CAE spart Kosten - tiefgreifendes Know-how erforderlich

Landshuter CAE-Forum etabliert sich als Branchen übergreifender Expertentreff
Positive Resonanz beim 2. Landshuter CAE-Forum, Prof. Dr. Holger Timinger (Vizepräsident der Hochschule Landshut) begrüßte die Simulations-Experten, Foto: Hochschule Landshut (PresseBox) (Landshut, ) Durch computergestützte Berechnung kann Computer Aided Engineering (CAE) von der Konstruktion bis zum Prozessablauf viel an aufwändiger praktischer Entwicklungsarbeit ersetzen und damit Kosten sparen. Allerdings erfordert dies Erfahrung und Know-how sowie umfangreiches Wissen über Methoden, Material, Lastfälle etc., wie das 2. Landshuter CAE-Forum am 1. Juli 2014 an der Hochschule Landshut zeigte.

Rund 50 Experten diskutierten in der vom Institut für technologische Zusammenarbeiter in Kooperation mit den Kompetenznetzwerken der Hochschule Landshut (Leichtbau-Cluster, Cluster Mikrosystemtechnik Netzwerk Medizintechnik) und dem Partner CAE-Forum.de organisierten Veranstaltung Anwendungsbeispiele, neue Entwicklungen und Trends. Das CAE-Forum bietet Experten branchenübergreifend Fachthemen aus Wissenschaft und Wirtschaft "und stärkt damit den für die anwendungsorientierte Forschung der Hochschule Landshut wichtigen Kontakt zur Wirtschaft", wie Prof. Dr. Holger Timinger, Vizepräsident der Hochschule Landshut, in seiner Begrüßung betonte.

Produktionsprozesse simuliert

Eine ganz besondere Herausforderung für die Simulation bedeutete die Industrialisierung bzw. der nachfolgende Großserieneinsatz von CFK-Fertigungsverfahren bei der aktuellen BMW i-Reihe. Die Entwicklung der aufwändigen Prozesssimulation beleuchtete Markus Dix (BMW AG, Werk Landshut).

Besonders bei der "jungen CFK-Technologie" sei ein hoher Entwicklungsaufwand notwendig gewesen, dies von Material- und Produktionsgrundlagen über die Entwicklung von Werkzeugen bis hin zum simulierten Fertigungsprozess. Es seien bis zu neun Faserstrukturen nötig, um an jedem Ort mechanische Eigenschaften ideal ausnutzen zu können. Vom Drapieren jeder einzelnen Lage des Geleges über die Harzinjektion per RTM (Resin Transfer Moulding) bis zum Verzug der Matten durch die Füllung mit heißem Harz wurden die Fertigungsschritte simuliert. Und diese drei verschiedenen Simulationen mussten dabei über Schnittstellen gekoppelt werden, um die Prozesskette abbilden zu können.

Doris Ruider, Gerresheimer Regensburg GmbH, zeigte den Einsatz von Simulation im sog. "Design Control Process" bei der Entwicklung von Medizinprodukten am Beispiel von Stechhilfen, z.B. zum Gewinnen von Bluttropfen. Vom ersten Konzept per CAD und der Designentscheidung über die eigentliche Entwicklungsphase, in dem das Design festgelegt, der Herstellprozess simuliert, die Auslegung mechanischer Teilfunktionen erfolgt, über die Vorserienphase mit dem Vergleich Simulation und Praxis bis zur Serienproduktion. Dabei machte die Referentin deutlich, dass gerade, wenn keine Daten in Materialdatenbanken etc. zur Verfügung stehen, Erfahrungen von vorherigen Produkten mit einfließen, um ein Produkt weiter optimieren zu können.

Eigene Mehrköpersimulationssoftware vorgestellt

Viel Aufmerksamkeit erregte Prof. Dr. Martin Förg (Hochschule Landshut, Fakultät Maschinenbau) mit seiner im Rahmen seiner Doktorarbeit an der TU München entwickelten Open Source-Software "Multi-Body SIMulation software MBSim" zum Berechnen von "nicht-glatten" Bewegungen. Die Schwierigkeit besteht darin, nicht nur stete Bewegungen, wie das Rollen einer Kugel auf einer geraden Fläche, abzubilden, sondern auch Bewegungsänderungen, Stöße usw. von mehreren Körpern oder ganzen Systemen, wie z.B. einem Roboter, simulieren zu können. Das von Prof. Dr. Förg entwickelte sog. Mehrkörpersimulationsprogramm (MKS-Programm) wurde für den Einsatz in Entwicklung, Forschung und Lehre konzipiert und stellt gerade für klein- und mittelständische Unternehmen eine wertvolle Alternative dar. Es stehen auch diverse Module zur Verfügung, die die Berechnung hybrider Systeme mit flexiblen Körpern, hydraulischen Komponenten und Regelstrukturen ermöglichen

Optimierung mit Fluid- und Schall-Simulation

Mit der Fluid-Simulation befassten sich zwei Referenten, die sich ihr CAE-Wissen u.a. im von den Hochschulen Landshut und Ingolstadt in Kooperation mit CADFEM angebotenen berufsbegleitenden Master-Studiengang "Applied Computational Mechanics" angeeignet haben, wie Prof. Dr. Detlef Maurer, wissenschaftlicher Leiter der Veranstaltung, bei der Vorstellung der Referenten anmerkte. Alexander Mühlbeyer, Geschäftsführer der von ihm gegründeten Ingenieurbüros hme GmbH (Ulm) zeigte die Fluid-Simulation am Beispielen wie einem hydraulischen Schulbladen-Dämpferelement oder dem Tankschwappen beim Bremsen eines LKWs. Bei der virtuellen Berechnung erfolgt die Kopplung von struktur- und strömungsmechanischen Programmen. Ebenfalls mit der Simulation von Flüssigkeiten befasste sich Jörg Lindner, Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V. Er zeigte die Auslegung eines hydraulischen Vorspannelementes in einer Werkzeugmaschine, das sich je nach Drehzahl ausdehnen oder zusammenziehen muss, um den Druck zu erhöhen oder zu senken. Auch hierzu seien viele Berechnungsdurchläufe notwendig gewesen, um bei Variablen wie dem Druck auf das Bauteil bzw. dem Druck der Flüssigkeit und der Dehnung des Rohres schließlich per FEM und Fluid-Simulation eine optimierte Lösung errechnen zu können.

Mit der Reduzierung von Schallabstrahlung durch die Optimierung von Fahrzeugstrukturen befasste sich ein Vortrag von Ulrich Freyberger von der CDH AG, Ingolstadt. Aufgrund von gesetzlichen Vorgabe würden bereits in der Konstruktionsphase Geräuschemissionen berücksichtig. Neben der Minimierung von Strukturschwingungen wird hier auch der abgestrahlte Schall an verschiedenen Punkten simuliert. Dies zeigt er u.a. am Beispiel eines Luftfilters, bei dem die primäre Schallquelle die Innenluft ist. Es seien 125 Designvariablen definiert worden, mit denen die ausschlaggebende Herzfrequenz beeinflusst, die Wandstärken variiert und das Optimum berechnet wurde.

Wie wichtig gerade das Thema Networking und Austausch ist, betonte abschließend Mitinitiator Dirk Pieper (CAE-Forum.de). Und die anwesenden CAE-Experten nutzten rege die Gelegenheit, sich bei der begleitenden Fachausstellung u.a. über Produkte der Unternehmen CADFEM, MSC Software und SYNOPT zu informieren und sich auszutauschen.

Kontakt

Institut für technologiebasierte Zusammenarbeit, Hochschule Landshut
Am Lurzenhof 1
D-84036 Landshut
Peter Patzelt
Institut für technologiebasierte Zusammenarbeit

Bilder

Social Media