KI in der Konstruktion – Success Story Materialreduzierung Stromschiene

In diesem Entwicklungsprojekt aus dem Bereich KI in der Konstruktion wurden die Metallbleche einer Stromschiene optimiert, die als zentrale Baugruppe in einer Battery Junction Box für Elektrofahrzeuge bzw. in der Emobility dient.

Die Box verbindet die Batterie bzw. den Hochvoltspeicher mit der Leistungselektronik. Die Baugruppe kombiniert einzelne Metallbleche in einem Thermoplast-Gehäuse und integriert die Steuerungselektronik sowie Kühlungselemente.

Mit der KI-basierten Konstruktionsmethodik M.OPT® wurde für die Metallbleche eine Materialreduzierung um 34% erreicht. Lesen Sie in diesem Projektbericht, wie das erreicht wurde.

Hintergrund + Projektziel

Optimierung einer Battery Junction Box/Stromschiene für Elektrofahrzeuge mithilfe von KI in der Konstruktion
Hohe technische Komplexität, enge Randbedingungen
Hauptziel: Reduzierung des Materialeinsatzes der Metallbleche (Bauteilgewicht, Materialkosten)
Weiteres Ziel: Minimale Temperaturen im Betrieb und gleichmäßige Temperaturverteilung

Wesentliche Anforderungen

Effiziente Wärmeabfuhr für Elektronikkomponenten
Beständigkeit unter verschiedenen Belastungsprofilen (z. B. Rennstrecke, schnelles Laden etc.)
Einhaltung des vorgegebenen Bauraums
Sicherstellung erforderlicher Luft- und Kriechstrecken
Berücksichtigung fertigungstechnischer Parameter

Sie vermissen weitere technische Details? Aus Gründen der Geheimhaltung können hier lediglich symbolhafte, reduzierte Inhalte gezeigt werden.

Ulf Seefeldt, M.TEC ENGINEERING GmbH Haben Sie Fragen zu KI in der Konstruktion? Sprechen Sie uns gerne an!

Ulf Seefeldt, Dipl.-Ing., Head of Business Development

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Optimierung mithilfe KI-basierter Konstruktions-Methodik M.OPT®

Die Randbedingungen waren anspruchsvoll und teils widersprüchlich. Zentrale Herausforderung war die Auflösung des Zielkonflikts aus möglichst großen Flächen der Metallbleche zur Wärmeabfuhr und einer möglichst hohen Materialeinsparung durch Reduzierung dieser Flächen. Zudem war der Bauraum stark beschränkt und es gab zahlreiche Fertigungsrestriktionen.

Zur Bewältigung dieser komplexen Entwicklungsaufgabe nutzten die M.TEC-Ingenieure die eigens entwickelte KI-basierte Konstruktionsmethodik M.OPT® als Multiphysik-Anwendung, um die relevanten physikalischen Bereiche (Strukturmechanik, Thermodynamik, elektrische Spannung etc.) parallel zu analysieren und die Geometrien der Metallbleche zu optimieren.

In diesem Entwicklungsprozess wurden durch die KI in der Optimierung bis zu 500 Input- und Outputparameter gleichzeitig betrachtet, u. a. aus den folgenden Bereichen:

Design-Parameter (Bauraum, Geometrie)
Materialparameter
Thermische Parameter

Vorgehen/Projektablauf

Definition von Zielparametern: fixe Parameter (z. B. Bauraum) und variable Parameter (z. B. Geometrien einzelner Bleche)
Durchführung von Simulationen zum Aufbau des Meta-Modells
Training des M.OPT®-Meta-Modells
Identifikation des besten Designs und simulative Verifizierung
Lieferung des optimierten CAD-Modells an den Kunden

Ergebnisse + Kundennutzen

Einhaltung sämtlicher Vorgaben
34 % Materialreduzierung für das Metall der Bleche
Auflösung der widersprüchlichen Zielkonflikte
Erhebliche Kosteneinsparung für Serienteile
Reduzierung von Iterationen in der Entwicklung

Resumée dieser Geometrie-Optimierung auf KI-Basis

Die bei dieser Mechanikoptimierung erzielten Ergebnisse zeigen, dass mithilfe von KI in der Konstruktion enorme Innovationssprünge realisiert werden können:

Anforderungs-Erfüllung: Das optimierte Design erfüllte sämtliche Einzelanforderungen, teils sogar deutlich übererfüllt
Materialreduzierung: 34% Materialersparnis bei den Metallblechen
Wirtschaftliche Verbesserungen:
- Enorme Kosteneinsparungen beim Materialeinsatz
- Kosteneffizienz der KI-basierten Methode, da Iterationen in der Entwicklung weitgehend entfallen sind
Innovationsgrad: Deutlich höherer Innovationsgrad des Endprodukts sowie technische Effizienz und Qualität im Vergleich zu herkömmlichen Entwicklungsmethoden

Diese Resultate zeigen eindrucksvoll, welches Potential innovative Engineering-Methoden auf Basis von künstlicher Intelligenz für mechanische Komponenten bieten.

Mathematische Lösungsraumdarstellung als Symbolbild für KI-basierte Produktentwicklung Ulf Seefeldt, M.TEC ENGINEERING GmbH Die in diesem Projekt eingesetzte Entwicklungsmethodik M.OPT® von M.TEC ist produkt- und branchenübergreifend anwendbar. Sie steht Ihnen als Entwicklungsdienstleistung für Ihr Produktportfolio zur Verfügung.

Sprechen Sie uns gerne unverbindlich an!

Ulf Seefeldt, Dipl.-Ing., Head of Business Development

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