Sie arbeiten oft an den Grenzen der erforschten Physik. Die Expertise der Analyseexperten und Rechenkünstler ist weltweit in Forschung und Entwicklung gefragt. Mit ihren Berechnungen von Funktionen und Leistungen simulieren sie oft den Ernstfall und machen so Produkte erst marktfähig.
Achim Ühlin, Freier Journalist aus Stuttgart
Mitten in Deutschland wird ein neuer Tunnel eröffnet. Damit Gefahrguttransporter hindurch fahren dürfen, ist ein spezieller Brandschutz notwendig. Bisher wurden sie über die benachbarten Dörfer umgeleitet. Jede Menge Abgase und zunehmender Verkehr zeichneten kein schönes Bild. Damit ist nun Schluss. Eine neuartige Brandbekämpfungsanlage machte es möglich. Um vor der Installation sicher zu gehen, dass alles funktioniert, waren die Simulations-Ingenieure gefragt.
Denn Brandschutz unter diesen Bedingungen ist kein Kinderspiel. Fängt etwa die Ladung eines Lkw nach einem Unfall in der Mitte des Tunnels Feuer, kann es bis zu 1000 °C heiß werden. Ob die Rohre der Anlage dieser Hitze ohne den kühlen Löschschaum standhalten, war ungewiss. Da Untersuchungen in dieser Richtung noch nie durchgeführt wurden, griffen die Planer auf thermische Simulationen zurück.
„Es sind oftmals viele Untersuchungen außerhalb der Norm erforderlich, um absolut zuverlässige und belastbare Annahmen machen zu können, ob Prozesse funktionieren wie sie sollen“, sagt David Wenger, dessen Ulmer Ingenieurbüro mit den Simulationen beauftragt war. „Wir fangen dann da an, wo der VDI-Wärmeatlas, also die Grundlehre der Wärmeleitung und -übertragung aufhört“, beschreibt er den Alltag seines Teams. Denn die Simulations-Ingenieure stoßen immer wieder an die Grenzen der erforschten Physik: Belastungsgrenzen der Materialien, optimale Strömungsführung, Verhalten bei verschiedenen Hitzegraden, Auslösezeit der Automatik durch Sensoren.
So berechneten Wengers Umweltsystem-, Chemie- und Verfahrenstechniker verschiedene Szenarien. Und lieferten vom besten bis zum schlimmsten Fall die Werte an den Brandschutzinstallateur des Tunnelbaus. Das Ergebnis: Nein, die Anlage hätte den Hitzebelastungen nicht ganz standgehalten. Erst mit einer zusätzlichen Feuerschutzverkleidung der Rohre ist der Tunnel sicher.
Das 15-köpfige Team des promovierten Verfahrenstechnikers kommt zudem aus der Energiesystem- und Softwaretechnik sowie der Physik und Mathematik. Und wegen der Bandbreite an Problemstellungen und gleichzeitiger Tiefe des technischen Anspruchs braucht es Allrounder wie Fachleute im Team: Projektleiter, die sich in jegliche Situation fachlich hineindenken müssen. Begonnen beim Kühlen von verschiedenen Lithium-Ionen-Batterien über das Realgasverhalten beim Betanken von Wasserstofffahrzeugen bis hin zu Turbulenz-Berechnungen in Staubsaugerdüsen: Langweile kommt bei den Fachleuten nicht auf. So fliegen die Spezialisten etwa aufgrund ihrer Kompetenz im Auftrag eines Premium-Fahrzeugherstellers viermal jährlich zu Spitzengremien für die Normung künftiger Wasserstoff-Infrastruktur. Wie auch immer die Lösung aussieht, helfen die Ingenieure, Fragestellungen weiter zu erforschen und den Markteintritt für neuartige Produkte zu erleichtern.
Viele Simulations-Ingenieure haben ihre Ausbildung an Technischen Hochschulen und Universitäten absolviert, oftmals in der Verfahrenstechnik. Denn das Studium hier strebt eine besondere Tiefe und Breite des fachlichen Wissens sowie der wissenschaftlichen Grundlagen an. So lassen sich später vor allem neue Fragestellungen und fachlich besonders komplexe Probleme lösen. Doch auch Mathematisch-technische Softwareentwickler (kurz MATSE) sind gefragt als Simulations-Ingenieure. Denn sie lernen früh, mathematische Modelle auf unterschiedlichste Problemstellungen anzuwenden. Aus Technik wie Chemie und andere Naturwissenschaften. Dahinter steht entweder eine Lehre oder etwa der ausbildungsintegrierende Bachelor-Studiengang „Scientific Programming“ an der Jülicher Fachhochschule Aachen.
Weitere Informationen Wenger Engineering in Ulm
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