In der fleischverarbeitenden Industrie gibt es eine Vielzahl von Schneidwerkzeugen. Kuttermesser stehen hierbei in der Prozesskette weit hinten und haben einen direkten Einfluss auf die Qualität des Endprodukts. Der Prozess des Kutterns ist bislang nicht komplett analytisch geklärt. Während des Vorgangs durchläuft das Schneidgut (i.A. das Fleisch bzw. das Brät) wechselnde Aggregatzustände von fester (leicht gefrorener) Form hin zum zähviskosen Zustand. Weiterhin ist es permanentem korrosiven Kontakt ausgesetzt. Die Komplexität macht eine analytische Herangehensweise äußerst aufwendig, sodass sich mittels der FEM durch numerisches Vorgehen und Lastannahmen aus Untersuchungen diesem Problem gewidmet wird. Dabei sind bislang nicht bekannte Potentiale zu erkennen. Hierbei wurden verschiedene Vernetzungsstrategien (p- und h-Methode) der FEM angewandt und verglichen. Es sind dabei Materialreduktionen bis knapp 30% ersichtlich.

Um die Leistung eines Zerkleinerungsprozesses zu maximieren, kann die Effektivität eines Kegelbrecher-Designs schnell und präzise durch ROCKY DEM evaluiert werden. Tatsächlich brechen Partikel, wenn sie einer ausreichenden Stoßenergie ausgesetzt sind. Diese Energie ist die ausgeführte Arbeit des Systems, um ein Teilchen zu brechen. Weiterhin berücksichtigt das Potapov-Donaue-Bruchmodell die Bruchfestigkeit der Teilchen und M. M ist eine Materialkonstante, die mit der Fragmentgrößenverteilung zusammenhängt. Diese Parameter werden durch ein Kalibrierverfahren ausgewählt, das eine Reihe von Freien-Tropfen-Labortests beinhaltet. Die Anzahl der notwendigen Tests hängt von den probabilistischen Überlegungen zu den Ergebnissen. Sobald die Parameter erhalten sind, wird eine ROCKY-Diskrete-Element-Methode-Simulation eines Kegelbrechers durchgeführt. Zuerst werden die Teilchen über dem Brecher kumuliert. Danach dreht und kippt der Kegelbrecher, um die Partikel an den Innenwänden zu zerkleinern. Damit können wir zeigen, dass die Maximierung des Massenflusses für eine gegebene Teilchenverteilung erreicht wird.

Die Finite Elemente Analyse (FEA) ist aus heutiger Sicht aus dem Produktentwicklungsprozess nicht mehr wegzudenken. Zur Sicherstellung einer kontinuierlich wachsenden Innovationskraft sind viele kleine und mittelständische Unternehmen auf einen wirtschaftlichen Einsatz der FEA angewiesen, weshalb diese vermehrt auf Freeware Programme (z.B. Z88Aurora) zurückgreifen. Die dabei meist verwendete, linear statische Analyse von Einzelkomponenten gehört deshalb bei heutigen Simulationsaufgaben längst zum Tagesgeschäft. Diese isolierte Betrachtung von einzelnen Bauteilen ist allerdings oftmals aufgrund der fehlenden Interaktion mit benachbarten Komponenten nicht realitätsnah, weshalb komplexe numerische Simulationen von Baugruppen herangezogen werden müssen. Die Abbildung der gegenseitigen Wechselwirkung entspricht dabei einer nichtlinearen Randbedingung, da sich der Zustand zwischen den Kontaktzonen (offen oder geschlossen) während des Rechenlaufes ändern kann. Dieser technisch-physikalische Effekt lässt sich in nahezu jedem technischen System – beispielsweise einer Zahnradpaarung, einem Kettentrieb, usw. – beobachten, weshalb dessen Berücksichtigung für die Ergebnisgüte eine große Rolle spielt. Das hierfür in Z88Aurora implementierte Kontaktmodul erlaubt dem Anwender ebendiese Anbindung des elastischen Umfeldes sowie eine Detailbetrachtung der Verbindungsstelle (Kontaktdruck). Die für den industriellen Einsatz essentielle Validität der Berechnungsergebnisse wird anhand analytisch berechenbarer Geometrien, wie etwa einem Zugstab, nachgewiesen. Zusätzlich werden die Benchmark-Tests von der National Agency for Finite Element Methods and Standards (NAFEMS) sowie der Kontakt Patch-Test nach Bathe herangezogen, um die Leistungsfähigkeit und Stabilität des Z88-Kontaktalgorithmus zu erproben. Hierbei wird unabhängig von der Ausprägung des Kontaktabstands und der Oberflächenvernetzung der Bauteile die korrekte Finite-Elemente-Kontaktanalyse anhand der Homogenität der Kontaktdruckverteilung bewertet. Auf Basis dieser Benchmark-Tests und weiterführender Vergleichsrechnungen mit kommerziellen FE-Systemen zeigt sich, dass die Ergebnisse des Kontaktmoduls von Z88Aurora valide sind und die Software für den produktiven Einsatz in der Industrie geeignet ist.

Bei CAD-Systemen mit integriertem MKS ist der Schritt zur Simulation von Kurvenschrittgetrieben vermeintlich kurz, da alle zugehörigen Bauteile inkl. der Massen und Trägheiten vorhanden sind, jedoch müssen Bewegungsprofile meist mit einer zusätzlichen Software gestaltet werden. Außerdem sind oft Änderungen an den Geometrien für ein lauffähiges Simulationsmodell notwendig und dynamische Aspekte können nur begrenzt abgebildet werden. Der Einsatz von Spezialsoftware wie MOCAD liefert schnell Ergebnisse und ermöglicht einfache Parametervariationen, wobei meist nur kinetostatische Analysekennwerte auf Grundlage analytischer Berechnungsvorschriften betrachtet werden. Dynamische Effekte und genaue Kontaktanalysen in den Kurvengelenken übersteigen meist den Funktionsumfang solcher Programme. Der Aufbau eigener Simulationsmodelle mit Hilfe von CAS-Systemen ermöglicht exakte Simulationsmodelle bei sehr hohem Programmier- und Debugg-Aufwand. Der hohe Komplexitätsgrad macht diese Tools nur für Spezialisten anwendbar.

Der Einsatz digitaler Menschmodelle in der Produkt- und Prozessergonomie hat in den letzten Jahren beständig zugenommen. Vor allem Anforderungen aus dem industriellen Umfeld setzten hohe Maßstäbe an Schnelligkeit, Genauigkeit und Verlässlichkeit der verwendeten Systeme, Methoden und Verfahren. Das biomechanische Menschmodell Dynamicus ist eine am Institut für Mechatronik e.V., Chemnitz entwickelte Software, die sich auf dieses Gebiet der Simulation spezialisiert hat. Die Grundlage von Dynamicus-Simulationen sind reale menschliche Bewegungen, die mit Hilfe eines Motion-Capture-Systems aufgezeichnet werden. Die Analyse der digital vorliegenden Bewegungen erfolgt in den Wissenschaftsgebieten der Ergonomie, des Sports und der Rehabilitation.

Bipolarplatten stellen eine Schlüsselkomponente hinsichtlich Fertigungskosten eines Brennstoffzellenstacks dar und sind komplexen Anforderungen ausgesetzt. Sie stützt die anderen biegeempfindlichen Stackkomponenten, verteilt die Reaktionsgase über die aktive Zellfläche und sorgt für die flächige elektrische Kontaktierung der in Reihe geschalteten Einzelzellen, Ableitung der Reaktionswärme und sowie Trennung der Einzelzellen. Daher muss sie einen niedrigen Kontaktwiderstand zur benachbarten Gasdiffusionslage, hohe Biegesteifigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und hohe Lebensdauer der Zelle gewährleisten. Die Funktion der Gasverteilung über die aktive Zellfläche übernimmt das Flussfeld. Deren Kanalstruktur- und Geometrie beeinflusst entscheidend den Wirkungsgrad der Brennstoffzelle und des Gesamtsystems. Um Fertigungsaufwand und damit verbundene Kosten zu senken, ist es Ziel aktueller Forschungsarbeit, die Geometrie so einfach wie möglich zu gestalten. Dabei wird ein minimal geringerer Wirkungsgrad in Kauf genommen, wenn im Gegenzug die Kosten stark sinken. Mit Hilfe einer CFD-Simulation wird das Flussfeld dahingehend optimiert, die Produktion zu vereinfachen und die Funktionalität weiterhin zu gewährleisten. Im Rahmen dieser Präsentation werden Modellbildung, Randbedingungen und erste Ergebnisse vorgestellt.

Objekte der Simulation sind textile Strukturen - Geflechte, Maschenwaren und Gewebe. Diese können als Seile, tragende und deckende Strukturen in der Architektur, Bekleidung, im Medizinbereich usw. verwendet werden. TexMind Software beinhaltet mehrere Tools für die Generierung der Geometrie von textilen Strukturen und die Durchführung von einzelnen Berechnungen und Simulationen. Beispiele aus den Bereichen Flechten und Maschenware werden gezeigt. Neben den Vorteilen und der Möglichkeiten wird auch eine kritische Übersicht der offenen Punkte dargestellt. Möglichkeiten für Export zu FEM, CFD und CAD Software und solcher für Computer-Animationen werden demonstriert.

Im Rahmen des Projektes DRESDYN wird einem mit Fluid gefülltem rotierenden Behälter eine Präzession aufgezwungen. Durch Fertigungsungenauigkeiten und andere Einflusse weicht die Position des Masseschwerpunktes des Behälters von den Rotationsachsen ab, was zu harmonischen Kräften in der Behälterlagerung führt. Die Eigenfrequenzen der Unterkonstruktion liegen relativ niedrig, was eine zeitdiskrete quasistatische Betrachtung nicht mehr erlaubt. Eine transiente Analyse würde dagegen bei der Anzahl an Lastfällen einen viel zu großen Rechenaufwand verursachen. Da die Kräfte in einen statischen und harmonischen Anteil zerlegt werden können, kann die Frequenzganganalyse alternativ zur Lösung des Problems verwendet werden. Die Expansion der harmonischen Lösung liefert die diskreten Zeitschritte der Reaktionskraft- und Spannungsamplituden, welche für einen Ermüdungsfestigkeitsnachweis verwertet werden können.

Für jeden am Entwicklungsprozess Beteiligten ist es wichtig möglichst früh das Konzept zu verstehen und bewerten zu können. Die Anforderungen an eine Simulationssoftware hierfür sind die elegante Einbindung in die CAD Umgebung, die einfache Handhabung und natürlich die Verfügbarkeit einer genauen Lösung von Magnetik, Strömung, Festigkeit und Kopplungen. ANSYS AIM erfüllt genau diese Wünsche. ANSYS AIM basiert auf den validierten Solvern von ANSYS Mechanical, ANSYS CFD und ANSYS Maxwell und bietet in einer einheitlichen Umgebung einen leichten und modernen Einstieg in die Multiphysicssimulation. Das ist der Schlüssel, um während der Konstruktion die Produkteigenschaften zu verstehen und optimieren zu können. Im Rahmen des Vortrages verschaffen wir uns einen Überblick über die Breite der Anwendungen: - Bewertung von Kühlkonzepten - Bestimmung des Druckabfalls in Armaturen - Festigkeitsbewertung in Baugruppen - Thermische Auslegung stromdurchflossener Bauteile - Elektromagnetische und thermische Beurteilung von Spulen http://www.cadfem.de/produkte/ansys/ansys-aim.html

Quel que soit le type d'exosquelettes de jambes, la question d’équilibre du système est très importante, puisqu'il s'agit de robots physiquement attachés à l'utilisateur. Dans le but de respecter au maximum la volonté de l'utilisateur ainsi que ses mouvements, cette thèse a pour objectif de développer des stratégies de commande de gestion d'équilibre pour un exosquelette d’assistance. Il s'agit alors d'assister l'équilibre du système couplé (utilisateur valide + exosquelette), en gérant l'équilibre de l'exosquelette soumis à l'action de l'utilisateur. La commande de gestion d'équilibre proposée s'inspire des commandes développées par le CEA-LIST sur les exosquelettes Hercule et des stratégies de récupération d'équilibre observées chez l'humain. Elle est essentiellement basée sur le concept du point de capture instantané. En effet,le point de capture instantané est un bon outil qui englobe aussi bien le cas statique que le cas dynamique et surtout, qui contient une information sur la direction de mouvement, ce qui nous permet d'anticiper certaines actions comme l'action de faire un pas. Les contributions de cette thèse sont alors :• l'application d'une commande du point de capture à un exosquelette d'assistance ;• la proposition d'une nouvelle répartition des efforts sur les deux jambes de l'exosquelette permettant d'anticiper les perturbations et le pas ;• la gestion du sous-actionnement (toutes les articulations ne sont pas motorisées) en phase de double support via un calcul d'optimisation qui a pour objectif de suivre la répartition des efforts désirée et de maîtriser les forces d'interaction entre l'utilisateur et l'exosquelette. / The postural stability of leg exoskeletons, no matter their purposes (medical, military or civil), is a real issue since the user is fastened to them. Indeed, in order to respect the will of the user and his movements to the maximum, we have to study the system balance. Therefore, the purpose of this thesis is to develop balance strategies for a leg exoskeleton designed for industrial applications such as static work. It is about assisting the balance of the coupled system (user +exoskeleton) by dealing with the exoskeleton’s balance subjected to the user’s action. We present a balance control which is inspired by control methods developed by CEA-LIST for the Hercule exoskeleton, as well as by human balance strategies. It is mainly based on the instantaneous capture point concept. The first contribution of this thesis is the application of a classical instantaneous capture point control to a leg exoskeleton that assists a user. The user’s intention is first detected through the position of the instantaneous capture point and the assistance provided by the exoskeleton differs. The second contribution focuses on how we candistribute the effort to the legs. The experience of the «Master-Slave » control of CEA-LIST showed that the main difficulty, for a user, is to handle the weight transfer in order to take the swing leg off and make a step. We suggest a newleg distribution, that is able to anticipate a step. The last contribution is related to the underactuation of the exoskeleton in the double support phase. We propose an optimization algorithm that aims at following the leg distribution, and at managing the interaction forces between the user and the exoskeleton.