (kostenfrei, dank Unterstützung durch das MWK).

Quod erat demonstrandum: Optimierte Filtersysteme dank HPC

Wie gut eine Kooperation mit dem HLRS funktioniert, zeigt das Beispiel des Familienunternehmens MANN+HUMMEL. Das Unternehmen arbeitet tagtäglich an Lösungen für saubere Mobilität, saubere Luft, sauberes Wasser und saubere Industrie. Mit über acht Jahrzehnten Erfahrung in der Filtration zählt MANN+HUMMEL dabei zu den größten Filterherstellern der Welt. Im Produktportfolio unter anderem: Filtrationslösungen für Bau- und Landmaschinen – heißt genauer, für eine breite Palette von Fahrzeugen (vom kleinen Minitraktor bis zur großen Planierraupe). Da insbesondere diese Fahrzeuge in staubigen und schmutzigen Umgebungen eingesetzt werden, benötigen sie robuste und leistungsstarke Filtersysteme. Denn gerade in Bereichen, in denen es zu großen Staub- und Schmutzbelastungen kommt, sind hohe Abscheidegrade mit langen Serviceintervallen von besonderer Bedeutung, um die Verfügbarkeit der Maschinen, z.B. während der Ernte für Landwirte zu verlängern bzw. zu optimieren.

Dank Simulation am HLRS: 200 Versuche in 2,5 Stunden

Ein wichtiger Bestandteil der entsprechenden Filtersysteme von MANN+HUMMEL: der Multi-Zyklonvorabscheider. Er stellt sicher, dass die Staubpartikel gar nicht erst bis zum eigentlichen Filter, geschweige denn bis zum Motor vordringen. Die Modellierung dieser Filter für eine Simulation ist aufgrund der hohen Komplexität der Strukturen sehr schwierig; um die Form und Anordnung der im Vorabscheider enthaltenen Zyklonzellen gut abzubilden, ist ein sehr feines Mesh erforderlich (mehr als 100 Millionen Zellen). MANN+HUMMEL nutzte die Strömungssimulation mit dem Ziel, letztlich das Gesamtsystem, sprich, die Performance der Maschine in puncto Serviceintervall und Energieeffizienz, zu verbessern. Die dafür notwendigen Versuche (in der Simulation waren es in Summe etwa 200 Ensemble-Läufe) wären als Realversuche unverhältnismäßig aufwendig gewesen. Gleiches gilt für die Rechenzeit, die das Unternehmen mit eigenen Rechnerkapazitäten für die Simulation hätte aufwenden müssen. Mithilfe der HLRS-Rechnerkapazitäten und der dort möglichen Parallelisierung ließ sich die Dauer der Simulation auf lediglich rund 2,5 Stunden reduzieren. MANN+HUMMEL untersuchte unter anderem die Geschwindigkeit der Luft und die Wege durch die einzelnen Zyklonzellen bzw. Zyklonblöcken – wie diese voneinander abhängen und sich auswirken. Auf Grundlage der Ergebnisse konnte das Unternehmen die Anordnung der Zellen weiter verbessern; zugunsten von Abscheidegrad und Serviceintervall.

Externe Hilfestellung nutzen

Diese erfolgreiche Kooperation von Höchstleistungsrechenzentrum und einem Familienunternehmen zeigt, wie einfach und kosteneffizient es (auch für den Mittelstand oder KMU) sein kann, mangelnde interne Rechnerkapazitäten zu erweitern und erfolgreiche Simulationsprojekte umzusetzen. Ähnlich verhält es sich übrigens auch, wenn es beispielsweise um fehlendes internes Know-how (angefangen bei der richtigen Idee) oder finanzielle Möglichkeiten geht. Denn: An passenden Partnern mangelt es nicht, man muss sie nur finden. Wir helfen Ihnen gerne – sprechen Sie uns an!