Der Begriff der Maßsynthese bezieht sich auf die Anwendung bestimmter geometrischer Verfahren zur Maßbestimmung ebener Koppelgetriebe und ist im klassischen Maschinenbau ein Baustein bei der Entwicklung von Antriebssystemen zur Erzeugung nichtlinearer Bewegungen. Eben jener Entwicklungsprozess ist jedoch durch ein streng hierarchisches Vorgehen geprägt. So erfolgt nach der Maßbestimmung die Dimensionierung des Mechanismus und anschließend dessen kinetische Betrachtung. Bisherige Arbeiten auf dem Gebiet der Mechanismendynamik, -synthese und -optimierung behandeln die einzelnen Schritte losgelöst voneinander. Gelenkabstände und Gliedwinkel ebener Koppelgetriebe werden, beispielsweise bei einem dynamischen Ausgleich, als unveränderlich betrachtet. Auf der anderen Seite gibt es keine praktischen Ansätze zur kinetischen Beurteilung der Lösungen während der Maßsynthese, was vor allem auf die zum Zeitpunkt der Synthese unbekannten Masseparameter zurückzuführen ist. Ziel der Untersuchungen und Gegenstand des Vortrages ist ein neuer Ansatz, welcher auf Basis eines modularen Synthesekonzeptes innerhalb eines Systemsimulators die Betrachtung kinetischer Kenngrößen, wie Gelenkkräfte, Energiebilanz, Gelenkspiel oder FFT während der Synthese ermöglicht. Dieser kontinuierliche Analyse-Synthese-Parameter-Abgleich (ASPA) ermöglicht die Optimierung des Mechanismus während der Synthese unter Berücksichtigung kinetischer Kenngrößen. Neben der Vorstellung des modularen Synthesekonzeptes werden Möglichkeiten zur Beschreibung der Masseparameter während der Synthese und Wege zur Optimierung der freien Parameter dargestellt.

Redesign einer Halbleiterklammer mittels Topologieoptimierung und integrierter FEM Rechnung. Optimierung mittels Inspire von solidThinking. Halbleiterklammer zur Sicherstellung der Kühlung von IGBT Bausteinen in Hochstromapplikationen. Optimierung unter der Restriktion verfügbarer Fertigungsverfahren.

Manage your simulation processes, data, tools and workflows The pressure to shorten time-to-market while improving product performance and quality is driving the increased use of simulation throughout the product lifecycle. However, without some form of simulation data management, simulation itself can become a process bottleneck. The Teamcenter simulation process management solution has been specifically designed to help you get control of your simulation data and processes in the context of an overall product lifecycle management (PLM) system. With Teamcenter, you can avoid common problems such as analyses being performed on obsolete data, poor visibility to simulation results, and results arriving too late to influence design direction. You can efficiently manage and share complex product simulations so they are available to all product decision-makers across your business.

Schon seit längerer Zeit wird versucht, Konstruktion und Berechnung zu verschmelzen. Ein Hindernis ist dabei oft, dass Berechnungsexpertise erforderlich ist, um aussagefähige Modelle zu erstellen. Da meistens die Finite Elemente Analyse verwendet wird, sind Geometrievereinfachungen und Vernetzung erforderlich. Beides braucht Expertise und vor allem Zeit. Obwohl es schon Software gibt, die diese Prozesse automatisiert, gibt es immer wieder Limitationen. Mit SimSolid gibt es nun eine Software, die keine Geometrievereinfachung und -vernetzung erfordert und damit einige Hindernisse für die konstruktionsnahe Berechnung aus dem Weg schafft. In SimSolid ist eine vernetzungsfreie Finite Elemente Methode implementiert. Sie basiert auf der Anwendung der Ritz-Galerkin Methode. Der Vortrag gibt eine kurze Übersicht über die mathematischen Grundlagen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Software kann CAD-Geometrie direkt und ohne Vereinfachung verarbeiten. Bauteilgruppen und Produkte können als Ganzes geladen und simuliert werden. Die gegenwärtige Implementation erlaubt lineare und nichtlineare Statik, stationäre thermische, Eigenfrequenz- sowie modale dynamische Berechnungen. Weiterhin verwendet der Lösungsalgorithmus adaptive Verfeinerungen der Formfunktionen. Dies geschieht automatisch in mehreren Lösungsschritten. Lokale Anreicherungen des Funktionsraumes sind auch möglich, um zum Beispiel genauere Spannungsaussagen zu bekommen. Kontakt und nichtlineare Materialien sind verfügbar. Altair SimSolid wird die konstruktionsnahe Berechnung verändern. Es können nun neben einfacher linearer Statik auch komplexere Phänomene im Konstruktionsstadium schnell analysiert werden. Natürlich muss der Konstrukteur beim Aufsetzen der Berechnungen über geeignete Material- und Lastdaten verfügen, wobei sich aber durch die Betrachtung von ganzen Baugruppen die Definition von Rand- und Lagerbedingungen dramatisch vereinfacht. Insgesamt wird SimSolid auch durch seine einfache Handhabung bald als Konstruktionswerkzeug nicht mehr wegzudenken sein.

Das generelle Vorgehen beim Erstellen von Simulationsmodellen in Mehrkörperdynamik-Software besteht in der Abstraktion eines realen Systems, der Umsetzung in ein virtuelles Modell, der Validierung und eventuellem Einfügen in Toolketten. Mit diesen Modellen können nun Simulationen zur Auslegung und Zertifizierung des realen Objektes vorgenommen werden. Anhand zweier Beispiele werden Modifikationen und Erweiterungen von Standard-Analysen in der Mehrkörperdynamik-Software alaska erläutert, welche diese Prozesse erheblich erleichtern und verbessern: 1. Freie Resultatkonfiguration in der Linearisierung zur Analyse und Auslegung von schwingfähigen Systemen -- am Beispiel der Auslegung eines Tilgers einer Windkraftanlage, 2. Berechnung schwerkraftinduzierter Lasten in transienter Analyse zur Reduktion von Lasten in der Zertifizierung -- am Beispiel der Biegemomente in Rotorblättern von Windkraftanlagen.

Der zunehmende Trend zur Flexibilisierung in engem Zusammenhang mit Industrie 4.0 gewinnt im industriellen Umfeld immer stärker an Bedeutung. Um dem Konkurrenzdruck in diesem Bereich standhalten zu können, sind Unternehmen gezwungen, sich durch innovative Ansätze vom Wettbewerb abzuheben. In diesem Beitrag wird eine Vorgehensweise zur effektiven Optimierung von Bewegungsprofilen vorgestellt. Dazu wird die Auswahl bzw. Synthese von Bewegungsfunktionen unterstützt, die das komplette Leistungsvermögen der Maschine ausnutzen, um Taktzeiten zu reduzieren und folglich die Ausbringungsmenge zu erhöhen. Zudem bietet der Ansatz die Möglichkeit zur softwareseitigen Implementierung in eine SPS, um online produkt- oder prozessspezifische Bewegungsprofile zu optimieren.

Die Zusammenarbeit zwischen Creo Parametric und ANSYS wird durch die Nutzung der ANSYS – Creo Schnittstelle deutlich erleichtert. Diese überträgt nicht nur die reine Geometrie, sondern bietet zudem die Möglichkeit auch Parameter, Named Selections und Bemaßungen zu übergeben. Damit wird die Zusammenarbeit deutlich erleichtert und effektiver.

Die Finite Elemente Analyse hat sich in vielen industriellen Anwendungsgebieten zu einem elementaren Werkzeug für den Produktentwicklungsprozess entwickelt. Zu diesen Anwendungsbereichen zählen u. a. der Fahrzeugbau, die Medizintechnik und der Sondermaschinenbau. Neben Strömungssimulationen und der numerischen Berechnung von elastomechanischen Strukturen sind auch thermomechanische Analysen mithilfe der FEA durchführbar. Kleine und mittelständische Unternehmen können jedoch nicht immer auf einen wirtschaftlichen Einsatz von kommerziellen FEA-Tools zurückgreifen und sind folglich auf Freeware Programme wie Z88Aurora® angewiesen. Die häufig für den Entwickler interessierende stationäre Wärmeleitung und die aus dem Temperaturunterschied resultierende thermische Dehnung von Bauteilkomponenten gehören längst zum Tagesgeschäft. Für eine realitätsnahe Auslegung von beispielsweise Kühlkörpern oder Rippen muss zusätzlich die konvektive Wärmeübertragung berücksichtigt werden. Hierbei wird der Wärmetransport zwischen einer Bauteiloberfläche und dem Umgebungsmedium, wie z. B. Luft oder Kühlwasser, untersucht. Diese erweiterte Abbildung der Temperaturanalyse definiert als Randbedingung eine Wärmestromdichte auf einer Bauteiloberfläche, welche proportional zur Temperaturdifferenz beider Systemkomponenten ermittelt wird. Zudem gehen nichtlineare Einflüsse aus den Materialeigenschaften des Fluids und aus dem entstehenden Strömungsverhalten über den sog. Wärmeübergangskoeffizienten in die Simulation ein. Aufgrund dieser Komplexität kann über empirisch ermittelte Korrelationsgleichungen die Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten erreicht werden. Diese Erweiterung des Thermomoduls wird in der neuen Version von Z88Aurora®V5 dem Anwender zur Produktentwicklung angeboten. Eine für den industriellen Einsatz essentielle Validierung der Berechnungsergebnisse wird über analytische Vergleichsrechnungen am Beispiel einer Kühlrippe nachgewiesen.

Statische Mischelemente spielen in der Verfahrenstechnik eine wichtige Rolle. Anwendungsbeispiele finden sich in der Lebens- und Nahrungsmittelindustrie (Homogenisieren von Milch, Teigwarenherstellung, Mischen von Pasten, etc.), bei pharmazeutischen Herstellprozessen (z.B. Pulvermischungen bei der Produktion von Tabletten, homogene Verteilung der Bestandteile ist Voraussetzung für die exakte Dosierung von Arzneimitteln) sowie Mischprozessen in der chemischen Industrie (Beeinflussung der Reaktionskinetik, Vermeidung unerwünschter Zwischenprodukte, etc.). Der aktuelle Beitrag beschäftigt sich mit der numerischen Strömungsberechnung (CFD) von Wendelmischern bestehend aus 2, 4 oder 6 Mischelementen. Die erzielten Ergebnisse werden mit experimentellen Untersuchungen an der Rohrmessstrecke des Labors für Strömungslehre an der TH Köln validiert.

Aufgrund der CO2-Neutralität regenerativ erzeugter Kraftstoffe rücken diese vermehrt in den Fokus der Forschung. Einen Kraftstoff mit signifikanten Vorteilen stellt hierbei das Biogas dar. Ein bis zu 30 % geringerer CO2-Ausstoß im Vergleich zu langkettigen Kraftstoffen und ein höherer Wirkungsgrad sind hier zu nennen. Daneben besteht Biogas aus 50 % - 75 % Methan und hat dadurch einen um 45 % geringeren Heizwert als Ottokraftstoffe. Zusätzlich liegt es bereits gasförmig vor und kann somit nicht zur Innenkühlung des Motors beitragen. Dies zusammen führt zu einem signifikanten Leistungsverlust bei der Verwendung als Kraftstoff. Um diesem Leistungsverlust entgegenzuwirken, müssen großvolumige Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Dies steht aber nicht nur im Widerspruch zur ressourcenschonenden und energiesparenden Herstellung, sondern hat auch bezogen auf den mobilen Einsatz negative Auswirkungen auf die zu bewegende Masse und folglich auf das Emittierte CO2. Eine Vielzahl an Maßnahmen wurde bereits zur Steigerung der Leistung bei gleichbleibendem oder auch sinkendem Hubraum betrieben. Hier sind vor allem neue Einspritz- und Aufladesysteme zu nennen. Eine weitere Möglichkeit stellt die Reduzierung der Arbeitstakte dar. Ein Viertaktmotor benötigt für ein Arbeitsspiel zwei Kurbelwellenumdrehungen, ein Zweitaktmotor hingegen eine. So können innerhalb der gleichen Zeit doppelt so viele Arbeitsspiele stattfinden und somit die Leistung deutlich gesteigert werden. Schnelllaufende Zweitaktmotoren haben aber bedingt durch das verbreitete Konzept der Umkehrspülung einen erhöhten Ausstoß an unverbrannten Kohlenwasserstoffen. Diese werden zum einen während des offenen Ladungswechsels, wenn Ein- und Auslassschlitze im unteren Totpunkt geöffnet sind, und zum anderen, wenn der Einlass bereits verschlossen und der Auslass noch geöffnet, ist emittiert. Der Vergleich verschiedener Motorkonzepte zeigt, dass der Doppelkolbenmotor arbeitend nach dem Zweitaktprinzip den Ausstoß an unverbrannten Kohlenwasserstoffen signifikant reduzieren könnte. Beim Doppelkolbenmotor teilen sich zwei vertikal angeordnete Zylinder einen Brennraum. Der eine Zylinder beinhaltet im unteren Totpunkt die Einlass- der andere die Auslassschlitze. Die jeweiligen Kolben werden über ein Zollerpleuel bestehend aus Haupt- und Nebenpleuel mit der Kurbelwelle verbunden. Dieser spezielle Pleuel ermöglicht das Vorrauseilen des Auslasskolbens und verhindert somit den für andere Konzepte typischen Ausstoß von unverbrannten Kohlenwasserstoffen bei bereits geschlossenen Einlass- und noch geöffneten Auslassschlitzen. Die Verluste während des offenen Ladungswechsels sollen durch die Trennwand der beiden Zylinder reduziert werden. Dieses Konzept wurde von Prof. Dr.-Ing Frank Rieg übernommen und in Form eines Prototyps umgesetzt. Mit modernster Motorregelung am Prüfstand auf der einen und Simulationssoftware auf der anderen Seite soll das Potential des Motorkonzeptes untersucht werden. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der Abbildung und Optimierung des Ladungswechsels unter Zuhilfenahme eines numerischen Strömungssimulationsmodells. Ziel ist es, die Querschnittsflächen wie auch Anstellwinkel der Ein- und Auslassschlitze zu optimieren. Dabei sollen der Spüldruck sowie die Spülverluste möglichst klein und gleichzeitig die Zylinderfüllung mit Frischgas möglichst groß sein. Danach erfolgt der Vergleich der Simulationsergebnisse am Prototypen und die Gegenüberstellung mit einem Viertaktmotor der gleichen Hubraumklasse.