Eine Absicherung der Maschinendynamik im gesamten Arbeitsraum unter Berücksichtigung des Einflusses der Maschinensteuerung kann nur durch eine mechatronische Analyse der Werkzeugmaschine auf Gesamtsystemebene erfolgen. Derart komplexe Berechnungen erfordern allerdings die Simulation von großen Verfahrbewegungen (MKS) unter Berücksichtigung der Strukturelastizitäten (FEM) sowie der Steuerung (Controls) und sind somit vor allem multi–disziplinären Virtual Prototyping Tools vorbehalten. Die erfolgreiche multi-disziplinäre WZM–Berechnung stellt außerordentlich hohe Anforderungen an die Modellbildungsgüte der einzelnen Maschinenkomponenten inklusive der Validierung des jeweils gewählten Modellierungsansatzes bzw. Detailierungsgrades. Dieses gilt insbesondere für funktionelle Komponenten wie Linearantriebe, Kugelgewindetriebe usw., da diese nicht ohne Weiteres aus einem CAD–Baugruppenmodell abgeleitet und in das Berechnungsmodell übernommen werden können. Das zur Modellierung und Simulation notwendige Expertenwissen ist in einer vordefinierten, parametrischen Komponentenbibliothek – ähnlich einem Baukastenprinzip – implementiert.

Eine Absicherung der Maschinendynamik im gesamten Arbeitsraum unter Berücksichtigung des Einflusses der Maschinensteuerung kann nur durch eine mechatronische Analyse der Werkzeugmaschine auf Gesamtsystemebene erfolgen. Derart komplexe Berechnungen erfordern allerdings die Simulation von großen Verfahrbewegungen (MKS) unter Berücksichtigung der Strukturelastizitäten (FEM) sowie der Steuerung (Controls) und sind somit vor allem multi–disziplinären Virtual Prototyping Tools vorbehalten. Die erfolgreiche multi-disziplinäre WZM–Berechnung stellt außerordentlich hohe Anforderungen an die Modellbildungsgüte der einzelnen Maschinenkomponenten inklusive der Validierung des jeweils gewählten Modellierungsansatzes bzw. Detailierungsgrades. Dieses gilt insbesondere für funktionelle Komponenten wie Linearantriebe, Kugelgewindetriebe usw., da diese nicht ohne Weiteres aus einem CAD–Baugruppenmodell abgeleitet und in das Berechnungsmodell übernommen werden können. Das zur Modellierung und Simulation notwendige Expertenwissen ist in einer vordefinierten, parametrischen Komponentenbibliothek – ähnlich einem Baukastenprinzip – implementiert.

Zusammenfassung Herr Meyer: Mittels Creo/Mechanismus und Creo/Mechanica können Koppelgetriebestrukturen ganzheitlich simuliert und analysiert werden. Die ganzheitliche Getriebeauslegung [Ber08] in Creo weißt jedoch Funktionalitäten bedingte Grenzen bei der Analyse hochdynamischer Prozesse auf. Dem zufolge sind in Mechanica keine gekoppelten Mehrkörper- und FE-Simulationen möglich. Um die in RecurDyn vorhandenen Funktionalitäten zur gekoppelten Simulation auf ein bestehendes Creo- Modell [Den11] [Ber08] in guter Näherung zu verwenden, wurde eine verifizierte Methode entwickelt. Wesentliche Bestandteile dieser Herangehensweise sind die Implementierung des Koppelgetriebes in RecurDyn und die Konvertierung einer bestehenden Mechanica-Bauteilvernetzung. Die Bauteilvernetzung erfolgt über den Creo/Mechanica/FEM-Modus. Zu den möglichen Elementformen werden kurze Erläuterungen gegeben. Die Konvertierung erfolgt außerhalb eines FEM-Tools in ASCII-Files. Dies ermöglicht die Verwendung RecurDyns als "Addon" für Creo. Die Ergebnisverifikation wird mittels einer analytischen Gegenrechnung der Gelenkkräfte erreicht. Zum Abgleich der Spannungs- und Verschiebungsverläufe beider FEM-Tools wird vorab eine Definition der jeweils verwendeten p- und h-Methode gegeben. [Klo09]. Anhand einer beispielhaften Getriebestruktur werden Aufbau-, Simulations- und Analyse-Schritte dargestellt und Ergebnisse ausgewertet. Dabei wird im speziellen auf resultierende Spannungsunterschiede bei der FEM-Analyse im Zusammenhang mit der jeweiligen Vernetzungsmethode eingegangen [Reu10]. [Ber08] Berger, M.; Jakel, R.: Ganzheitliche Getriebeauslegung. - Darmstadt : PTC Anwendertreffen, 2008 [Den11] Berger, M.; Denninger, D.: Entwurf und Auslegung eines neuen nichtlinearen Antriebskonzeptes mittels Creo Elements/Pro; Saxsim 2011 [Klo09] Kloninger, P.: Pro/MECHANICA verstehen lernen: Ab Version Wildfire 4.0. - Springer, 2009 [Reu10] Reul, S.: Numerische Qualität von FEM-Analysen: Vergleich der h- und p-Methode, Vortrag 2. Norddeutsches Simulationsforum 2010 Zusammenfassung Herr Eiselt: Modellbildung ausgehend von ProE-Daten zur Gesamtsystemsimulation mit RecurDyn

Zusammenfassung Herr Meyer: Mittels Creo/Mechanismus und Creo/Mechanica können Koppelgetriebestrukturen ganzheitlich simuliert und analysiert werden. Die ganzheitliche Getriebeauslegung [Ber08] in Creo weißt jedoch Funktionalitäten bedingte Grenzen bei der Analyse hochdynamischer Prozesse auf. Dem zufolge sind in Mechanica keine gekoppelten Mehrkörper- und FE-Simulationen möglich. Um die in RecurDyn vorhandenen Funktionalitäten zur gekoppelten Simulation auf ein bestehendes Creo- Modell [Den11] [Ber08] in guter Näherung zu verwenden, wurde eine verifizierte Methode entwickelt. Wesentliche Bestandteile dieser Herangehensweise sind die Implementierung des Koppelgetriebes in RecurDyn und die Konvertierung einer bestehenden Mechanica-Bauteilvernetzung. Die Bauteilvernetzung erfolgt über den Creo/Mechanica/FEM-Modus. Zu den möglichen Elementformen werden kurze Erläuterungen gegeben. Die Konvertierung erfolgt außerhalb eines FEM-Tools in ASCII-Files. Dies ermöglicht die Verwendung RecurDyns als "Addon" für Creo. Die Ergebnisverifikation wird mittels einer analytischen Gegenrechnung der Gelenkkräfte erreicht. Zum Abgleich der Spannungs- und Verschiebungsverläufe beider FEM-Tools wird vorab eine Definition der jeweils verwendeten p- und h-Methode gegeben. [Klo09]. Anhand einer beispielhaften Getriebestruktur werden Aufbau-, Simulations- und Analyse-Schritte dargestellt und Ergebnisse ausgewertet. Dabei wird im speziellen auf resultierende Spannungsunterschiede bei der FEM-Analyse im Zusammenhang mit der jeweiligen Vernetzungsmethode eingegangen [Reu10]. [Ber08] Berger, M.; Jakel, R.: Ganzheitliche Getriebeauslegung. - Darmstadt : PTC Anwendertreffen, 2008 [Den11] Berger, M.; Denninger, D.: Entwurf und Auslegung eines neuen nichtlinearen Antriebskonzeptes mittels Creo Elements/Pro; Saxsim 2011 [Klo09] Kloninger, P.: Pro/MECHANICA verstehen lernen: Ab Version Wildfire 4.0. - Springer, 2009 [Reu10] Reul, S.: Numerische Qualität von FEM-Analysen: Vergleich der h- und p-Methode, Vortrag 2. Norddeutsches Simulationsforum 2010 Zusammenfassung Herr Eiselt: Modellbildung ausgehend von ProE-Daten zur Gesamtsystemsimulation mit RecurDyn

Auf Grund wachsender Nachfrage der simulativen Beurteilung von Getrieben hinsichtlich Geräuschentwicklung, Vibration und Belastbarkeit, kommt den Berechnungsmethoden immer größere Bedeutung zu. Hier spielen nicht nur die Steifigkeit der Verzahnung, sondern auch die Steifigkeiten der Wellen, Lagerungen und Gehäuse eine wichtige Rolle. Dazu werden unterschiedliche Simulationsmethoden vorgestellt und diese hinsichtlich Genauigkeit, Effizienz und Limitierung bewertet. Ein wichtiger Aspekt ist in diesem Zusammenhang auch die Modellbildung, insbesondere die Ermittlung der Eingabedaten für die Beschreibung der einzelnen Komponenten und deren Verbindungselemente. Die Koppelung des Mehrkörpersystems mit einem speziellen Auslegungstool für Getriebekomponenten ist neben der Multi-Physics-Simulation und der klassischen Mehrkörperdynamik eine Methode, die die Stärken beider Tools verbindet.