Computational Engineering - THINK ING. kompakt - Ausg. 8/10 by GESAMTMETALL

Ausgabe 8 | 2010

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Jeden Monat neue Infos aus der Welt der Ingenieure

»» I N T R O Versuch und Irrtum Vieles, was sich im Laufe der Evolution entwickelt hat, macht auch im Bereich der Technik Sinn. Diente Leonardo da Vinci in der Renaissance noch der Vogelflug als Vorbild für frühe Flugmodelle, so entstand in jüngster Zeit die sogenannte Riblet-Folie, die den Luftwiderstand von Flugzeugen reduziert – abgeschaut von schnell schwimmenden Haien im Meer.

»» C O M P U T A T I O N A L E N G I N E E R I N G

Virtuelle Welt als ideale Testumgebung Computersimulationen sind aus den Ingenieurwissenschaften nicht mehr wegzudenken – gerade in der Automobilindustrie spielen sie eine große Rolle für die Produktentwicklung Die Modellzyklen in der Automobilindustrie werden immer kürzer, gleichzeitig wächst die Vielfalt an Modellen. Die Konsequenz: Für die Entwicklung neuer Fahrzeuge bleibt immer weniger Zeit. Mit Computersimulationen kann der Prozess beschleunigt werden und es lassen sich unterschiedliche Varianten virtuell durchspielen. So können innerhalb kürzester Zeit »» weiter S. 2

schulen angeboten wird und dessen Bedeutung mit zunehmender Leistungsfähigkeit von Computern weiter steigen wird. Rund ums Automobil zum Beispiel bewegen die Experten sich in verschiedenen virtuellen Welten, um mithilfe von numerischen Simulationsmethoden den Verkehr auf den Straßen sicherer, attraktiver und effizienter zu machen.

»» S T U D I U M CES: Die Erfolgsrechnung Computational Engineering Science wird zu den Schlüsseltechnologien der Zukunft gezählt. Das haben auch die deutschen Hochschulen erkannt und bieten immer mehr spezielle Angebote dieses jungen Studiengangs aus Informatik und Technik. »» weiter S. 3 + 4

Die Datenmengen sind mitunter riesig, aber die Computer werden ja auch immer leistungsfähiger, sie verarbeiten die Datenflut immer schneller. Klar, dass sich Ingenieurinnen und Ingenieure diese technischen Verbesserungen zunutze machen. Computational Engineering ist ein junger Studiengang, der erst seit 1997 an deutschen Hoch© ArchMen, Fotolia

Thema: Computational Engineering

Es gibt aber noch ein anderes Prinzip, das Tiere und Menschen seit jeher weitergebracht hat: Versuch und Irrtum. Ausgerechnet diese Methode, die zur Lösung von Problemen bewusst Fehlschläge in Kauf nimmt, um das angestrebte Ziel zu erreichen, ist irgendwie auch die Basis der jungen Hightech-Disziplin Computational Engineering. Allerdings kann beim Lernprozess am Computer nichts kaputtgehen. Die Simulationen sind reine Rechenoperationen, die Möglichkeiten und Wege so lange durchprobieren, bis sie funktionieren. Benötigt werden nur Bits und Bytes und ein Bruchteil der Zeit, die echte Tests in Anspruch nehmen würden. Computersimulationen und Modellrechnungen sind daher unverzichtbar geworden. Für all jene, die sich für Mathematik, Informatik und Technik gleichermaßen begeistern, bietet diese virtuelle Technik ungeahnt reale Jobperspektiven. //

»» P R O D U K T E Simulieren statt Probieren! Viele Testläufe für technische Produkte finden nicht in Fabrikhallen, sondern auf Displays von Großrechnern statt. Anlagen, Menschenströme, Flugzeuge oder Segeljachten – mit System und Hightech lässt sich fast alles simulieren. »» weiter S. 5 + 6

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»» Fortsetzung von S. 1: Virtuelle Welt als ideale Testumgebung

Unterschiedliche Fahrzeugvarianten – zum Beispiel mit oder ohne Heckspoiler – können so miteinander verglichen werden. Und zwar unter ästhetischen und funktionalen Gesichtspunkten. Ebenfalls eine hohe Datenflut, aber deutlich weniger Schrott als in der Realität fällt bei Crashtests am Computer an. Entsprechend häufiger kann das Verhalten von Karosserie und Antrieb bei einem

Auch im Bereich Unfallforschung und Verkehrssicherheit arbeiten Hersteller wie die Audi AG mit Computersimulationen

moderner Grafik-Hardware können Simulationsmodelle mit mehr als 20 Millionen Elementen wie etwa die Wirbelbildung am 3D-Fahrzeug interaktiv dargestellt werden. Aerodynamikeigenschaften werden als virtuelle

2.130 Gigawatt auszuwertendes Datenmaterial statt mehrerer Tonnen Schrott kamen so zusammen.

der Verkehrsflussoptimierung wird versucht, diesen stockenden Verkehr und drohenden

Computersimulationen und 3D-Visualisierungen sind nicht nur nützlich und effektiv, sie sind manchmal auch verdammt schön anzuschauen …

Am Monitor können auch Strömungseigenschaften simuliert werden, was gerade unter den Gesichtspunkten Energieeffizienz und CO2-Schadstoffreduzierung von Bedeutung ist. Allerdings beanspruchen solche Berechnungen eine enorme Datenkapazität, die etliche Computer an ihre Grenzen bringt. Hier kommt dann ein Rechner wie der iFX-Postprozessor des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD ins Spiel, an dem mehrere Benutzer von verschiedenen Standorten aus über ein Netzwerk gleichzeitig arbeiten können. Mit

Stromlinien, Schnittflächen oder ISO-Flächen direkt auf den Oberflächen der Autos sichtbar. © ArchMen, Fotolia

neue Materialien, Bauteile oder Karosserie-Designs digital getestet werden, ohne dass reale Modelle erst produziert und später wieder verworfen werden müssen. Erkennt man im Entwicklungsprozess Optimierungspotenzial, kann man schnell reagieren und Neues ausprobieren. Konstrukteure arbeiten dabei häufig mit anderer Software als Fahrzeugdesigner, die virtuelle Prototypen am Computer in beliebigen Umgebungen fotorealistisch darstellen können. Die gute Bildqualität hilft wiederum den Ingenieurinnen und Ingenieuren, ihre Berechnungen besser beurteilen zu können.

virtuellen Aufprall durchgespielt werden. So fuhren die Fahrzeugentwickler der Daimler AG die neue C-Klasse gut 5.500 Mal vor die digitale Wand. Bis zu 320 Milliarden Rechenoperationen wurden dabei jedes Mal gestartet.

Die Sicherheit verbessern auch Fahrerassistenzsysteme, wobei auch immer häufiger datenintensive Technologien zum Einsatz kommen. Während beim Bremsassistenten ABS (Anti-BlockierSystem) oder beim Elektronischen Stabilitäts-Programm (EBS) Fahrzeuge autonom funktionieren, wird neuerdings an Technologien gearbeitet, die eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen (zum Beispiel die automatische Abstandsregelung) sowie zwischen Automobilen und der Infrastruktur (beispielsweise Parkplatzsuche oder Verkehrszeichenerkennung) ermöglichen. Betrachtet man die vom Verband der Automobilindustrie (VDA) aufgeführte Entwicklung der in Deutschland produzierten Automobile, dann fällt auf, dass es in der Regel in jedem Jahr mehr werden. Ein merklicher Rückgang wurde nur im vergangenen Jahr registriert, trotzdem liefen noch insgesamt 5,2 Millionen Automobile vom Band. Laut Kraftfahrt-Bundesamt sind hierzulande etwa 50 Millionen angemeldete Kraftfahrzeuge auf den Straßen unterwegs. Hinzu kommen auf deutschen Autobahnen noch zahlreiche Fahrzeuge aus dem Ausland. Das deutsche Straßennetz hingegen wächst in wesentlich geringerem Tempo. Mit Systemen

automobilen Kollaps gerade in Ballungsräumen und Großstädten in den Griff zu bekommen. Hochleistungsfähige Rechenzentren spielen dabei eine entscheidende Rolle: Dabei wird der künftige Verkehrszustand anhand aktuell gemessener Daten geschätzt, um mithilfe innovativer Algorithmen optimale Signalprogramme zu berechnen und etwa die Steuerungsparameter für Ampelanlagen zu optimieren. Die Systeme betrachten hierbei nicht nur einzelne Knotenpunkte, sondern haben auch die Verkehrslage im gesamten Straßennetz im Blick – und zwar gerade auf vielbefahrenen Autobahnen wie auch in Innenstädten. Ein weiterer positiver Nebeneffekt: Im fließenden Verkehr ist der Treibstoffverbrauch gegenüber dem Stop-and-go-Verkehr geringer und es werden weniger CO2-Emissionen abgegeben. Dieses Beispiel zeigt: Der noch junge Studiengang Computational Engineering hat sich in rasantem Tempo zu einem bedeutenden Bereich der Ingenieurwissenschaften entwickelt. Nicht nur in der Fahrzeugentwicklung sind Computersimulationen eine feste und verlässliche Größe, sie stecken in vielen neuen Technologien und technischen Produkten. //

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CES: Studieren kommt vor dem Simulieren!

Computational Engineering Science zählt zu den Schlüsseltechnologien – die Hochschulen haben reagiert und viele spezielle Studiengänge in ihr Angebot aufgenommen

»» S T U D I U M

, An der RWTH in Aachen wird CES in der Bachelor(7 Semester) und in der Master-Variante (3 Semester) angeboten. Beginn des Bachelor-Studiengangs jeweils zum Wintersemester. Voraussetzung ist ein vorher absolviertes Online-Self-Assessment (www.maschinenbau. rwth-aachen.de/de/studium/selfassessment). Für besonders hochqualifizierte Absolventen – sowohl mit BA-, als auch mit MA-Abschluss – ist danach die Teilnahme am speziellen Doktorandenprogramm „Aachen Institute for Advanced Study in Computational Engineering Science“ (AICES) möglich, bei dem Mentoren die Nachwuchswissenschaftler während der kompletten Promotionsphase intensiv unterstützen. www.rwth-aachen.de , „Computational Sciences in Engineering“ nennt die TU Braunschweig ihren entsprechenden Master-Studiengang. Nicht CES, sondern CSE lautet demzufolge die Abkürzung. Die Dauer ist auf vier Semester angelegt, Beginn ist jeweils zum Wintersemester. Man sollte sich allerdings rechtzeitig um einen Studienplatz bemühen, denn Bewerbungen zum WS müssen jeweils bis zum 15. Februar eingereicht werden. www.tu-braunschweig.de

Simulieren ist besser als Zerstören und ein Modell aus Bits und Bytes ist schneller erstellt als komplexe Technik im Originalmaßstab. Wenn man auftretende Probleme dazu noch visualisieren kann, bevor der erste Prototyp gebaut ist, und sich damit wenig effektive Trial-and-Error-Methoden sowie langwierige Testreihen erspart, dann ahnt man schon, welchen Wettbewerbsvorteil das in allen Ingenieurbranchen mit sich bringt. Die Entwicklungszeiten von Hightech-Produkten werden beschleunigt und die anfallenden Kosten gesenkt, ganz egal, ob es sich um einen neuen verbrauchsarmen Diesel-Motor, den revolutionären Staubsauger, eine komplette Erdöl-Raffinerie oder eine aufwändige Brückenkonstruktion handelt. Simulationen am Rechner sind in allen Bereichen der Ingenieurwissenschaften unentbehrlich geworden. Von Maschinenbau über Elektro- und Verfahrenstechnik bis hin zu Bauingenieurwesen – überall lassen sich mit Hilfe

von Modellrechnungen am Computer die realen Anforderungen fast 1:1 durchspielen. Möglich wird das durch Computational Engineering Science (CES), eine interdisziplinäre Ingenieurfachrichtung, die sich ganz auf die Anwendung von Simulationstechniken und Computermodellen spezialisiert hat. Eine noch junge Disziplin, zu deren Beherrschung die normale Ingenieurausbildung nicht das ausreichende Know-how aus Mathematik und Informatik liefert. Deshalb, und weil CES zu den so wichtigen Schlüsseltechnologien der kommenden Jahrzehnte gezählt wird, haben viele deutsche Hochschulen den Trend frühzeitig erkannt und bieten seit 1997 spezielle Studiengänge in diesem innovativen Fachgebiet an. Wer sich für den Studiengang Computational Engineering Science entscheidet, hat einen ziemlich abwechslungsreichen Studienplan. Mal geht es an die ingenieurwissenschaftlichen Institute, dann wieder in die Hörsäle der Informatik-, Mathe-

, Schon 1997 hat die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg als eine der ersten Hochschulen Deutschlands CES ins Studienangebot aufgenommen. Aktuell kann man sich für ein Bachelor- oder MasterStudium entscheiden. Vor dem Beginn als CES-Bachelor muss eine Grundlagen- und Orientierungsprüfung abgelegt werden, um zu zeigen, ob man den Anforderungen gewachsen ist und ausreichende methodische Fähigkeiten mitbringt. Das viersemestrige MasterProgramm wird zweisprachig auf Englisch und Deutsch angeboten. Wer will, kann das Studium vom einzelnen Seminar-Modul bis hin zur Masterarbeit auch komplett in Englisch absolvieren. Im Rahmen des „Elite-Netzwerks Bayern” gibt es zudem ein Programm für besonders fähige Master-Studierende, mit zusätzlichen Tutorien, Kursen und einer ausführlichen Projektarbeit. Belohnung für den CES-Mehraufwand: der Abschluss Master of Science with Honours. www.ce.uni-erlangen.de , Wer schon einen Hochschulabschluss in Elektrotechnik, Informationstechnik, Technischer Informatik oder ähnlichen Fächern in der Tasche hat, kann an der Universität

matik- oder Physiklehrstühle. An ersteren wird einem das anwendungstechnische Wissen der Ingenieurwissenschaft oder Physik vermittelt, das sich um Bereiche wie Strömungsmechanik, Mechatronik, Optik, Regelungstechnik oder Informationstechnik drehen kann. An letzteren erwirbt man die nötigen Kompetenzen in Mathematik und Informatik und

beschäftigt sich mit Numerischer Analyse, Linearer Algebra, komplexen Gleichungen oder mit informationstechnischen Problemstellungen wie Algorithmen, Softwareentwicklung und Rechnerarchitektur. Ziel ist, mit dem Studium des Computational Engineering mathematisch talentierte Informatiker zu formen, die die

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Rostock seinen Master of Science in Computational Engineering erwerben. Darüber hinaus besteht keine Zulassungsbeschränkung. Die Einschreibung erfolgt online. Zwischen dem 1. August und 30. September für das Wintersemester, vom 1. bis 30. März für das Sommersemester. Gute Englisch-Kenntnisse müssen vorhanden sein, jene werden vor Studienbeginn mit dem Internet-basierten sogenannten „Toefl-Test“ überprüft. www.uni-rostock.de

Prozent informatikorientiertes Fachwissen“ vermittelt. Fortsetzen und intensivieren lässt sich das Ganze mit dem ebenfalls angebotenen Master-Programm. Jenes ist auf vier Semester angelegt. Bis zum 1. Oktober für das Wintersemester und bis zum 1. April für das Sommersemester kann man sich ohne vorherige Bewerbung einschreiben, wenn alle Unterlagen im Internet per „uni-assist“ vorgeprüft wurden. www.vm.tu-berlin.de

, Wie interdisziplinär die Bachelor- und Master-CES-Studiengänge an der Technischen Universität Darmstadt aufgebaut sind, beweist die Unterstützung durch das Darmstädter Zentrum für wissenschaftliches Rechnen und die Zusammenarbeit mit dem neu gegründeten Forschungszentrum für Computational Engineering. Außerdem gibt es eine intensive Kooperation mit sechs anderen universitären Fachbereichen wie Mathematik, Informatik, Mechanik, Bauingenieurwesen und Geodäsie, Maschinenbau sowie Elektrotechnik und Informationstechnik. Sowohl für den auf sechs Semester angelegten Bachelor, als auch für den viersemestrigen Master sind Bewerbungen ausschließlich online möglich – für das Sommersemester ab Mitte Dezember, für das Wintersemester ab Mitte Mai. Interessierte Schüler haben mit dem speziellen „Huckepack-Programm“ die Möglichkeit, einen Studierenden der Computational Engineering Sciences einen Tag lang zu begleiten und sich damit einen konkreten Eindruck von den Studieninhalten zu verschaffen. www.study.ce.tu-darmstadt.de , „Informationstechnik im Maschinenwesen – Computational Engineering Sciences“ nennt die TU Berlin ihr entsprechendes Bachelor-Programm für alle CES-Interessierten. Sechs Semester lang bekommt man in diesem Studiengang, der mit „ITM“ abgekürzt wird, laut Uni-Angaben „70 Prozent ingenieurtechnisches und circa 30

, Die Unterrichtssprache Englisch sollte man beherrschen und einen OnlineEignungstest muss man ebenfalls absolvieren, wenn man an der TU München am Masterprogramm des Elitestudiengangs für Computational Engineering Sciences teilnehmen will. Bewerbungsschluss ist jedes Jahr am 31. März; das Studium startet zum Wintersemester. Nach Abschluss der insgesamt vier Semester mit einem zehnwöchigen Forschungsprojekt erhält man seinen Abschluss. Ausgewählte und besonders geförderte Studierende dürfen dann sogar den stolzen Titel „Master of Science with Honours“ tragen. http://portal.mytum.de , Computergestützte Ingenieurwissenschaften nennt die Leibniz Universität Hannover ihre entsprechenden Master- und Bachelor-Programme der CES und verspricht Studierenden vielfältige Jobperspektiven, die von Maschinenbau und Bauingenieur-Büros über Berechnungsabteilungen der Automobil- und Zulieferindustrie sowie Entwicklungsabteilungen der Elektro- und Informationstechnik bis hin zur Biomedizintechnik reichen. www.uni-hannover.de , Schon die Website des viersemestrigen Master-Studiengangs für Computational Engineering an der TU Dresden präsentiert sich in Englisch. Ohne nachgewiesen gute Englisch-Kenntnisse und ohne ein entsprechendes CES-Bachelor-Studium sollte man

die Online-Bewerbung erst gar nicht ausfüllen. Wird man genommen, gibt’s einen speziell gemixten CES-Cocktail, der einen nach dem Abschluss für höhere Aufgaben der computergestützten Ingenieurwissenschaften qualifiziert. wwwce.inf.tu-dresden.de , An der TU Hamburg-Harburg laufen die Studiengänge mit den Inhalten der Computational Engineering Sciences unter dem Namen „Informatik-Ingenieurwesen / Computational Informatics“. Sowohl in der sechs Semester dauernden Bachelor-, als auch in der vier Semester in Anspruch nehmenden Mastervariante kann man hier, hoch in Deutschlands Norden, in die Welt der ingenieurwissenschaftlichen Visualisierungen, Simulationen und Visionen eintauchen. www.tu-harburg.de , Jeweils zum Sommer- und zum Wintersemester ist an der Technischen Universität Kaiserslautern der Einstieg in das viersemestrige Masterprogramm der Computational Engineering Sciences möglich. CES ist hier im Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik angesiedelt. Eine Zulassungsbeschränkung gibt es nicht, nur ein fachlich passendes Bachelor-Studium sollte man auch hier natürlich vorher absolviert haben. www.uni-kl.de , Im Jahr 2000 hat die Ruhr-Universität Bochum zusammen mit den drei Fakultäten für Bauingenieurwesen, Mathematik und Maschinenbau den international ausgerichteten Master-Studiengang Computational Engineering eingerichtet. Einstiegsbedingungen zu jedem Wintersemester sind ein erster Hochschulabschluss (Bachelor) im Bereich Bauingenieurwesen oder Maschinenbau sowie gute Englischkenntnisse. Das praxisorientierte Studium dauert vier Semester, eines davon absolvieren die Studierenden an einer Auslandsuniversität in den USA, Frankreich, Japan, Indien oder Brasilien. http://compeng.rub.de

Technik nicht aus den Augen verlieren. Wer Mathe mehr als versteht, Informatik mehr als mag und Technik schon immer mehr als benutzen wollte, der ist genau richtig in diesem Bereich. Auch wenn das Handwerkszeug aus Formeln, Variablen, Logarithmen und Programmierungen besteht, richten sich all die Computermodelle und Simulationsaufgaben

immer auf ganz konkrete Ingenieurleistungen. Genau das ist das Spannende. Dank CES wird aus Virtuellem letztlich Realität. An welchen Hochschulen man CES zur ganz persönlichen Realität werden lassen kann, zeigt ein Blick auf den Monitor oder ein Klick in die IngenieurStudiengangSuche von THINK ING.: www.search-ing.de //

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Ein Arbeitstag beginnt mit … einer guten Tasse Kaffee und Gesprächen mit unseren Anwendern … Als Wissenschaftler im Bereich CES muss man … geduldig und bereit sein, viel Überzeugungsarbeit zu leisten, damit Modelle und Berechnungsergebnisse im Unternehmen Akzeptanz finden. Wirklich aufregen könnte ich mich … über den Satz: „Dieses Experiment wird man nie simulieren können!“ Die Ingenieurausbildung in Deutschland … ist immer noch sehr gut und wir sollten versuchen, dieses Niveau zu halten. Computational Engineering Science ist … eines der spannendsten Arbeitsgebiete im aktuellen Arbeitsmarkt, denn das Potenzial ist nur zu kleinen Teilen erschlossen und CES wird in den nächsten Jahren stark wachsen. Entspannung finde ich … bei der Familie und im Sport. Ich liebe es allerdings immer noch, technische Bücher zur Entspannung lesen (aktuell: „Nichtlineare Reglertheorie“). Wenn ich nicht Physiker geworden wäre, … wäre ich Ingenieur geworden – Gott sei Dank, bin ich irgendwo mittendrin gelandet! Das Beste an meiner Tätigkeit ist, … dass ich Modelle für Systeme entwickle, bei denen der Einsatz von Simulationen einen echten Sicherheitsgewinn im Auto bringt. Die Welt im Computer zeigt mir … viel klarer und transparenter als die reale Welt, wie Komponenten in einem System zusammenspielen. Als Rentner werde ich ... so viele Reisen wie möglich unternehmen. //

»» P R O D U K T E

Intelligente Simulationsmodelle kommen in vielen Bereichen zum Einsatz und helfen, komplizierte Abläufe zu koordinieren und neue technische Produkte intensiv zu testen

Nicht nur bei der Konstruktion von Automobilen werden Simulationen eingesetzt, sondern auch bei der Errichtung von Produktionsanlagen. Ingenieure vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibnitz Universität Hannover sind jetzt bei der Fertigung

rechnergestützt verschiedene Szenarien des Produktionsablaufs durchgespielt und schließlich die besten Möglichkeiten ausgewählt werden. Auch Menschenströme können am Computer simuliert werden. Die Siemens AG etwa

»» K U R Z - I N T E R V I E W » 10 Antworten in 10 Sätzen Dr. Thomas Pütz (46) arbeitet als Abteilungsleiter beim Hersteller von Brems- und Lenksystemen TRW Automotive in Koblenz. Sein Arbeitsbereich umfasst die Entwicklung und Betreuung von Simulationsumgebungen mit CES. Seine Modelle werden in virtuellen Fahrzeugumgebungen eingesetzt. Studiert hat Pütz Festkörperphysik und Halbleitertechnik in Aachen, danach promovierte er und nach zwei Jahren freiberuflicher Arbeit begann er im Jahre 1998 bei TRW Automotive.

Das 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe DSG von Volkswagen findet man heute in vielen Fahrzeugen des Wolfsburger Konzerns. Bei der Entwicklung halfen seinerzeit auch Methoden des Computational Engineering.

für Volkswagen Nutzfahrzeuge einen Schritt weitergegangen. Mit der „simulationsgestützten Ablaufplanung“, die in das bestehende Simulationsmodell integriert wurde, können nun

forscht mit dem Projekt Repka an einem Simulator, der das Gehverhalten von bis zu 50.000 Personen berechnen soll. Daten wie Personenzahl oder Gehrichtung werden aus Kamerabildern

ausgelesen, womit Kurzzeitprognosen für die nächsten Minuten erstellt werden können. So kann man zum Beispiel einen in einen überfüllten Bahnhof einfahrenden Zug auf einen leeren Bahnsteig umleiten. Auch das Verhalten Einzelner kann das System zehnmal so schnell prognostizieren, als das in Echtzeit möglich wäre. So lassen sich Besucherfluss und Besucherzahl einer Veranstaltung gut voraussagen. Damit hätte man eine Möglichkeit, dass in Zukunft kritische Situationen, wie jüngst bei der Loveparade in Duisburg, vermieden werden können. An virtuellen Autopsien forscht das Rechtsmedizinische Institut der Universität Bern. Dabei nimmt der Spezialroboter „Virtobot“ Untersuchungen von Leichen mit Hilfe von – aus der Medizintechnik bekannten – hochauflösenden Magnetresonanzscannern und Computertomographen vor. Die Gerichtsmediziner erhalten ein hochpräzises, dreidimensionales Bild vom Körper

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»» F A C H B E G R I F F E

und können dessen Äußeres wie Inneres am Computerbildschirm aus allen Blickrichtungen betrachten – und zwar ohne die Leiche aufschneiden zu müssen.

Computerlatein & Rechnerdeutsch

Damit sich ein Flugzeug in der Luft hält, muss die Strömung an den Tragflügeln gleichmäBeim Sieger des 33. America’s Cup, dem Trimaran von BMW / Oracle, wurden am Computer ßig sein. Mitundie effektivsten Positionen und Winkel des tragflächenartigen Segels vorausberechnet ter kommt es zu Verwirbelungen in der Luft, erfassten und an verschiedene Ingenieure in der Formel 1 die Strömung reißt ab und der Rechner sendeten. Gerade der sind genauso darauf angePilot muss schnell gegensteusteife, 57 Meter hohe Flügel wiesen wie die Konstrukteure ern. Diesen Moment, den man macht es unumgänglich, mit in Wettbewerben anderer Überziehen oder auch „Stall“ Computersimulationen durchSportarten. So beispielsweise nennt, will nun eine Gruppe zuspielen, welche Flügelstelbeim America’s Cup der der Deutschen Forschungslung bei einem bestimmten Segler. Der Trimaran BOR 90 gemeinschaft (DFG) unterKurs und Wind das beste von BMW/Oracle ist ein wah-

Wie hier beim Volkswagen Tiguan testen Automobilhersteller ihre Fahrzeuge nicht nur im Windkanal, sondern Strömungslinien werden auch per Computersimulation sichtbar gemacht

suchen. Die Wissenschaftler wollen die komplexen und chaotisch erscheinenden Vorgänge mit Hilfe von Hochleistungsrechnern ergründen, in denen sie das Überziehen von Tragflügeln und Triebwerksgondeln simulieren. Diese Tests bei realen Flugzeugen durchzuführen wäre schlichtweg viel zu riskant. Auch der Spitzensport kommt längst nicht mehr ohne Computerunterstützung aus. Die

res Hightech-Boot, das sich durch eine neuartige senkrechte Tragfläche (statt eines Segels) auszeichnete. Der Crew standen für den Sieg beim wichtigsten Segel-Wettbewerb der Welt im Februar 2010 aber auch viele weitere kleine technische Hilfsmittel zur Verfügung. So wurden in das Boot 26.000 Sensoren einlaminiert, die permanent Messdaten von Belastungen und Spannungen der mitunter sensiblen Leichtbaumaterialien

Ergebnis bringt. Es hat sich gelohnt: BMW/Oracle gewann vor der Küste von Valencia gegen den ewigen Rivalen Alinghi aus der Schweiz. // Impressum Herausgeber: GESAMTMETALL Gesamtverband der Arbeitgeberverbände der Metall- und Elektro-Industrie e. V. Voßstraße 16 · 10117 Berlin Objektleitung: Wolfgang Gollub (verantw.) Druck: color-offset-wälter GmbH & Co. KG, Dortmund

» Algorithmen: Algorithmen sind Lösungsverfahren, anhand derer ein Problem mit einer festgelegten Handlungsfolge in endlich vielen Schritten gelöst werden kann. Sie steuern Computerprogramme wie auch komplexe Anlagen, deren Berechnungen von Hochleistungsrechnern vorgenommen werden. » Computercluster: Computercluster bezeichnet einen Verbund von Computern, die über ein schnelles Netzwerk eine Einheit bilden. Sie werden auch als ServerFarm bezeichnet und verfügen über hohe Rechenleistung und Speicherkapazität. In erster Linie werden solche Supercomputer in der Wissenschaft eingesetzt. Der schnellste Europas steht im Forschungszentrum Jülich: JUGENE schafft mit seinen 294.912 Prozessorkernen eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde. Hochleistungsrechner sind aber auch in der kommerziellen Praxis ein bedeutendes Hilfsmittel zur Berechnung, Modellierung und Simulation komplexer Systeme. » Computeralgebrasysteme: Computeralgebrasysteme (CAS) lösen Rechenaufgaben der Algebra mit Computern. Dazu gehören lineare Gleichungssysteme, aber auch Differential- und Integralfunktionen, deren Daten in zwei oder drei Dimensionen dargestellt werden. Solche CADProgramme kommen vorwiegend bei mechanischen Konstruktionen wie auch beim Entwurf elektronischer Schaltungen zum Einsatz. » Finite-Elemente-Methode: Finite-Elemente-Methode (FEM) ist im Ingenieurwesen ein weit verbreitetes Berechnungsverfahren. Bei diesem numerischen Verfahren zur Lösung von Differentialgleichungen wird ein Berechnungsgebiet in endlich („finit“) kleine Elemente unterteilt. » Fuzzylogik: Fuzzylogik ist ein Simulationsverfahren, das nicht auf mathematischen Zusammenhängen basiert, vielmehr werden verbale Beschreibungen in mathematische Größen umgewandelt. Diese „verschwommene Logik“ wird in der Automatisierungs-, Fahrzeug- und Regelungstechnik angewendet.