TIME bietet praxisorientierte Simulationsverfahren

Umfassende Simulation spart Aufwand und Kosten für Prototypenbau

Kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) scheuen meist die hohen Investitionen in eigene Software zur Strukturanalyse mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode (FEM). Deshalb optimieren sie ihre Produkte in Sachen Materialeinsatz und Konstruktion aus ihrer Erfahrung heraus nur überschlägig oder mittels Prototypenschleifen, was entweder nicht zum Optimum führt oder teuer werden kann und sich in der Regel weniger positiv auf ihre Wettbewerbsfähigkeit auswirkt.

 

TIME bietet einen umfassenden FEM-Service für KMUs, sowohl für quasistatische wie auch für dynamische Belastungsweisen. Statt immer wieder neue Prototypen zu bauen und das Gebaute dann zu optimieren, kann TIME durch Anwendung der FE-Methode viele Erkenntnisse und Verbesserungen bereits per Simulation am Rechner gewinnen. Das spart nicht nur Zeit, sondern auch Ressourcen und Geld.

 

Dank der umfangreichen Kompetenz und Vernetzung des TIME- gelingt dies nicht nur bei metallischen Werkstoffen, sondern auch z.B. bei technischen Keramiken. So lassen sich verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Festigkeiten am Bildschirm auf Verwendbarkeit prüfen.

Die Verformungsanalyse wird verwendet, wenn bekannt ist, dass die innerhalb der Konstruktion auftretenden Spannungen unkritisch sind. Hierbei erreicht FEM mit einer relativ groben Vernetzung schnell eine konvergente Lösung. Bei Betrachtung der Verformungen können konstruktive Merkmale von Bauteilen so abgeändert werden, dass mit möglichst wenig Material bei Wanddicke oder geometrischer Verteilung eine sehr gute Steifigkeit herbeiführt werden kann.

Kommt es besonders auf niedriges Gewicht einer Baugruppe an, so bietet sich die Topologie-Optimierung an. Hierbei kann die verwendete Software bei vorgegebenem Bauraum und festgelegten Lasteinleitungspunkten sehr einfach Elemente des vernetzten Bauteils entfernen, die am wenigsten zur Steifigkeit des Bauteils beitragen. Vorgaben für die später ausgeführte Konstruktion lassen sich damit schnell festlegen.

Der Festigkeitsnachweis durch die FEM-Berechnung ist eine umfangreichere Untersuchung. Hinlänglich „sichere“ Konstruktionen werden dabei auf ihre maximale Beanspruchung hin untersucht. Der Festigkeitsnachweis kann indirekt auch als Mittel zur materialeffizienten Konstruktion angesehen werden.

Bei der Optimierung von Bauteilen berücksichtigt TIME die Randbedingungen wie verwendetes Material oder die Ausführung der Konstruktion. Durch konstruktive Verstärkung in Bereichen mit hoher Beanspruchung und Schwächung der nicht ausnutzenden Bereiche wird die Gesamtkonstruktion optimiert und Material eingespart. Iterative Schleifen von FE-Analyse und konstruktiver Anpassung erfolgen so lange, bis das Ergebnis praxistauglich ist.

Besonders wichtig ist TIME der Abgleich von Theorie und Praxis. der Einsatz von Dehnungsmessstreifen (DMS) und einem Messwertverstärker ermöglicht die Dehnungen an vorhandenen Bauteilen zu erfassen. Somit können Bauteile beanspruchungsgerecht für ihre Anwendung optimiert werden.

 

Die sich aus der virtuellen Produktgestaltung per CAD ergebenden Einsparungen beim Material rechnen sich durch den schonenden Umgang mit Ressourcen, durch reduzierten Schweißaufwand bei dünneren Bauteilen sowie durch die Möglichkeit, gewichtsoptimierte Bauteile mit höherer Dynamik und damit in kürzeren Fertigungszeiten herstellen zu können. Das führt zu optimierten Herstellkosten und einem besseren Endpreis für Kunden.