Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Analysen in der Produktentwicklung

An den Grenzen der Belastbarkeit

Das Engineering-Unternehmen Optoform unterstützt Fertiger bei der Entwicklung neuer Produkte. Dabei greift der Dienstleister auf Analyse-Software zurück, um die Konstruktionen auf Kundenwünsche abzustimmen. Auch Materialverbrauch und Energiekosten spielen hierbei eine immer wichtigere Rolle.

Bild: Optoform

Mit über 20 Jahren Entwicklungserfahrung in der Wälzlager- und Automobilzulieferindustrie, Blechumformung, Schweißfertigung und Automation bietet Optoform seinen Auftraggebern Unterstützung bei der Produktentwicklung. Das Engineering-Unternehmen hat sich auf die die Konstruktion, Festigkeitsberechnung, Strömungs- und Bewegungssimulation komplexer Komponenten, Baugruppen und Module spezialisiert. Das Angebot des Dienstleisters reicht von der Ideenfindung bis zum Endprodukt. Zur Abwicklung der Aufträge setzt das Team moderne Computer Aided Design-Technologie (CAD) ein, wie Dr. Peter Giese, Inhaber von Optoform erklärt: „Ich habe mich im direkten Vergleich mit anderen 3D-Systemen bereits 2004 für Solidworks entschieden, da die Software wirtschaftlich interessanter war und umfassende Funktionalität bietet. Ausschlaggebend waren zudem die leichte und intuitive Bedienung sowie die integrierten Simulationswerkzeuge. Im Zuge der Evaluierung eines CAD-Systems bin ich auch erstmalig auf die Analysesoftware von Solidworks aufmerksam geworden.“

Das Unternehmen nutzt neben der CAD auch die Simulation und Flow-Simulation Software zu Festigkeitsstudien, beispielsweise für Klimakompressoren, Ventile oder Wälzlager, sowie für Strömungssimulationen zur Optimierung von Wärmetauschern oder Wasserturbinen. Bei der Auslegung von Kompressoren und Kolbenverdichtern wird zudem die Bewegungssimulation angewandt. Aufgrund der Analysedaten können sich Änderungen bei der Gehäuse- und Antriebswellengeometrie oder Wärmeübergangsflächen ergeben. So konnte beispielsweise beim Entwurf eines Robotergreifers mittels der Berechnungen eine vollständige Änderung der aufwendigen Konstruktion in ein robustes Baukastenprinzip erreicht werden. Auch in anderen Anwendungsfeldern bietet der Einsatz von Simulationstechnologie Vorteile: Aufgrund der genauen Berechnungen können nun zum Beispiel Wasserkraftwerke mit exakt der gefordeten Leistung verkauft werden. Unternemen nutzen die Berechnungen in Berichtsform zudem als Entscheidungsunterlagen für technische Neuerungen oder notwendige Änderungen. Bislang haben alle so von Optoform berechneten Produkte den Belastungstests und Praxisanforderungen standgehalten und mussten nicht mehr geändert werden.

Integration in das CAD-Bedienumfeld

Wichtige Kriterien für die Einführung der SolidWorks Produkte waren neben Funktionsvielfalt und Bedienung die volle Integration der Simulationssoftware in das Bedienumfeld des 3D-CAD-Systems. „Man kann einfach zwischen der Konstruktionsumgebung und den Analysetools hin- und herschalten, ohne dabei die Oberfläche verlassen zu müssen. Das ist sehr komfortabel. Ich spare Zeit und auch die bei einem Im- beziehungsweise Export von Daten in ein externes Berechnungswerkzeug möglichen Fehlerquellen werden auf diese Weise vermieden“, erklärt Giese. „Zudem ermöglicht die Multiprozessorunterstützung der Simulation und Flow Simulation-Software eine sehr leistungsfähige Basis für die parallel zur Konstruktion laufenden Berechnungsprozesse.“

Die Stromfadendarstellung zeigt einen leichten Drall hinter der Turbine. Die Simulation deutet auf eine nicht optimal eingestellte Schaufelstellung hin, denn jeder Drall bedeutet Strömungsverlust. Mit optimaler Schaufelstellung würde sich die Turbineleistung erhöhen. Bild: Optoform

50 Analyseschritte für einen Schwenkantrieb

Die Analysesoftware nutzte der Konstruktionsdienstleister auch zur Auslegung des Gehäuses eines Kompressors. Dazu wurde es in der Simulation unter Berstdruck an die Grenze der Belastbarkeit gebracht. Zu Optimierung des zugehörigen Kompressor-Schwenkantriebs mit Kontaktstellen erläutert Giese: „Die vielen Kontaktstellen mussten sehr genau modelliert werden, um die Belastung realitätsnah zu berechnen und Änderungsnotwendigkeiten abzuleiten. Die mit Solidworks Simulation ermittelten Ergebnisse deckten sich zum Beispiel mit den berechneten Tragbildern sehr gut.“ Bei diesem Projekt wurden etwa 50 unterschiedliche Analysen angewandt. Besonderes Augenmerk galt Kantenlasten und der Prüfung des Tragbildes von Gleitlagern. Die Analyse-Ergebnisse führten wiederum zu vier verschiedenen Konstruktionen, die miteinander verglichen wurden. Letztlich wurde die Geometrie und die Oberflächenbehandlung der Gleitlager verändert und dadurch die besten Resultate erzielt, erklärt Giese.

Leichtbauweise gewinnt an Bedeutung

Optoform unterzieht rund 80 Prozent seiner Produktkonstruktionen, die Materialien wie Stahl, Aluminium und Kupfer sowie verschiedene Kunststoffe vereinen, einer virtuellen Konstruktionsprüfung. Besonderes Augenmerk liegt heute auf der Leichtbauweise, die nach Aussagen von Giese nur mit konsequenten Finite Elemente-Berechnungen (FEM) möglich ist: „Materialverbrauch und Energiekosten spielen eine immer wichtigere Rolle in der Konstruktion, da hier die Weichen für ökologische Produkte gestellt werden. Der Simulation kommt dabei eine tragende Rolle zu.“


Das könnte Sie auch interessieren:

Lange organisierte Imes-Icore die Service-Prozesse mit Exceltabellen und selbstentwickelten Tools. Mit dem Unternehmenswachstum stieß dieser Ansatz an seine Grenze. Heute unterstützt ein Ticketsystem, die steigende Nachfrage nach Support zu bedienen.‣ weiterlesen

Wenn sich Kunden zum Kauf entscheiden, soll der Auftrag ohne Verzögerung und Rückfragen ausgelöst werden. Speziell für komplexe und variantenreiche Produkte setzt dies meist durchgängig digitale und automatisierte Angebots- und Auftragsprozesse voraus. Dabei gilt: Was per CPQ verkauft wird, muss ERP-seitig auch effizient produziert, geliefert und kaufmännisch abgewickelt werden. Ohne dieses Zusammenspiel geht es nicht.‣ weiterlesen

Digitale Werkzeuge für das Field Service Management helfen, den Erwartungen der Kunden gerecht zu werden. Virtueller und interaktiver Support mit etwa Augmented Reality-Technik könnte bald in vielen Firmen für noch bessere Ergebnisse sorgen. Zumal Service-Organisationen im Krisenjahr 2020 dazu gezwungen waren, etwaige Berührungsängste mit Technologie abzulegen.‣ weiterlesen

Unternehmen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz verzeichnen im Gegensatz zu globalen Konkurrenz niedrigere Margen und schwächere Wachstumsraten, so eine Bain-Analyse. Dieser Rückstand sei jedoch aufholbar.‣ weiterlesen

Nach dem globalen Umsatzeinbruch um voraussichtlich 7 Prozent in diesem Jahr, wird für 2021 im Maschinenbau ein Umsatzwachstum von 6 Prozent prognostiziert.‣ weiterlesen

Mit dem Ziel, seine Präsenz in der DACH-Region weiter auszubauen hat das US-Unternehmen Aptean die Modula GmbH übernommen.‣ weiterlesen

Das IAB-Arbeitsmarktbarometer ist im November um 0,4 Punkte auf 100,5 Punkte gestiegen. Damit verbleibt der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) im leicht positiven Bereich.‣ weiterlesen

Die nun veröffentlichte Normungsroadmap KI von DIN DKE sowie dem BMWi soll Handlungsempfehlungen für Standardisierung von künstliche Intelligenz geben. Die Roadmap ist online abrufbar.‣ weiterlesen

Produktkonfiguration ist für das österreichische Unternehmen Robotunits schon lange ein Thema. Als die selbstentwickelte Lösung für diese Aufgabe an ihre Grenze stieß, wurde die Configure Price Quote-Software von Acatec eingeführt. Das System sollte die Firma auf dem Weg zu ihrem ehrgeizigen Ziel unterstützen: Doppelter Umsatz in fünf Jahren.‣ weiterlesen

Unter der Leitung des Lehrstuhls Werkzeugmaschinen und Steuerungen an der TU Kaiserslautern (WSKL) startet das Projekt „5G – Einsatz in der Industrie“. Durch die Beteiligung der Lehrstühle Augmented Vision, Funkkommunikation und Navigation sowie der Technologie-Initiative SmartFactory-KL soll ein leistungsfähiges Netzwerk entstehen.‣ weiterlesen

Anlässlich des Digital-Gipfels der Bundesregierung präsentiert die Plattform Industrie 4.0 Anwendungen für eine nachhaltige Industrie 4.0. Anhand von Analysen haben die Plattform-Spezialisten dabei drei mögliche Entwicklungspfade identifiziert.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige