Neue additive Fertigungsverfahren erzeugen hochkomplexe Strukturen deren strukturmechanische Eigenschaften bisher nicht vorhersagbar waren. Mit einem neuen Ansatz wird ohne Vernetzung wie sie in der FEM benötigt wird, eine Simulation des strukturmechanischen Verhaltens möglich. Erste Untersuchungen an bisher unvorstellbar komplexen Modellen zeigen eine hervorragende Performance, die gerade im Umfeld von typischen Gitterstrukturen der 3D-Druckverfahren einsetzbar sind und darüber weit hinausgehen. In diesem Vortrag wird anhand von Beispielen der hohe Wirkungsgrad der Software External aufgezeigt, der so in der FEM nicht möglich ist.

Produkte werden in ihrem Lebenszyklus verschiedenartig strukturmechanisch belastet. Die Folge ist eine Verformung aufgrund dieser Belastung und die mangelnde Formhaltigkeit. Die Frage ist, welche Toleranzen sollen die mangelnde Formhaltigkeit einschließen oder gar ausgleichen? Eine Toleranz gibt vor, in welcher Maßabweichung ein Maß gefertigt werden darf, um die Produktanforderungen zu erfüllen. Der Fertigungsprozess muss innerhalb der Toleranzangabe fertigen. Mit Creo Simulate kann eine Toleranzkette simuliert werden. In diesem Vortrag wird ein grundsätzlicher Simulationsansatz für die Toleranzanalyse innerhalb der FEM beschrieben und findet eine Ergänzung mit der Toleranzsoftware CETOL 6σ.

Die Mehrkörpersimulation (MKS) kommt in immer mehr Bereichen zum Einsatz. Bis vor einigen Jahren war das Thema fast ausschließlich im Automobilbereich wichtig. Heute wird der Ansatz in fast allen Bereichen der Technik, in dem „Bewegungsabläufe“ eine Rolle spielen, eingesetzt. Im Gegensatz zur Finite Elemente (FE)-Methode, für die eine detaillierte Bauteiltopologie mit einer Vielzahl von Elementen nötig ist, können mit MKS-Systemen selbst komplexe mechanische Systeme mit einer relativ geringen Anzahl an Freiheitsgraden abgebildet werden. Das Programm Adams hat diese Entwicklung maßgeblich mit gestaltet. Neben den Erweiterungen im Bereich der Solver und anderer mathematischer Formulierungen war immer die einfache Benutzerführung, die Integration von weiteren Simulationstechnologien und auch die Entwicklung von Spezialanwendungen ein wichtiges Thema der Entwicklung. Im Rahmen dieses Vortrages wird der Einsatz von Adams an Hand von Beispielen demonstriert. Weiterer Schwerpunkt ist die Erweiterung der Modelle durch Berücksichtigung der elastischen Materialeigenschaften einzelner Bauteile. Die Kopplung zur Lebensdauerberechnung an Hand von Beispielen schließt den Beitrag ab.

Steigende Komplexität von Maschinen und Anlagen sowie unternehmensindividuelle Produktstrukturen führen zu Herausforderungen im Handling großer 3D-Modelle in kommerziell verfügbaren CAD-Systemen. Der Vortrag thematisiert die Anwendung unterschiedlicher Automatisierungsmöglichkeiten des CAD-Systems CATIA V5® der Firma Dassault Systèmes. Hierbei wird zum einen auf die besonderen Herausforderungen im Konstruktionsbereich des Textilmaschinenbaus eingegangen. Zum anderen werden Vorschläge für eine parametergesteuerte Anlagenkonzeption auf Basis von Knowledgeware, eine automatisierte Abstraktion großer Baugruppen und für die automatisierte Ermittlung masseabhängiger Parameter komplexer Produkte vorgestellt.

Das Hauptanliegen des Bundesexellenzclusters MERGE: Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen ist die Verwendung von prozesstauglichen Technologien zur resourceneffizienten Herstellung von Leichtbaustrukturen in Mischbauweise. In der Interactive Domain (IRD): Modelling, Integrative Simulation and Optimization des Cluster of Excellence „MERGE“ werden ganzheitliche und durchgängige Simulationsketten entwickelt, um das Werkstoffverhalten von unterschiedlichen Materialgruppen unter Berücksichtigung prozessbedingter und belastungsspezifischer Restriktionen aufeinander abzustimmen. Die Bauteileigenschaften und Randbedingungen bei der Herstellung der Hybridbauteile hängen dabei, neben den verwendeten Materialkombinationen (Kunststoffe, Faserverbunde, Metalle), in starkem Maße von den zugrundeliegenden Fertigungsprozessen ab. Insbesondere die multikriterielle Optimierung -- von der Herstellung bis zum belasteten Bauteil -- benötigt eine Vielzahl an aufwändigen Simulationen die ein effizientes Datenmanagement sowie verteilten Berechnungsumgebungen erfordern. / The main objective of the Cluster of Excellence “MERGE”: Merge Technologies for Multifunctional Lightweight Structures is the use of process technologies suitable for resource-efficient production of lightweight structures in composite design. In the Interactive Research Domain (IRD): Modelling, Simulation and Optimization of Cluster of Excellence "MERGE" holistic and integrated simulation chains are designed to match the material behavior of different groups of materials under consideration of process-related and load specific restrictions. The component properties and constraints in the production of hybrid components depend in addition to the used material combinations (fiber reinforced plastics and metals) largely on the underlying production process. In particular, the multicriteria optimization - from manufacturing process until the loaded lightweight structure -- requires a large number of complex simulations which require an efficient data management and distributed computing environments.

Die Form der Kettenlinie lädt dazu ein, diese als eine Kerbgeometrie zu nutzen. Eine rechtwinklige Aussparung soll im CAD so aufgefüllt werden, dass dies der Kontur der Kettenlinie entspricht. In dem Vortrag wird gezeigt, wie mittels elementarer Elemente der Ingenieurmathematik und der Nutzung von Mathcad die Kettenlinie als eine Kurve mit festem Laufparameter und einem Formparameter dargestellt werden kann. Die Nutzung der Kettenlinie als Kerbgeometrie und die Bestimmung des optimalen Formparameters mittels einer Sensitivitätsanalyse, beschreibt Herr Dr. Jakel im Beitrag "Using a Catenary Equation in Parametric Representation for Minimizing Stress Concentrations at Notches"

Technikerarbeit zur Erlangung des Titels „Staatlich geprüfter Techniker“ in der Fachrichtung Kraftfahrzeugtechnik

Am Beispiel der Berechnung von Schockantwortspektren werden in dem Vortrag verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, um mit Mathcad den linearen Oszillator zu simulieren. Neben dem klassischen Lösungsblock von Mathcad wird gezeigt, wie sich auch in Kommandozeilenbefehlen Parameter für die transiente Differenzialgleichung unterbringen lassen. Der Vortrag zeigt, wie Schockspektren für beliebige Anregungen ermittelt werden können, indem die transiente Differezialgleichung für verschiedene Eigenfrequenzen aber für die identische Anregung berechnet wird. Neben der rein numerischen Simulation wird auch ein Ansatz vorgestellt, der sich direkt auf die Variation der Konstanten stützt.

Seit einigen Jahren hat sich Mathcad als universelle Mathematiksoftware an vielen Universitäten, Instituten und in Unternehmen bewährt. An der Professur Maschinenelemente der TU Chemnitz wird Mathcad derzeit u.a. bei der Entwicklung einer vollkommen neuartigen Riemenscheibenkupplung für PKW-Kältemittelverdichter eingesetzt. Hierfür wurde ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sich die Bauteilbelastungen sowie die dynamischen Vorgänge in der Kupplung simulieren lassen. Bei der Analyse und Optimierung solcher technischen Systeme besteht häufig der Wunsch, die Bewegung der Bauteile und die wirkenden Kräfte direkt in Mathcad dreidimensional zu visualisieren, ohne dass dafür ein CAD-System benötigt wird. Im Vortrag werden benutzerfreundliche Funktionen präsentiert und anhand einiger Beispiele live vorgeführt, mit denen dies möglich ist. Des Weiteren wird gezeigt, wie diese Funktionen bei der Entwicklung der genannten Riemenscheibenkupplung eingesetzt wurden.

Das Fräsen der Nutkurve von Zylinderkurvenkörpern räumlicher Kurvengetriebe erfolgt durch das Nachstellen des Bewegungsablaufs des Kurvengetriebes. Anstelle der Rolle fährt ein Fräser mit gleichem Durchmesser die Bahnkurve ab und erzeugt so die Nut. Die entstehende Hüllfläche entspricht der Hüllfläche des Kontaktes zwischen Rolle und Kurvenflanke. Durch den Verschleiß des Fräsers wird diese Übereinstimmung nicht mehr gewährleistet. Abhilfe schafft hier nur eine Fertigung mit beliebig kleinerem Fräserradius. Die theoretische Grundlage dieses Problems, die im Zusammenhang mit der Berechnung der Hüllkontur räumlicher Kurvenkörper steht, wird im Beitrag aufgezeigt und unter dem Einsatz von Mathcad realisiert. Die hier vorgestellte Methode benutzt die Hüllfläche als Referenz zur Ermittlung der Fräserbahn. Die in Mathcad notwendigen Berechnungsansätze werden aufgezeigt und die Abfolge mit den Ergebnissen an einem Beispiel demonstriert.