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Digitale Entwicklung und Erprobung spart nicht nur Zeit und Kosten, sie ist darüber hinaus ressourcenschonend und damit nachhaltig. Statt realer Fahrzeuge nutzen die Ingenieure digitale Prototypen – Rechenmodelle, die Eigenschaften, Systeme und Aggregate eines Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit nachbilden. Es gibt 20 digitale Prototypen für Simulationen in den verschiedenen Entwicklungskategorien wie beispielsweise Aerodynamik, Energiemanagement, Bedienung oder Akustik. „Wir führen den Datenstand der einzelnen Fachbereiche regelmässig zusammen und bauen damit ein möglichst detailliertes virtuelles Gesamtfahrzeug auf“, erklärt Dr. Andreas Huber, Teamleiter für digitale Prototypen bei Porsche. Bis dato unentdeckte konstruktive Konflikte können so schnell erkannt und gelöst werden.

Zu den ersten Ingenieuren, die mit einem digitalen Prototyp arbeiten, zählen die Aerodynamik-Spezialisten. „Wir haben schon beim Projektstart vor rund vier Jahren mit einem Umströmungsmodell begonnen“, berichtet Dr. Thomas Wiegand, Leiter der Aerodynamikentwicklung. Mit Blick auf eine hohe Reichweite ist ein niedriger Luftwiderstand für den vollelektrischen Macan elementar. Selbst kleine Verbesserungen in der Strömung können grosse Auswirkungen haben. So feilen die Ingenieure mit Hilfe der Simulation derzeit noch an Detaillösungen wie beispielsweise den Kühlluftführungen. Die Berechnungen berücksichtigen dabei nicht nur verschiedene Anordnungen der Komponenten, sondern auch die in der Realität auftretenden Temperaturunterschiede.

Virtuelle Tests mit neuem Anzeige- und Bediensystem
Neue Methoden ermöglichen inzwischen eine sehr präzise Simulation von Aero- und Thermodynamik. „Bei der Entwicklung des vollelektrischen Macan ist die digitale Welt unverzichtbar“, betont Aerodynamiker Wiegand. Das elektrische Antriebssystem von der Batterie bis zum Motor erfordert ein völlig eigenständiges Konzept von Kühlung und Temperierung, das sich von dem eines Fahrzeugs mit konventionellem Antrieb wesentlich unterscheidet. Während bei Verbrennungsmotoren ein Temperaturfenster von 90 bis 120 Grad angestrebt wird, verlangen Elektroantrieb, Leistungselektronik und die Hochvoltbatterie je nach Komponente einen Bereich zwischen 20 und 70 Grad. Und dabei treten die kritischen Szenarien nicht etwa beim Fahren, sondern beim Schnellladen mit hoher Leistung bei hohen Aussentemperaturen auf. Die Porsche-Entwickler können jedoch Lage, Strömungen und Temperaturen exakt berechnen und digital optimieren.

Virtuelle Prototypen lassen sich früh mit der realen Welt kombinieren. Bestes Beispiel: die Entwicklung eines komplett neuen Anzeige- und Bedienkonzeptes für die nächste Macan-Generation. Durch den Einsatz einer sogenannten Sitzkiste, die das Fahrerumfeld darstellt, kann in Verbindung mit dem digitalen Prototyp das Anzeige- und Bedienkonzept bereits in einer frühen Entwicklungsphase erlebbar gemacht werden. „Durch die Simulation kann man Anzeigen, Bedienvorgänge und wechselnde Einflüsse während der Fahrt aus Fahrersicht beurteilen“, erklärt Fabian Klausmann aus dem Entwicklungsbereich Driver Experience. „Testfahrer“ sind dabei nicht nur die Experten selbst, sondern auch fachfremde Probanden. Bis ins kleinste Detail können so alle Interaktionen zwischen Fahrer und Fahrzeug untersucht und gezielt optimiert werden, noch bevor das erste physische Cockpit entsteht.

Flexibel in die Zukunft: weiterer neuer Macan mit Verbrennungsmotor
Die Markteinführung für den vollelektrische Macan, der als erster Porsche auf der Premium Platform Electric entsteht, ist für 2023 geplant. Für den Übergang zur reinen Elektromobilität stellt sich Porsche flexibel auf. „In Europa steigt die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen kontinuierlich. Das Entwicklungstempo in den Weltregionen in Bezug auf die Elektromobilität ist jedoch unterschiedlich. Wir bringen daher im Jahresverlauf 2021 ein weiteres Nachfolgemodell des aktuellen Macan mit konventionellem Antrieb“, sagt Michael Steiner.