Simulation von Spritzwasser zum Schutz elektrischer Komponenten im Fahrzeuginneren

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Written by Wang Xin, Technical Support Engineer at AVL List GmbH

Die 2025 Shanghai International Auto Exhibition, die weithin als Gradmesser der globalen Automobilindustrie gilt, wurde am 23. April offiziell eröffnet. In diesem Jahr zog ein unerwarteter Trend die Aufmerksamkeit von Fachleuten und Publikum gleichermaßen auf sich: Mehrere Automobilhersteller entschieden sich, die Widerstandsfähigkeit ihrer Fahrzeuge gegenüber eindringendem Wasser zu demonstrieren – insbesondere im Hinblick auf den Schutz empfindlicher Innenraumkomponenten.

Unter anderem hat SERES auf seinem Messestand eine dynamische Interaktion mit Wasserspritzern inszeniert, um die Leistungsfähigkeit des Spritzwasserschutzes des Innenraumes zu demonstrieren. Der bekannte chinesische Schauspieler Huang Bo führte einen spontanen Test durch, bei dem er Mineralwasser direkt auf das Armaturenbrett des neuen M8 spritzte und damit große Aufmerksamkeit erregte. Die Live-Demonstration verdeutlichte die spritzwassergeschützte Konstruktion des Fahrzeuginnenraums.

Actor Huang Bo splashed water onto the dashboard (Source: XINLANG CAIJING)
Abbildung 1: Schauspieler Huang Bo spritzt Wasser auf das Armaturenbrett. (Quelle: XINLANG CAIJING)

Wie können Ingenieure ein solches reales Flüssigkeitsverhalten – wie etwa einen Wasserspritzer auf dem Armaturenbrett – nachbilden, ohne das Fahrzeug physisch zu testen? Die Antwort liegt in der Simulation. Mit PreonLab lassen sich eben diese Spritzszenarien virtuell nachbilden.

Header Image of the Blog about Cabin Splashing Analysis with PreonLab
Water splashing inside vehicle cabine - simulation
Abbildung 2: PreonLab simuliert den Wasserfluss im Fahrzeuginnenraum.

Mit der zunehmenden Verbreitung intelligenter Fahrzeugkabinen-Elektronik hat sich das Risiko durch Flüssigkeiten, wie verschüttete Getränke oder aus dem Schiebedach austretendes Wasser, zu einem wichtigen Problem für die Zuverlässigkeit entwickelt. Herkömmliche Tests mit physischen Prototypen sind nicht nur zeit- und arbeitsintensiv, sondern auch nur begrenzt in der Lage, alle möglichen Szenarien darzustellen.

PreonLab begegnet diesen Herausforderungen mit einer partikelbasierten Simulationsmethode. Sie ermöglicht die genaue Reproduktion des komplexen Verhaltens von Flüssigkeiten im Fahrzeuginneren. Ingenieure, die die Innenraumabdichtung verbessern wollen, müssen sich auf zwei Aspekte konzentrieren:

  1. Die Optimierung der Wasserflusswege, um die Flüssigkeit in risikoarme oder ausgewiesene Abflussbereiche zu leiten.

     

  2. Die Erhöhung der Oberflächenhydrophobizität durch Vergrößerung des Kontaktwinkels und Minimierung der Kontaktzeit von Tropfen auf empfindlichen Oberflächen.
Protecting the vehicle cabin from splash water - PreonLab
Abbildung 3: Methoden zur Verbesserung der Wasserdichtigkeit im Innenraum

PreonLab liefert eine Reihe von Simulationsergebnissen zur Unterstützung der Optimierung des wasserfesten Designs im Fahrzeuginnenraum:

Aktuell benetzte Oberfläche und den Flächenanteil
Ermittelt die Bereiche des Innenraums, die aktuell mit Spritzwasser in Kontakt stehen, sowie deren Flächenanteil – visualisiert in Grün.

PreonLab shows the current wetting surface in contact with water.
Abbildung 4: PreonLab zeigt die aktuell benetzte Oberfläche mit Wasserkontakt.
  • Kumulative Benetzungsinformation
    Zeigt alle Innenflächen, die während des gesamten Spritzwasserereignisses mit Wasser in Kontakt gekommen sind. Die im untenstehenden Bild grün markierten Bereiche stellen sämtliche benetzten Innenflächen dar.
Figure 5: PreonLab shows the cumulative wetting of the surface in contact with water.
Abbildung 5: PreonLab zeigt die kumulierte Benetzung der Oberfläche mit Wasserkontakt.
  • Benetzungsdauer-Ausgabe
    Hebt hervor, wie lange Wasser mit verschiedenen Innenflächen in Kontakt bleibt und unterstützt so die Beurteilung der Dauerhaltbarkeit. Die im untenstehenden Bild grün markierten Bereiche zeigen Innenflächen mit längeren Kontaktzeiten mit Spritzwasse
PreonLab shows the wetting time of surfaces in contact with water.
Abbildung 6: PreonLab zeigt die Benetzungsdauer von Oberflächen mit Wasserkontakt.

PreonLab kann nahezu jede Spritzwassersituation simulieren. Das untenstehende Bild zeigt beispielsweise eine Simulation eines Sprühstrahls, der auf die Innenseite einer Seitenscheibe gerichtet ist. So können Ingenieur:innen den Wasserfluss analysieren, das Risiko eines Wassereintritts bewerten und das Strukturdesign gezielt optimieren.

PreonLab predicts waterproof performance of the side door.
Abbildung 7: PreonLab prognostiziert die Wasserdichtigkeit der Seitentür.

Darüber hinaus kann PreonLab Strömungsbedingungen auf unterschiedlichen hydrophoben Oberflächen simulieren, verschiedene Kontaktwinkel von Flüssigkeitstropfen berücksichtigen, die Kontaktzeit zwischen Oberfläche und Wasserfluss vorhersagen und so die hydrophobe Leistung des Innenraums besser bewerten.

Die untenstehende Animation zeigt drei Oberflächen mit identischer Länge und Neigung. Aufgrund unterschiedlicher Kontaktwinkel der Flüssigkeitstropfen auf der festen Oberfläche variiert jedoch die Zeit, die sie benötigen, um über die jeweilige Fläche zu fließen.

PreonLab predicts the contact time with different contact angles.
Abbildung 8: PreonLab prognostiziert die Kontaktzeit bei unterschiedlichen Kontaktwinkeln.

Die netzfreie Simulationssoftware PreonLab liefert präzise Ergebnisse für Spritzwasserszenarien und stellt entscheidende Daten wie benetzte Flächen und Kontaktzeiten bereit. Dadurch können Ingenieur:innen Wasserlaufwege und hydrophobe Oberflächen gezielt optimieren – bei deutlich geringerem Bedarf an kostenintensiven physischen Tests. PreonLab entwickelt sich so schnell zu einem zentralen Werkzeug für innovative Lösungen im Bereich des Flüssigkeitsschutzes in mit sensibler Elektronik ausgestatteten Fahrzeugkabinen.

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Wang Xin

Technical Support Engineer at AVL List Technical Center (Shanghai)