Berechnung und Simulation (Computational Modeling and Simulation)

Berechnung und Simulation ist ein Vertiefungsfeld des Maschinenbaus, das sich mit der rechnergestützten Modellierung, Analyse und Optimierung mechanischer Systeme befasst. Im Mittelpunkt stehen numerische Verfahren wie die Finite-Elemente-Methode (FEM), die Finite-Volumen-Methode (FVM), die Mehrkörpersimulation sowie strömungsmechanische und thermische Simulationen (CFD). Damit lassen sich Bauteile, Baugruppen und Prozesse virtuell auslegen, ohne aufwendige physische Prototypen. Typische Inhalte sind technische Mechanik, Kontinuumsmechanik, Werkstoffmechanik, numerische Mathematik, Programmierung sowie der Umgang mit etablierten Simulationswerkzeugen (z. B. ANSYS, Abaqus, MATLAB, OpenFOAM). Zunehmend kommen statistische Methoden und Machine-Learning-Verfahren zur Datenauswertung und Surrogatmodellbildung hinzu. Angeboten wird das Fach überwiegend als konsekutiver Master of Science (M.Sc.), meist im Anschluss an einen Bachelor in Maschinenbau, Mechatronik oder verwandten Ingenieurwissenschaften. Absolventinnen und Absolventen arbeiten in Forschung und Entwicklung der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Energie- und Anlagenbauindustrie sowie bei Ingenieurdienstleistern und Softwareherstellern. Tätigkeitsfelder umfassen Strukturberechnung, Crashsimulation, Strömungsanalyse, Akustik, Thermomanagement und Lebensdauerprognosen. Abgrenzung: Während der klassische Maschinenbau alle konstruktiven und produktionstechnischen Aspekte abdeckt, ist Berechnung und Simulation ein methodisch ausgerichteter Schwerpunkt mit starkem Bezug zu Computational Engineering und angewandter Mathematik.