Mechanische Simulationen

Mechanische Simulationen

Mit mechanischen Simulationen wird die Konstruktion des Geräts bereits in der ersten Entwurfsphase analysiert. Das Produkt wird in der Skizzenphase bewertet, so dass viele Lösungen simuliert werden können, ohne teure Werkzeuge und Bauteile herstellen zu müssen. Noch bevor der erste Prototyp hergestellt wird, wird die mechanische Festigkeit der Produkte berechnet und eine Produktoptimierung durchgeführt.

Nach der Simulationsphase entsteht ein Prototyp, der so konzipiert und entworfen wird, damit die anspruchsvollen Kundenanforderungen erfüllt werden. Auf diese Weise gelingt es, den Zeit- und Kostenaufwand für die Herstellung des fertigen Geräts zu reduzieren.


Vorteile der mechanischen Simulationen:

  • Einsparungen in der Produktentwicklungsphase;
  • Bewertung der Konstruktion hinsichtlich ihrer Robustheit;
  • Konstruktions-/Designoptimierung;
  • Ermittlung der Kräfte, die in den Komponenten auftreten;
  • Visualisierung der Bewegung von Mechanismen;
  • Optimierung der Mechanismen hinsichtlich ihrer Störgeräusche;
  • Ermittlung des Lebenszyklus des Produktes.

Gegenstand der Simulationen:

  • Zusammenbau des Produktes;
  • Funktion der Einrastungen;
  • Mechanischer Schock;
  • Zufällige / erzwungene Vibrationen;
  • Missbrauchkräfte;
  • Kinematik von Mechanismen;
  • Freier Fall;
  • Anfahren mit einem Autorad;
  • Zusammenstöße, Aufprall.

Mechanische Simulationen werden bei uns in vier Hauptbereiche aufgeteilt:

  • Statik
  • Nichtlineare Dynamik
  • Kinematik
  • Vibrationen

Statik

Die Statik ist die umfangreichste Gruppe mechanischer Themen, mit denen sich die Fachabteilung Simulationen befasst. Sie befasst sich mit Phänomenen, die sich im Laufe der Zeit langsam verändern wie z. B. mit der Montage von Geräten oder dem Betrieb von Einrastungen. In den meisten Fällen besteht das Ziel dieser Untersuchungen darin, das Verhalten einer Konstruktion unter angewandten Beanspruchungen im Vorfeld zu bestimmen, indem man die Verteilung von Spannungen, Reaktions- und Verformungskräften analysiert. Statische Simulationen bilden unter anderem die Grundlage für die Bewertung der zyklenarmen Materialermüdung.


Kinematik

Die Kinematik ist ein Teilgebiet der Mechanik, das sich mit dem geometrischen Aspekt der Bewegung von Körpern (Mechanismen) befasst, ohne deren Masse und die auf sie wirkenden Kräfte zu berücksichtigen. Im Gegensatz zur Statik sind bei den Simulationen alle Körper in der kinematischen Kette starre Körper und wir berücksichtigen dabei keine Verformungen. In diesem Bereich analysieren wir folgende Mechanismen anhand kinematischer Simulationen:

  • Zahnräder und -getriebe
  • Reduktionsmechanismen (Gearbox)
  • Wellen und Lager
  • Mechanische Verbindungselemente
  • Federn
  • Ketten / Bänder
  • Schrägteile
  • Motoren
  • Kopplungen
  • Schraube-Mutter-Getriebe

Nicht lineare Dynamik

Die nichtlineare Dynamik befasst sich mit Phänomenen, die sich zeitlich schnell ändern, und diese Simulationen werden ebenfalls mit der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. Zu den am häufigsten durchgeführten dynamischen Simulationen gehören:

  • Aufprall (Crash Test)
  • Fallprüfung (Free Fall)
  • Kopfaufschlag (Head Impact)
  • Front-/Heckaufprall (Front/Rear Impact)
  • Anfahren mit einem Autorad (Over Run)

Vibrationen

Vibrationsprüfungen sind ein wichtiger Bestandteil des Produktvalidierungsprozesses. Vibrationssimulationen beziehen sich auf Phänomene, die sich zeitlich wiederholen, geringe Amplituden aufweisen, aber über viele Zyklen – in der Größenordnung von Millionen – ablaufen. In diesem Bereich werden Eigenschwingungen, Zufallsschwingungen und erzwungene Schwingungen simuliert. Diese Art der Bewertung hat meistens zum Ziel die Eigenschwingungsfrequenzen, potentielle Resonanzen, Reaktion der Konstruktion sowie die Größe von Amplituden zu ermitteln.

Die Vibrationssimulationen schaffen auch eine Grundlage für die Bemesseung der Materialermüdung mit hoher Zyklenzahl.


Andere Kompetenzen

Spritzgusssimulation
Optische Simulationen
EMV-Messungen