Unsere Kunden schätzen unser tiefes Verständnis Ihrer oft sehr speziellen Fragestellungen.
Nach einem kurzen Gespräch wird Ihre Aufgabenstellung durch unsere Spezialisten erfasst. Wir schlagen Ihnen dann praxisorientierte Ansätze aus der Welt der FE-Simulation vor.
Folgend finden Sie Beispiele zu einigen Simulationsaufgaben, bei denen wir Sie als Dienstleister unterstützen können.
Kurzfristige und schnelle Bearbeitung, fundiertes Fachwissen im Werkzeugmaschinenbereich
Unser neuestes Dienstleistungsangebot vereint das Beste aus zwei Welten (selbst simulieren oder Simulationen extern vergeben).
Erfahren Sie mehr darüber in diesem Artikel.
Verschraubte Verbindungen sind beliebte Komponenten in der Verbindungstechnik, da sie zum einen lösbar sind und zum anderen keine Wärmeeinbringung in die Bauteile erfordern.
Allerdings müssen Verschraubungen einem Festigkeitsnachweis unterzogen werden, da sie oft eine sicherheitsrelevante Rolle spielen.
Wir berechnen für Sie, bei beliebig komplexen Baugruppen mit beliebig vielen Schrauben, die statische und dynamische Festigkeit nach VDI 2230 und DIN EN 13001.
Die verwendeten Schrauben-Modelle haben eine hohe Qualität (für Experten: Hexaeder-Netz, 3D-Körper mit Schaft und Kopf, ohne Gewinde). Der Gewindebereich wird durch den Kerndurchmesser berücksichtigt.
Wir können Kraft-, Druck-, Beschleunigungs-, Drehzahl- und Temperatur- Lasten in beliebiger Kombination berücksichtigen.
Das Schweißen als Verbindungstechnik kommt immer dann zum Einsatz, wenn eine hohe Kraftübetragung mit geringem Materialeinsatz wichtig ist.
Aufgrund ihrer hohen Sicherheitsrelevanz müssen Schweißverbindungen einem Festigkeitsnachweis unterzogen werden.
Je nach Anforderungen und Komplexität der Baugruppe berechnen wir die statische und dyamische Festigkeit von Schweißnähten mit Hilfe der folgenden Methoden:
Werkzeugmaschinen, Handlingroboter und andere fertigende Maschinen müssen gewisse Anforderung an die Steifigkeit erfüllen. Nur so kann die geforderte Fertigungsqualität erfüllt werden.
Bei komplexen Baugruppen stellt sich oft die Frage, welche Komponenten den größten Einfluss auf die Gesamtnachgiebigkeit an einem bestimmten Punkt haben.
Wir beantworten diese Frage durch die FE-Simulation unterschiedlicher Ausbaustufen der Baugruppe.
Am Beispiel einer klassichen Fräsmaschine könnten diese Ausbaustufen so aussehen:
Am Ende der Berechnung ensteht ein Diagramm mit der Nachgiebigkeit der einzelnen Ausbaustufen. Die größten Sprünge im Diagramm deuten auf Schwachstellen in der Baugruppe hin. Mit diesem Wissen können Sie Ihre Produkte gezielt optimieren. Sie sparen Zeit in der Konstruktion, vermeiden Prototypenkosten oder schädliche Garantiefälle.
Belastungen verursachen Deformationen und damit Spannungen. Vereinfacht wird die Spannung als Quotient zwischen Kraft und Fläche definiert. Dieser einfache Zusammenhang ist jedoch nur für einfache Bauteilgeometrien durch den Konstrukteur anwendbar. Reale Bauteile dagegen haben in der Regel eine zu komplexe Geometrie und eine Finite-Elemente-Analyse ist erforderlich um die mehrachsigen Spannungszustände (Zug-/Druck- und Scherspannungen) zuverlässig zu ermitteln.
Die Ermittlung der Spannungen ist in der Regel nur der Anfang. Denn nicht nur Spannungen oberhalb der Material-Streckgrenze sind gefährlich. Auch Spannungen deutlich unterhalb der Streckgrenze können bei wechselnder oder schwellender Last gefährlich werden (Ermüdungsbruch).
Die Genauigkeit einer Spannungsanalyse hängt von mehreren Faktoren ab:
Die berechneten Spannungen fließen schließlich in einen FKM-Nachweis. Dabei wird die statische und dynamische Sicherheit gegenüber Bauteilversagen ermittelt. Lastkollektive können berücksichtigt werden. Bei nicht vorhandener Dauerfestigkeit kann die Betriebsfestigkeit abgeschätzt werden.
Bei vielen Maschinen führen die Antriebe zu einer ungleichmäßigen Erwärmung der Einzelteile. Die dadurch verursachte thermische Ausdehnung führt zu Längenänderung und inneren Verspannungen. Eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität ist die Folge.
Bei der thermischen FE-Analyse werden Temperaturfelder und ihre Verteilung in Bauteilen und Baugruppen mit Hilfe der FEA ermittelt.
In vielen Fällen wird der eingeschwungene Zustand der Temperaturverteilung ermittelt (statische Analyse).
In manchen Fällen ist jedoch eine dynamische (transiente) Simulation der Temperaturfelder notwendig. Beispielsweise dann, wenn die Wärmequelle beweglich ist und der Wärmeeintrag von der Schnelligkeit der Bewegung abhängig ist.
In einem zweiten Schritt werden die durch die Temperaturdifferenzen verursachten Deformationen und Spannungen berechnet. Die Temperaturlasten werden automatisch aus der vorhergehenden thermischen Simulation übernommen. Hier können auch weitere Lasten auf die Struktur aufgebracht werden.
Eine Schwierigkeit bei der thermischen FE-Analyse ist die korrekte Definition der Randbedingungen. Insbesondere sollen hier Konvektions- und Strahlungskoeffizienten genannt werden. Erst durch genaues Verständnis der Simulationsaufgabe und der physikalischen Phänomene kann ein korrektes Modell entstehen.
Die thermische Analyse führt zu einer Verbesserung der Bearbeitungsqualität von Maschinen.
Der effektivste Weg zur Optimierung einer Blechschweiß-Struktur besteht darin, die Dicke jedes einzelnen Blechs oder optional auch von Blechgruppen zu optimieren.
Zu diesem Zweck bieten wir Ihnen als Service die automatisierte Optimierung der Blechdicken in Ihrer Konstruktion an.
Das von uns entwickelte Tool heißt TOPOAD und ist Teil der Meshparts-Software.
Der Vorteil dieses neuen Ansatzes besteht darin, dass wir Blechschweißkonstruktionen optimieren können, ohne die Herstellkosten signifikant zu erhöhen. Auch das Ergebnis der Optimierung bedarf keiner Interpretation und kann direkt hergestellt werden. Schließlich ist das Verfahren aufgrund der 100 %igen Automatisierung kosten- und aufwandsminimal. So sind mathematisch optimale Gewichtsersparnisse von bis zu 40% möglich.
Nach langjähriger Perfektionierung der dynamischen Analyse von Werkzeugmaschinen haben wir die Kettenanalyse entwickelt. Die Kettenanalyse bieten wir Ihnen ab sofort als Dienstleistung an. Aufgrund der Prozessautomatisierung ist der Aufwand bei der Kettenanalyse niedrig. Dafür ist der Nutzen der Simulation in diesem Fall deutlich größer als bei einer klassischen FE-Analyse.
Erfahren Sie mehr über die Kettenanalyse in diesem Artikel.
Es gibt kaum noch einen Industriezweig, wo Schwingungen bei der Entwicklung von Maschinen und Anlagen außer Acht gelassen werden können.
Wenn Schwingungen in der Nähe von Resonanzstellen auftreten, kann das dramatische Folgen (Selbstzerstörung, Menschenschaden) haben.
Aus diesem Grund bieten wir Ihnen unsere langjährige Expertise in der Voraussage und Vermeidung von gefährlichen Eigenschwingungen an.
Die dynamische Analyse Ihrer Produkte beginnt typischerweise mit einer Eigenfrequenz-Analyse, auch Modalanalyse genannt.
Anhand der Eigenfrequenzen lassen sich ungeahnte Verbesserungsansätze herleiten. Das oft genannte Prinzip "Viel hilft viel" wird so manchmal außer Kraft gesetzt.
In der Praxis führt das zu leistungsfähigeren Maschinen. Fräsmaschinen bspw. können Bauteile schneller bei gleicher Genauigkeit bearbeiten.
Nicht immer lassen sich Schwingungen im Betrieb vermeiden. In solchen Fällen geht es eher um die Verminderung der Schwingamplitude als um die komplette Beseitigung der Schwingung.
Der Frequenzgang und im Speziellen der Nachgiebigkeitsfrequenzgang sind gute Mittel für die Charakterisierung des Schwingverhaltens Ihrer Produkte.
Anhand einer simulativen Frequenzgang-Analyse können wir Ihnen nicht nur voraussagen wo etwas schwingt, sondern auch wie stark.
In Kombination mit der Modalanalyse lassen sich daraus gezielt Verbesserungsvorschläge für Ihre Konstruktion herleiten.
Die heutigen Antriebe in Werkzeugmaschinen und Robotern verlangen der tragenden Mechanik immer mehr ab. Ein perfektes Zusammenspiel zwischen Steuerung und Mechanik ist die Voraussetzung für eine leistungsfähige Maschine.
Mit Hilfe der gekoppelten Regler-Mechanik-Simulation können wir die Bearbeitungsgenauigkeit direkt bewerten und verbessern. Das Ergebnis ist auch für Laien anschaulich, weil wir die Abweichung in µm messen.
An dieser Stelle möchten wir die Unterschiede zwischen der virtuellen Inbetriebname und der gekoppelten Regler-Mechanik-Simulation erklären:
Schutzzäune für Roboterzellen und Prellböcke an Gleisenden sind Beispiele von Konstruktionen für die das Verhalten bei Aufprall von Bedeutung ist.
Das Verhalten bei Aufprall ist in der Regel mit großen, plastischen Verformungen verbunden, sodass reale Tests mit Zerstörung der getesteten Komponenten einhergehen. Dadurch ist der experimentelle Aufwand recht hoch.
Mit Hilfe von Aufprall-Simulationen unterstützen wir Sie bei der Auslegung Ihrer Produkte. Dabei sparen Sie Zeit und Geld.
Kugelgewindetriebe scheinen auf den ersten Blick einfache Komponenten zu sein. Doch die relativ hohe Anzahl an unterschiedlichen geometrischen Parametern wirken sich auf komplexe Art und Weise auf die Lebensdauer, Steifigkeit, Laufruhe und Wärmeentwicklung aus.
Mit Hilfe spezieller FE-Simulationsmodelle können wir Ihnen diese komplexen Zusammenhänge im Kugelgewindetrieb zuverlässig berechnen.
Nicht selten können wir die Lebendauer von Kugelgewindetrieben um ein Vielfaches erhöhen. Dabei optimieren wir die Lage der Kugelketten, Kontaktwinkel, Anzahl der Kugeln, Muttergeometrie und vieles mehr.
Die Detailsimulation von Wälzlagern ist in folgenden Fällen interessant:
Unsere spezialisierten FE-Lagermodelle sind für alle Anwendungsfälle geeignet. Mit deren Hilfe ermitteln wir für Sie die Lebensdauer unter beliebigen Betriebsbedigungen, Verformungen und Steifigkeiten, statischen und dynamischen Tragzahlen.
Einige Beispiele von Produkten, für die sich die Detailsimulation von Wälzlagern eignen:
Trotz ihres einfachen Aufbaus kann die hochdetaillierte FE-Simulation von Linearführungen einen hohen Mehrwert liefern. Oft ist der Aufbau von realen Prüfständen zu teuer und aufwendig. Analytische Auslegungsmethoden sind auf der anderen Seite zu allgemein und liefern keine Einblicke in das innere Leben einer Linearführung. Die FE-Analyse liefert da eine kostengünstige Alternative für die Ermittlung der Steifigkeit oder für die Abschätzung der Lebensdauer unter beliebigen Betriebsbedingungen.
Die Simulation kommt im Bereich der statischen FEA sehr nah an die Realität heran. Trotzdem ist immer wieder ein Vergleich mit Messungen erwünscht. Mit Hilfe unseres Forschungspartners, dem Institut für Werkzeugmaschinen an der Universität Stuttgart, bieten wir Ihnen klassiche statische Messungen der Steifigkeit schnell und unkompliziert vor Ort an. Das notwendige Äquipment bringen wir selbsverständlich mit.
Die FE-Simulation kann die Resonanzfrequenzen einer komplexen Baugruppe recht gut voraussagen. Hinsichtlich der Dämpfung jedoch können bei unzureichender Kenntnis der Dämpfungsquellen Abweichungen von typischerweise 30% entstehen. Mit Hilfe der experimentellen Modalanalyse können wir die Dämpfung genau ermitteln und die FE-Modelle aus Sicht der Dämpfung an die Realität anpassen. In der Regel reicht eine einmalige Messung aus um valide Daten für die zukünftigen Entwicklungen zu erhalten. Die Messungen werden in Zusammenarbeit mit unserem Forschungspartner, dem Institut für Werkzeugmaschinen an der Universität Stuttgart, angeboten.
Die experimentelle Frequenzgang-Analyse ist nah verwandt mit der experimentellen Modalanalyse. Bei der Frequenzgang-Analyse jedoch ist der Aufwand relativ gering, weil man sich dabei auf wenige Anregungs- und Messpunkte begrenzt. Nichtsdestotrotz kann diese Analyseart wichtige Kenngrößen liefern und die Identifikation von unbekannten Modellparametern ermöglichen. Die Messungen werden in Zusammenarbeit mit unserem Forschungspartner, dem Institut für Werkzeugmaschinen an der Universität Stuttgart, angeboten.
