Technical Computing und CAE unter Linux

Vor dreißig Jahren war Automobilentwicklung Handarbeit: Designer entwarfen erste Skizzen am Reißbrett. Die Werkstatt baute immer detailliertere Modelle. Ingenieure testeten die Modelle in unzähligen Versuchen auf Stabilität, Fahrverhalten und viele Kriterien mehr. Sie bemängelten Schwachstellen in der Konstruktion, forderten Nachbesserungen von den Designern, ließen neue Modelle und Prototypen anfertigen.

Fast zehn Jahre dauerte es vom ersten Federstrich bis zum Showroom im Autohaus. Wenig ist seitdem beim Alten geblieben. Vom Technical Computing versprechen sich die Konzernbosse heute den Schlüssel zum Erfolg, Autos entstehen fast komplett am Computer.

Den meisten Mitarbeitern hat man ein CA vor den Namen gesetzt. Wer früher Designer war, macht heute CAD und heißt Konstrukteur, aus Ingenieuren wurden CAE-Fachleute, selbst an der Tür zur Werkstatt prangen nun drei Großbuchstaben: CAM. CA steht für Computer Aided. Der Computer unterstützt alle Arbeitsschritte auf dem Weg von der Idee zum fertigen Auto.

Computer Aided Design

In der CAD-Abteilung wird aus der Idee ein Bild. Jede Schraube, jeder Zylinderkopf, jeder Kotflügel formt sich hier am Bildschirm zu einem dreidimensionalen Modell und wird mit Abertausenden weiterer Teile zusammengesetzt zu einem kompletten Auto. "Früher", so erzählt ein Konstrukteur mit Wehmut, "waren wir die bunteste Abteilung. An jedem Arbeitsplatz standen Silicon Graphics Workstations in frischem Indigo oder Türkis."

Silicon Graphics heißt heute SGI und ist längst nicht mehr die Nummer eins im Bereich der 3D-Grafik und nur noch wenige Farbtupfer blitzen aus dem Mausgrau an den Tischen. Hewlett-Packard oder IBM liest man da, unter der Haube meist RISC-Prozessoren, betrieben mit der jeweiligen Unix-Variante. Seit kurzem finden HP und IBM jedoch immer mehr Gefallen an Linux als Betriebssystem auf gewöhnlicher Intel-Hardware.

Computer Aided Engineering

"Hübsch, aber so überlebt das doch nie und nimmer die ersten hundert Meter" - in der CAE-Abteilung spöttelt man zwar immer noch gerne über die ersten Entwürfe der Kollegen vom CAD; in den letzten Jahren jedoch zunehmend seltener, denn die Designer nehmen den Ingenieuren immer mehr Arbeit ab.

Deren Domäne, das Computer Aided Engineering, muss sicherstellen, dass jedes Bauteil den auftretenden Belastungen gewachsen ist, dass der Kraftstoff im Zylinder optimal zerstäubt und die Klimaanlage auch noch die Plätze auf der Rückbank angenehm temperiert. Der Motor muss angemessen klingen und der Airbag sollte tunlichst nicht durch ein klingelndes Mobiltelefon ausgelöst werden. Die CAE-Abteilung simuliert das Verhalten des Autos in den unterschiedlichsten Situationen, spielt mit Abmessungen und Materialien, bis die optimale Kombination gefunden ist.

Sie kann dafür gar nicht genug Rechenzeit bekommen. "Unsere Großrechner haben schon immer ein ganzes Zimmer belegt", erinnert sich ein Ingenieur, "nur dass die Zimmer von heute tausendmal schneller rechnen." Das Gros der Arbeit kann schon jetzt oft ein so genannter Cluster aus mehreren hundert vernetzten Linux-PCs erledigen. Dazu kommt noch ein Sammelsurium von Servern: Alphas mit Tru64, HPs mit HP-UX, IBMs mit AIX, SGI und NEC. Dort laufen all die Simulationen, die nicht für das Parallelrechnen auf dem Cluster geeignet sind oder deren Software es nur für spezielle Betriebssysteme gibt.

Hat ein Design das Dickicht der Berechnungen und Simulationen durchlaufen, bekommt es entweder das Okay der Ingenieure oder es muss zurück zum Nachbessern in die CAD-Abteilung. Doch Fehler werden immer seltener, seit die CAD-Programme um kleine CAE-Module ergänzt werden. So können schon die Designer einfache Tests an ihren Entwürfen ausführen, daher werden sie immer besser. Und den Ingenieuren bleibt mehr Zeit für exaktere Simulationen.