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SAXSIM Saxon Simulation Meeting
Programm 2018

Programm 2018

10. Anwendertreffen SAXSIM (SAXon SImulation Meeting)

Termin: 22. März 2018

Ort: LUXOR Kongress- und Veranstaltungszentrum, Hartmannstraße 9 -11, 09111 Chemnitz

Zum 10. Jubiläum des SAXSIM erwarten Sie insgesamt 34 Fachvorträge.

Neben der 3-zügige Veranstaltung bietet die Firma NET AG system integration außerdem den beliebten Mathcad Hands-On-Workshop an. Die Anmeldung zum Workshop erfolgt per E-Mail oder per Vermerk im Anmeldeformular. Bitte beachten Sie, dass die Teilnehmerzahl für den Workshop begrenzt ist - wir bitten um rechtzeitige Anmeldung.

Der Programmablauf steht als PDF in ausführlicher Fassung oder als Überblick zum Download bereit.
(Änderungen jederzeit vorbehalten)

(Sie können mit dem Mauszeiger über den jeweiligen Vortrag fahren, um nähere Informationen zu erhalten.)

 

08:00 – 08:45
Ankunft und Anmeldung der Teilnehmer
Foyer LUXOR Kongress und Veranstaltungszentrum
Zeit RAUM 1 (großer Saal)
08:45 – 09:10
Grußworte und Eröffnung des 10. Sächsischen Anwendertreffens Simulation
Prof. Dr. Gerd Strohmeier (Rektor der Technische Universität Chemnitz)
Prof. Dr.-Ing. Maik Berger (Technische Universität Chemnitz – Montage- und Handhabungstechnik)
SESSION I (englisch) – Creo I – Leitung: Dr.-Ing. Roland Jakel
09:15 – 09:45

Creo Simulate Roadmap

  1. Creo 5.0 enhancements
  2. New extensions
    - Creo Flow Analysis
    - Topology Optimization
  3. Futures
Creo Simulate – Roadmap
Jose Coronado (PTC)
09:45 – 10:15

Creo Simulate perfective improvements

  1. Continuous improvement efforts
  2. Contact functionality
    - Quality Index Measure
    - Detailed Stresses Input
    - Solver Accuracy Input, and others
  3. Meshing
  4. Usability
  5. Remarks
Creo Simulate perfective improvements
Asit Agarwal (PTC)
10:15 – 10:45

Strength proof according to the FKM-Guideline within Creo Simulate – Using the ZF proprietary software development "femMeshFKM"

  1. Motivation für die Eigenentwicklung
  2. Installation
  3. Handhabung der Software am Beispiel eines Biegebalkens mit Kerbe
  4. Postprocessing in Creo Simulate
  5. Dokumentation des Nachweises nach der FKM-Richtlinie
  6. Restriktionen und offene Punkte
Strength proof according to the FKM-Guideline within Creo Simulate – Using the ZF proprietary software development "femMeshFKM"
Markus Kölbl (ZF Test Systems)
10:45 – 11:00 (Kurzvortrag)

Analyzing a bolted, conical hub-shaft-connection with finite friction contact in CreoSimulate 3.0 –Best practices–

  1. Bisher war es mit außerordentlichen Schwierigkeiten verbunden, das im Jahre 2013 mit dem Release Creo 3.0 eingeführte Kontaktmodell für die Berechnung von Kontaktproblemen mit endlicher Reibung einzusetzen
  2. Insbesondere die Beschränkung der Implementierung auf die Theorie großer Verformungen (&qout;LDA-Large Displacement Analysis") machte die gleichzeitige Berechnung von Kontakten und Verschraubungen im selben Modell schwierig, da bislang weder das Creo Simulate Schraubenfeature, noch Balken, Spezialfedern, orthotrope Werkstoffe oder das Vorspannelement softwareseitig für diese Theorie unterstützt werden
  3. Der Kurzvortrag stellt dar, wie man trotz dieser Einschränkungen sehr elegant Verschraubungen in LDA, kombiniert mit dem reibungsbehafteten Kontakt, rechnen kann
  4. Es zeigt sich, dass in den vergangen Jahren auch die Robustheit des finiten Kontaktalgorithmus seitens des Softwareherstellers verbessert wurde
Analyzing a bolted, conical hub-shaft-connection with finite friction contact in CreoSimulate 3.0 –Best practices–
Dr.-Ing. Roland Jakel (Altran S.A.S. & Co KG)
11:00 – 11:30
Kaffeepause
SESSION II – (deutsch) Creo II – Leitung: Dr.-Ing. Roland Jakel
11:30 – 12:00

Dynamic decoupling of a wide-angle, infrared camera inside a Missile Approach Warning System – Part 1: Introductions & Requirements

Infrared sensors for Missile Approach Warning Systems typically contain a wide-angle lens design and, due to their application on mostly military aircraft, are subject to a variety of severe environmental loads. In order to detect missiles, which target the host aircraft, a stable line of sight must be maintained under all these environmental conditions.

An approach is presented which enables such a system to run in so-called supercritical dynamic operation, hence to withstand unusual high vibration loads while still delivering an excellent optical performance.

Dynamic decoupling of a wide-angle, infrared camera inside a Missile Approach Warning System – Part 1: Introductions & Requirements
Simon Merz (HENSOLD Optronics GmbH)
12:00 – 12:30

Dynamic decoupling of a wide-angle, infrared camera inside a Missile Approach Warning System – Part 2: Layout and analysis of the decoupling design within the sensor unit

Part 2 of the presentation provides the audience an insight about layout and analysis of the dynamic decoupling design:

  1. Problem identification
  2. Required general behavior of the decoupling system
  3. Design and analysis of elastomer bushings as integrated spring & damper units
  4. Sensor unit system analysis
  5. Test results
Dynamic decoupling of a wide-angle, infrared camera inside a Missile Approach Warning System – Part 2: Layout and analysis of the decoupling design within the sensor unit
Dr.-Ing. Roland Jakel (Altran Deutschland S.A.S. & Co. KG)
12:30 – 13:00

Enormer Funktionalitätssprung -CCX löst SAX in Creo4 für die Berechnung von Luft-und Kriechstrecken ab

  1. Gründe für die Berechnung von Luft- und Kriechstrecken
  2. Creo bietet schon seit Wildfire eine Luft- und Kriechstreckensimulation an
  3. Stand der Software bis Creo 3
  4. Neue Funktionalität ab Creo 4
  5. Vorteile und Lösungen bekannter Mängel
  6. CCX ist als CAD-unabhängige Simulationssoftware mit dem Namen AutoCrea lauffähig
Enormer Funktionalitätssprung -CCX löst SAX in Creo4 für die Berechnung von Luft-und Kriechstrecken ab
Christoph Bruns (INNEO Solutions GmbH)
13:00 – 14:00
Mittagspause mit Preisverleihung zum 10. Studentenwettbewerb
SESSION III – Creo III – Leitung: n.n.
14:00 – 14:30

Topologieoptimierung mit Creo Simulate 4.0 & ProTOp 5.0

  1. weitere Informationen in Kürze
Topologieoptimierung mit Creo Simulate 4.0 & ProTOp 5.0
Urs Simmler (GIA Informatik AG)
14:30 – 15:00

Auslegung von asymmetrischen Verzahnungen mit Creo Simulate

Grundgedanke:

  1. Erhöhung der Tragfähigkeit der Verzahnung (Flanke, Fuss) durch ein asymmetrisches Bezugsprofil

Umsetzung:

  1. Aufbau eines parametrischen FE-Zahnradmodells für asymmetrische Verzahnungen in Creo Simulate
  2. Automatisierte FE-Simulation einer Vielzahl an Lösungsvarianten mit Multiziel-Konstruktionsstudie
  3. Auswertung der Ergebnisse mit Hilfe einer Nutzerwertanalyse
  4. Zeichnungserstellung und Fertigungsbetreuung

Potenziale:

  1. Reduzierung der Verzahnungsbreite um ca. 10%
Auslegung von asymmetrischen Verzahnungen mit Creo Simulate
Tim Müller (IAV GmbH)
15:00 – 15:30

Multiaxialer Räderprüfstand – Auslegung eines hoch dynamischen Hexapoden mittels moderner Simulationswerkzeuge

  1. Übersicht und Anwendungsbereich des Prüfstandes
  2. Vergleich Parallelkinematik zur seriellen Kinematik am Beispiel eines Halbachs-Prüfstands
  3. Aufbau der Parallelkinematik
  4. Kinematische Auslegung mittels Creo MDX
  5. Dimensionierung (statische und dynamische Kräfte) mittels Creo MDO
  6. Maschinendynamische Auslegung mittels Creo Simulate
  7. Festigkeitsbetrachtung mittels Creo Simulate
  8. kurzes Video, Fragen und Diskussion
Multiaxialer Räderprüfstand – Auslegung eines hoch dynamischen Hexapoden mittels moderner Simulationswerkzeuge
Thomas Dwolinski (ZF Test Systems)
15:30 – 16:00
Kaffeepause
SESSION IV – Creo IV – Leitung: n.n.
16:00 – 16:30

Topologieoptimierung einer Halbleiterklammer

Vortrag als Live Demo

Inhalt:

Topologieoptimierung in Verbindung mit Additive Manufacturing sind mittlerweile in alle Bereiche der mechatronischen Produktentwicklung vorgedrungen. Vom reinen Prototypingverfahren bis hin zur Serienproduktion anspruchsvoller multifunktionaler Komponenten. Oft wird Topologieoptimierung mit dem Zwang zu additiver Fertigung gleichgesetzt und somit zurückhaltend angegangen.

Folgend wird das Redesign einer in Serien- Halbleiterklammer mittels Topologieoptimierung erläutert. Aufgrund des Serienvolumens besteht die Bindung an die bisherige Alu Druckgussverfahren.

  1. Neue Geometriesynthese durch Topologieoptimierung mit spezifischen Fertigungsrestriktionen
  2. Die neu gestaltete Klammer verfügt über eine markant erhöhte Steifigkeit und kann weiterhin mit klassischen Fertigungsverfahren produziert werden.
  3. Die gezielte Einschränkung der Optimierung mittels Fertigungsrestriktionen vermeidet Hinterschnitte oder Hohlräume die sonst nur mittels AM zu fertigen wären.
  4. Der Zeitbedarf sowohl für die Formfindung und die anschliessende Guss Füllsimulation erwiesen sich als überraschend niedrig.
  5. Aufgrund der Erfolge und des schnellen Fortschrittes wird dieses Verfahren nun ebenfalls auf den Rest der Produktefamilie angewandt.
Topologieoptimierung einer Halbleiterklammer
Sven Klett (ELiNTER AG)
16:30 – 17:00

Neue Freiheiten bei der Konstruktion durch den Einsatz von Topologieoptimierungund additiver Fertigung

Durch die additive Fertigung ergeben sich immer neue Möglichkeiten der Produktgestaltung. Die neue Art der Fertigung eröffnet dem Feld der Topologieoptimierung die Möglichkeit zum Durchbruch. Um diesen Durchbruch auch von der konstruktiven Seite erreichen zu können, müssen Prozesse und Vorgehensweisen an die neuen Möglichkeiten angepasst werden.

Neue Freiheiten bei der Konstruktion durch den Einsatz von Topologieoptimierungund additiver Fertigung
Axel Waidmann (INNEO Solutions GmbH)

17:05 – 17:15

Verabschiedung und Ausblick auf das 11. SAXSIM 2019
Prof. Dr.-Ing. Maik Berger (Technische Universität Chemnitz – Montage- und Handhabungstechnik)
Zeit Raum 2 (mittlerer Saal)
SESSION V – ANSYS – Leitung: n.n.
09:15 – 10:00

Simulation und Additive Fertigung? Leichtbaupotenziale nutzen durch innovative Technologien

Die additiven Fertigungsverfahren eröffnen durch ihre größere Designfreiheit viele Möglichkeiten um neues Leichtbaupotential in der Bauteilauslegung zu erschließen. Dabei wächst das Bewusstsein der Ingenieure für die Synergien der Physik-getriebenen Topologieoptimierung mit den freien Gestaltungsmöglichkeiten der additiven Fertigung. Diverse Anwendungsbeispiele aus verschiedenen Industriezweigen zeigen, dass dieses Potential branchenübergreifend einsetzbar ist. Durch Topologieoptimierung alleine wird das Potential der Additiven Fertigung jedoch noch nicht ausgeschöpft.

Zusätzliches großes Leichtbaupotential bietet auch die Verwendung von gleichmäßigen oder adaptiven Gitterstrukturen. Durch diese kann eine Gewichtsreduktion am Bauteil realisiert werden ohne das ursprüngliche Design optisch zu verändern. Für die Validierung dieser hochkomplexen Gitterstrukturen kann heute dank der neuen Technologie ANSYS Discovery Live auf ein aufwendiges Vernetzen verzichtet und damit eine Bewertung des Designs "on the fly" erreicht werden.

Des Weiteren ermöglichen neue Werkzeuge in ANSYS eine a priori Bewertung von prozessbedingten Formabweichungen der Geometrie bei additiver Fertigung. Verformungen während des Bauprozesses können zu einem Abbruch desselben führen, während Verformungen und Eigenspannungen im fertigen Bauteil zu Abweichungen von der gewünschten Geometrie und Funktionalität führen können. Hier hilft die AF-Prozesssimulation das Verständnis der Prozesse zu erweitern und entsprechende Gegenmaßnahmen zu treffen.

In diesem Vortrag werden die genannten Aspekte an praktischen Beispielen gezeigt und diskutiert.

Simulation und Additive Fertigung? Leichtbaupotenziale nutzen durch innovative Technologien
Sebastian Hoffmann (CADFEM GmbH)
10:00 – 10:30

Topologieoptimierungmit ANSYS Workbench und ANSYS AIM

Um bei der Topologieoptimierung einen möglichst durchgängigen Prozess zu erhalten und dabei auf eine möglichst geringe Anzahl verschiedener Softwaretools zurückzugreifen, bedarf es einem umfangreichen und leistungsfähigen System. Mit Hilfe von ANSYS Workbench und ANSYS AIM lassen sich die Ansprüche an die Topologieoptimierung sowohl bei der Durchführung der Optimierung, als auch bei der Handhabung und Rückführung der optimierten Geometrie erfüllen.

Topologieoptimierung mit ANSYS Workbench und ANSYS AIM
Axel Waidmann (INNEO Solutions GmbH)
10:30 – 11:00

Topologieoptimierungmit ANSYS und CAD-Modellaufbereitung für den 3D-Druck

Mit den neuen Methoden der Additiv-Generativen Fertigung, populärwissenschaftlich 3D Druck genannt, lassen sich völlig neue Geometrien effizient herstellen. Für den Konstrukteur solcher Bauteile bedeutet dies ebenfalls andere Methoden als bisher anzuwenden. Mit der Topologieoptimierung können auf Basis eines FE-Modells Geometrien, die hinsichtlich einer Zielgröße optimiert sind, rechnerisch ermittelt werden. Während die Topologieoptimierung schon seit längerem bekannt und etabliert ist, war die durchgängige Nutzung einer gemeinsamen Datenbasis häufig durch Hindernisse geprägt. Im Vortrag werden die heutigen Möglichkeiten anhand des FE-Systems ANSYS aufgezeigt und hinsichtlich eines effizienten praktischen Einsatzes bewertet.

Topologieoptimierung mit ANSYS und CAD-Modellaufbereitung für den 3D-Druck
Prof. Dr.-Ing. Uwe Mahn (Hochschule Mittweida – Maschinenelemente)
11:00 – 11:30
Kaffeepause
SESSION VI – FEM – Leitung: n.n.
11:30 – 12:00

Multiaxialer Räderprüfstand – Auslegung eines hoch dynamischen Hexapoden mittels moderner Simulationswerkzeuge

Im Zuge eines Forschungsprojektes werden Möglichkeiten untersucht, die Schallemissionen eines Bühnenpodiums unter einen für Zuschauer wahrnehmbaren Schalldruckegel zu reduzieren. Daraus ergibt sich u.a. die Motivation, die Schalleistung für spezifische Antriebe zu bestimmen um bühnen- und antriebsspezifische Lösungskonzepte zur Schallemissionsreduzierung zu entwickeln.

Zur Ermittlung entsprechender Lösungen werden an erster Stelle die Geometrien der antriebsspezifischen Zahnradpaarungen in einem CAD-Modell dargestellt. Erlauben die Flankengeometrien die Abbildung eines Überrollvorganges mit ununterbrochenem Zahnflankenkontakt, können die Zahnradmodelle weiterführend in einer nichtlinearen FEM-Simulation verwendet werden. Ziel dieser nichtlinearen Simulation ist die Bestimmung der aus dem Überrollvorgang resultierenden Erregerkräfte im Zeitbereich. Anschließend ist die Übertragung dieser Kräfte in den Frequenzbereich möglich, was nachfolgend eine harmonische Simulation sowie final die Feststellung der antriebsspezifischen Schallleistung erlaubt.

Ermittlung verzahnungsbedingter Erregerkräfte von Antriebssträngen / Determination of gear induced excitations of power trains
Niklas Friedrich (SBS Bühnentechnik GmbH)
12:00 – 12:30

Anwendung der Submodelltechnik bei der FE-Analyse von Luftfedern in Abaqus

Es wird ein auf der Submodelltechnik basierender Ansatz vorgestellt, mit dem Cord-Elastomer-Verbunde, speziell die Balgwände von Luftfedern, einer detaillierten FE-Analyse zugänglich gemacht werden können. Dieser Ansatz beinhaltet ein Globalmodell, das die gesamte Luftfeder abbildet, und zwei Submodelle, die sich auf bestimmte Ausschnitte der Balgwand konzentrieren.

Textile Corde, die zur Verstärkung der Elastomermatrix in der Balgwand von Luftfedern enthalten sind, umfassen in der Regel zwei miteinander verzwirnte Garne, welche ihrerseits aus einer größeren Anzahl verzwirnter Filamente bestehen. Zur Auflösung der inneren Struktur dieses komplexen Verbunds eignet sich die Submodelltechnik. Dabei wird die Lösung eines grob vernetzten Globalmodells auf die Ränder eines feiner vernetzten Submodells interpoliert. Das kommerzielle FE-Programm Abaqus bietet einen bequemen Zugang zur Nutzung dieser Funktionalität.

Als Globalmodell dient hier ein zyklisch symmetrischer Streifen der Balgwand, der mit einem regelmäßigen Netz aus Hexaederelementen ausgestattet ist. Die Unterscheidung der Materialbereiche erfolgt auf Integrationspunktebene und basiert auf einem Geometriemodell des verzwirnten Cordes. Dadurch kann die textile Verstärkung schon auf globaler Ebene aufgelöst werden.

Um kritische Bereiche der Balgwand genauer untersuchen zu können, wird ein erstes Submodell aufgebaut, das einen Abschnitt des Streifens darstellt, aber mit einem deutlich feineren Netz versehen ist. Submodell-Randbedingungen an den Schnittflächen sorgen dafür, dass das Verschiebungsfeld des Globalmodells auf die Knoten des Submodells interpoliert wird. Die hohe Auflösung der Cordgeometrie, die mit dem Submodell erreicht werden kann, erlaubt die Auswertung lokaler Spannungs- und Dehnungszustände.

Das zweite Submodell umfasst einen einzelnen Cord und die Elastomermatrix in seiner unmittelbaren Umgebung. An den Rändern werden über Submodell-Randbedingungen erneut die Verschiebungen des übergeordneten Modells aufgegeben. Jedes Garn und die Matrix werden separat modelliert, sodass die Materialgrenzen mit Elementgrenzen zusammenfallen. Dies ermöglicht eine genaue Analyse der Beanspruchungen in der Grenzschicht.

Als beispielhaftes Anwendungsfeld der Modellierungsstrategie wird ein Vergleich zwischen einem Standard- und einem Hybridcord gezeigt.

Anwendung der Submodelltechnik bei der FE-Analyse von Luftfedern in Abaqus
Nina Heinrich (Technische Universität Chemnitz – Professur Festkörpermechanik
12:30 – 13:00

Unterstützung bei der konstruktionsbegleitenden Simulation von Flanschverbindungen

Aufgrund der steigenden Anforderungen an den Konstrukteur in einem interdisziplinären Umfeld ist die Notwendigkeit gegeben, ihn bei seinen Tätigkeiten zu unterstützen. So führen u.a. immer schnellere und kürzere Produktzykluszeiten, wie auch die Forderung des Marktes nach kurzen Lieferzeiten zwangsläufig zu der Anforderung, dass die Prozesse im Produktlebenszyklus parallel und vor allem schneller durchgeführt werden müssen.

Die sich bisher bewährte Vorgehensweise zur Berechnung und Auslegung von Bauteilen ist geprägt durch strickte Befolgung von Berechnungsvorschriften aus Regelwerken, Richtlinien und Normen. Zwar ist dies eine gute und vor allem rechtlich sichere Auslegungsmethode und wird daher in vielen Industriezweigen angewendet, jedoch führt diese konservative Auslegung oftmals zu einer Überdimensionierung der Bauteile. Gerade im Bereich der Flanschberechnung gibt es eine Vielzahl von Normen und Richtlinien, die abhängig von dem Einsatzort des Flansches und somit dem Zertifizierungsverfahren gewählt werden können. Weit verbreitete Richtlinien sind die DIN EN 1591-1, VDI 2230-2, ASME Sec. VIII und das AD2000 B7/B8 Regelwerk. Damit ergeben sich unter Umständen bei der Berechnung und Simulation unabhängig voneinander existierende Partialmodelle. Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems stellt ein Wechsel vom klassischen Partialmodell hin zu zentralen Produktmodellen dar. Hierdurch wird ein redundantes und vor allem unabhängiges Vorliegen von Daten vermieden. Ebenfalls wird gewährleistet, dass alle Modelle auf den gleichen generischen Datensatz zugreifen und so immer den aktuellen Stand repräsentieren. Gerade in Hinblick auf eine Auslegung mithilfe der Simulation ist so eine iterative Optimierung der Bauteile möglich.

In diesem Beitrag wird am Beispiel von Flanschverbindungen dargestellt, wie Simulations- und Berechnungsmodelle wissensbasiert aufgebaut und verknüpft werden können. Dies führt zu einer teilautomatisierten Auslegung. In einem weiteren Schritt wird eine Methode zur Optimierung der Flanschverbindung vorgestellt. Hierbei wurden Parameter identifiziert, die zur Optimierung geeignet sind. Die prototypische Implementierung der beiden Methoden erfolgte im CAD-System Siemens NX10 (Siemens PLM Software).

Unterstützung bei der konstruktionsbegleitenden Simulation von Flanschverbindungen
André Loibl (Uni Duisburg-Essen – Lehrstuhl Rechnereinsatz in der Konstruktion)
13:00 – 14:00
Mittagspause mit Preisverleihung zum 10. Studentenwettbewerb
SESSION VII – Fügetechnik & Simulation – Leitung: n.n.
14:00 – 14:30

Die neue Generation von Strukturanalysen – komplexeste Simulationen, in wenigen Minuten und ohne Vernetzung

Eine der Hauptherausforderungen bei der Simulation von Schweißbaugruppen liegt darin, dass die für die Simulation notwendigen Schweißnähte nur sehr selten überhaupt in 3D konstruiert werden. Schweißbaugruppen sind zudem oft sehr komplex, bestehen häufig aus sehr dünnen Blechen und sind somit schwierig zu vernetzen. Die neue Strukturanalyse-Lösung Simsolid erkennt zu einem hohen Grad automatisch die mögliche Position von Schweißnähten und ermöglicht dem Anwender, selbst große Baugruppen in kurzer Zeit und mit geringem Aufwand zu simulieren.

Die neue Generation von Strukturanalysen – komplexeste Simulationen, in wenigen Minuten und ohne Vernetzung
Axel Waidmann (INNEO Solutions GmbH)
14:30 – 15:00

Modellierung – Simulation des WIG-Schweißens zur Entwicklung eines Automaten – Roboterbrenners durch Heatpipe – Kopfkühlung

Moderne Roboterschweißbrenner für Lichtbogenschweißen sind mit Wechselhalssystemen ausgerüstet. Gegenwärtigeren bei WIG-Schweißbrennern die Wolframelektroden rückseitig in WIG-Schweißbrenner eingeführt um über ein Spannsystem mittels Spannzange in einer Spannhülse ringförmig geklemmt. Stromübertragung auf die Elektrode und die Wärmeableitung von der Elektrode erfolgen ausschließlich über die Klemmstelle. Diese wird in ihrer Geometrie als Spannring ausgebildet. Damit bestehen große Übergangswiderst6auml;nde zwischen Elektrode und Spannsystem. Verlustleistungen treten auf und die Wärmeableitung ist stark begrenzt. Zum weiteren ist mit diesem Spannsystem kein reproduzierbarer Elektrodenabstand zum Bauteil ohne Hilfsmittel einstellbar und die Brennerkopfjustage sehr zeitaufwendig.

Im Rahmen der durchgeführten Entwicklungsarbeiten wurde ein neuer WIG – Roboterschweißbrenner mit einem Wechselkopfsystem und Wärmeableitung – Heatpiperohr entwickelt. Mit dem entwickelten thermo – strömungs-mechanischen/magneto-hydro-dynamischen FE-Modells wurde die technisch-konstruktive Brennerkonstruktion mit integriertem Wärmeableitung – Heatpiperohr für ein äußerst effektives Brennerkühlsystem unter Variation der Schweißparameter zur Erzielung einer höheren Brennerdauerbelastung prozesstechnisch untersucht, analysiert und erkenntnisbezogen optimiert. Es wurde ein optimiertes physikalisches Wirkprinzip auf Basis der Wärmeableitung – Heatpiperohr zur Gestaltung/Optimierung der Wärmebilanz, Prozessgaszuführung und Brennerkopfkühlung erarbeitet. Die damit resultierenden thermophysikalische Effekte wurden erfasst, analysiert und deren Einfluss auf Brennerkonstruktion in Abhängigkeit von Prozessparametern ermittelt.

In Abhängigkeit von den definierten Prozessparametern wurden die Einflüsse der Prozessparameter auf die entworfenen Brennerkopfkonstruktion untersucht/analysiert. Daraus wurden Hinweise/Schlussfolgerungen für eine optimale technisch-konstruktive Gestaltung des Brennerkopfentwurfs und dessen geometrische Teile ermittelt und erkenntnisbezogen für den Brennerendaufbau genutzt. Zur Charakterisierung des Brennerprototyps wurden FE-Berechnungen zur Bestimmung der Einflüsse von Schweißstromvariation und Schutzgasmenge mit dem konzipierten Brennerkühlsystem – Heatpiperohr durchgeführt. Es wurden Temperaturverteilung in der Lichtbogensäule und an Schutzgasdüse sowie am Grundkörper – Heatpiperohr sowie die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit der Partikelteilchen im Lichtbogenbereich und deren Verhalten des untersuchten Wärmeleistungsbereichs ermittelt. Mit der definierten Brennerleistung von Is = 75 – 200 A und Schutzgasmenge von 12,0 l/min wurden Simulationsrechnungen durchgeführt. Feststellbar war damit, dass das Kühlprinzip – Heatpipe für Brennerkopfkühlung gut funktioniert und die verwendeten 4-Heapiperöhre ausreichend für den vordefinierten Brennerleistungsbereich von Is = 200 A sind. Weiterhin sind die entworfenen Gaszuführungskanäle für einen funktionierenden und fehlerfreien Gasdurchfluss beim Schweißen ausreichend. Die maximale berechnete Temperatur an der Schutzgasdüse – Unterkante und am Heatpipe – Rohrgrundkörper war = 350 K (T = 77 °C) bei einem Schweißstromwert von Is = 200 A. Weiterhin zeigten die Simulationsergebnisse den Effekt der Lichtbogeneinschnürung durch die Schutzgasströmung und Erhöhung des Schweißstromes auf die Lichtbogendynamik (max. Lichtbogentemperatur von 16.500 K auf 19.000 K) und deren geometrischen Form.

Mit Abschluss der Qualifizierungsarbeiten des aufgebauten Brennerprotottyps mit seiner Heatpipe – Kopfkühlung und seinem Wechselkopfsystem wurden qualitätsgerechte und reproduzierbare Bauteilschweißverbindungen und Nahtgüte hergestellt.

Modellierung – Simulation des WIG-Schweißens zur Entwicklung eines Automaten – Roboterbrenners durch Heatpipe – Kopfkühlung
PD Dr.-Ing. habil. Kahled Alaluss (Technische Universität Chemnitz – Professur Schweißtechnik)
15:00 – 15:30

Dynamischer Übergangswiderstand in der Pressschweißsimulation – Ansätze, Implementierung, Anwendung

  1. Bedeutung des Übergangswiderstandes beim Pressschweißen
  2. Ansätze der mathematischen Beschreibung des dynamischen Übergangswiderstandes
  3. Implementierung in die numerische Simulation
  4. Besonderheiten der Modellierung des Pressschweißens
  5. Anwendungsbeispiel
Dynamischer Übergangswiderstand in der Pressschweißsimulation – Ansätze, Implementierung, Anwendung
Dr.-Ing. Jonny Kaars (Technische Universität Chemnitz – Professur Schweißtechnik)
15:30 – 16:00
Kaffeepause
SESSION VIII – Formabweichungen & Toleranzen – Leitung: n.n.
16:00 – 16:30

Simulation des Einflusses von Formabweichungen auf die Betriebseigenschaften hydrodynamischer Gleitlager mit ALP3T und Matlab

  1. Darstellung der Untersuchung von Formabweichungen, speziell der Rundheit, an zylindrischen Gleitlagern
  2. Vorgehensweise bei der Simulationsmodellerstellung mit ALP3T
  3. Auswertung mit Matlab
  4. Animation der Änderung der Formabweichung und deren Auswirkung auf die Betriebseigenschaften wie Druck, Temperatur, usw.
Simulation des Einflusses von Formabweichungen auf die Betriebseigenschaften hydrodynamischer Gleitlager mit ALP3T und Matlab
Marko Ebermann (Technische Universität Chemnitz – Professur Konstruktionslehre)

16:30 – 17:00

Toleranzanalysen mit CETOL mit 3D-modellbasierenden Geometriebeschreibungen (GPS nach ISO 14638)

  1. GPS nach ISO 14638 und ISO 8015 erleichtert den gesamten Entwicklungsprozess in Richtung Maschinenlesbarkeit
  2. Semantische Informationen direkt auf der 3D-Geometrie erhöhen die Konformität zu Normen und Standards
  3. CETOL ist in der Lage die 3D-Geometriebeschreibung zu verarbeiten und Toleranzanalysen direkt auszuleiten
  4. Erst mit CETOL ist eine Vorhersage der Produktfunktionalität, der Qualität und der kostenbezogenen Produktivität in Fertigung und Montage möglich
  5. An praktischen Beispielen wird dieser Mehrwert direkt aufgezeigt
Toleranzanalysen mit CETOL mit 3D-modellbasierenden Geometriebeschreibungen (GPS nach ISO 14638)
Christoph Bruns(INNEO Solutions GmbH)
Zeit Raum 3 (kleiner Saal)
SESSION IX – SimulationX – Leitung: n.n.
09:15 – 10:00

Von der Idee über die Entwicklung bis zum virtuellen Test: Mit ESI´s SimulationX in die elektromobile Zukunft

Wie hoch ist die Leistungsdichte, Energieeffizienz, Fahrdynamik oder der Fahrkomfort? Wie wirken unterschiedliche, physikalische Systeme zusammen und wie können die mechatronischen Zusammenhänge verständlich dargestellt werden? Solche und andere Fragestellungen tauchen im Entwicklungsprozess immer wieder auf und lassen sich nur schwer zufriedenstellend beantworten. Die Systemsimulation liefert da einen effizienten Ansatz, welcher es dem Entwicklungsingenieur ermöglicht bereits in der Konzeptphase virtuelle Prototypen zu erstellen. Mit diesen kann dann das physikalische Verhalten simuliert, analysiert und anschließend optimiert werden. Dadurch ergibt sich bereits in den frühen Phasen der Produktentwicklung die Möglichkeit, alle zukünftigen Entscheidungen auf einer validen Basis zu treffen. ESI´s SimulationX liefert für diese Anwendungsfälle eine umfassende softwaretechnische Lösung. Besonders im Bereich der E-Mobility sowie ihrer Peripherie ermöglicht die Software mit seinen anwendungsspezifischen Modellbibliotheken eine ganzheitliche Betrachtung.

Von der Idee über die Entwicklung bis zum virtuellen Test: Mit ESI´s SimulationX in die elektromobile Zukunft
Nico Krückeberg (ESI ITI GmbH)
10:00 – 10:30

Möglichkeiten zur Analyse und Synthese ebener Mechanismen in SimulationX am Beispiel eines 6-gliedrigen Koppel-Rast-Getriebes

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.

Möglichkeiten zur Analyse und Synthese ebener Mechanismen in SimulationX am Beispiel eines 6-gliedrigen Koppel-Rast-Getriebes
Stefan Heinrich (Technische Universität Chemnitz – Professur Montage- & Handhabungstechnik
10:30 – 11:00

Simulationsgestützter Variantenvergleich des Antriebsstranges einer Werkzeugmaschine

  1. Informationen folgen in Kürze
Simulationsgestützter Variantenvergleich des Antriebsstranges einer Werkzeugmaschine
Tino Freigang (EMAG Leipzig Maschinenfabrik GmbH)
11:00 – 11:30
Kaffeepause
SESSION X – Modellbildung & Simulation – Leitung: n.n.
11:30 – 12:00

Thermodynamische Modellierung und numerische Simulation bei der Mischung mehrkomponentiger hochviskoser Fluide in Matlab

  1. Phasenfeldmethode
  2. Mischung viskoser Fluide
  3. Thermodynamische Modellierung
Thermodynamische Modellierung und numerische Simulation bei der Mischung mehrkomponentiger hochviskoser Fluide in Matlab
Prof. Dr.-Ing. Denis Anders (TH Köln – Professur für Technische Mechanik und Strömungslehre
12:00 – 12:30

Strömungs- und Thermalsimulationen auf Basis eines kartesischen Solvers

CFD-Analysen sind in den letzten Jahren ein fester Bestandteil der Produktentwicklung geworden. Dies liegt primär daran, es in den letzten Jahrzehnten große Fortschritte in der Entwicklung der Software und dem Preisverfall der Hardware gegeben hat. Das einstige Expertenwerkzeug CFD hat heutzutage auch in vielen kleinen und mittelständigen Unternehmen seinen festen Platz gefunden und somit ein enormes Anwendungsspektrum erschlossen. Ein wesentlicher Schlüssel für diesen Erfolg war und ist Effizienz bei der Erstellung der Berechnungsmodelle. Ein Meilenstein war die ab Mitte der 1990er Jahre verfügbare Verwendung unstrukturierter Netze. Erst durch den Einsatz von Tetraedern konnten beliebig komplexe Strukturen überhaupt vernetzt werden. Dieser Vortrag beschreibt die Verwendung von sogenannte kartesischen Netzen in Kombination mit der Immersed Boundary Methode. Dabei handelt es sich um ein bislang wenig beachteten Weg, der dem Anwender nochmals erheblich bei der Modellaufbereitung entlastet und somit auch anspruchsvolle CFD- und Thermalsimulationen für Konstrukteure zugänglich macht.

Strömungs- und Thermalsimulationen auf Basis eines kartesischen Solvers
Rolf Bröske (SMART Engineering GmbH)
12:30 – 13:00

Forschung – Entwicklung – Simulation: Ein branchenübergreifender Einblick in die Themenfelder der Professur MHT

  1. Informationen folgen in Kürze
Forschung – Entwicklung – Simulation: Ein branchenübergreifender Einblick in die Themenfelder der Professur MHT
Prof. Dr.-Ing. Maik Berger (Technische Universität Chemnitz – Montage- und Handhabungstechnik)
13:00 – 14:00
Mittagspause mit Preisverleihung zum 10. Studentenwettbewerb
SESSION XI – MKS & Bewegungsdesign – Leitung: n.n.
14:00 – 14:30

Dynamische Auslegung von Zahnradgetrieben mittels Mehrkörpersimulatione

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.

Dynamische Auslegung von Zahnradgetrieben mittels Mehrkörpersimulation
Uwe Eiselt (FunctionBay GmbH)
14:30 – 15:00

Modellierung und Simulation flexibler Körper in alaska-Softwareprodukten

Für die Beurteilung funktionsrelevanter Eigenschaften mechanischer Systeme bedient sich der Ingenieur unterschiedlicher computerbasierter Verfahren. Bedeutende Vertreter sind die Methode der Finiten Elemente und die Methode der Mehrkörperdynamik. Während bei der ersten Methode zunächst mehr auf die Verformung einzelner Bauteile und der daraus resultierenden inneren Belastung fokussiert wird, stehen beim zweiten Verfahren große nichtlineare Bewegungen von Mechanismen aus zunächst starren Körpern, gekoppelt mit idealisierten Gelenken, und die aus den Bewegungen resultierenden Belastungen in den Koppelstellen im Mittelpunkt des Interesses. Im Zuge der wachsenden Anforderungen der Anwender an die Simulationswerkzeuge werden diese immer mehr um Funktionalitäten, die ursprünglich einem anderen Verfahren zugeordnet waren, erweitert. Somit verschwimmen die Grenzen zwischen den Verfahren, was sich nicht nur in einer zusätzlichen Funktionalität sondern auch in erweiterten Modellierungsmöglichkeiten und bereitzustellenden Lösungsverfahren manifestiert. Finite-Elemente-Simulationsumgebungen werden um Mehrkörperdynamik-Module ergänzt und MKS-Simulationswerkzeuge werden zunehmend befähigt, flexible Körper in hoher Abbildungsqualität bei der Analyse des nichtlinearen Bewegungsverhaltens im Zeitbereich zu berücksichtigen.

Im Vortrag werden die Möglichkeiten der Modellierung und Verwendung flexibler Körper in Produkten der alaska-Softwarefamilie vorgestellt. Die alaska-Softwarefamilie umfasst neben dem alaska/ModellerStudio, einer MKS-Simulationsumgebung für die allgemeine Verwendung auch anwendungsspezifische Simulationswerkzeuge mit Fokussierung auf eng begrenzte Einsatzgebiete.

Neben der Möglichkeit der Verwendung extern generierter Simulationsmodelle für beliebig geformte flexible Körper wird im Besonderen auf die Verwendung verzweigter Balkenstrukturen eingegangen. Dafür stehen unterschiedliche Methoden der Modellierung zur Verfügung. Für Anwendungen, bei denen die Forderungen nach einer sehr guten Performance gegenüber der Notwendigkeit der möglichst exakten Beschreibung der Bauteilflexibilität überwiegen, wird eine modale Reduktion des Simulationsmodells zum Einsatz kommen. Steht hingegen eine möglichst realistische Abbildung des elastischen Verformungsverhaltens der betrachteten Struktur im Vordergrund, werden unreduzierte Modelle aus nichtlinearen Balkenelementen verwendet.

Ein Beispiel für eine Spezialanwendung ist eine Simulationsumgebung für die Modellierung und Analyse von hochelastischen verzweigten Balkenstrukturen. Verwendung findet diese Software bei der Auslegung von Schläuchen in Fahrzeugen, z.B. für Bremsschläuche in PKW. Die wesentlichen Funktionalitäten der Software umfassen die Beschreibung und Simulation des Montagevorganges entsprechender Strukturen, die Berechnung von Belastungen infolge äußerer Anregungen sowie die Ermittlung des benötigten Bauraumes. Mit einem hocheffizienten Löser können die jeweiligen Berechnungen interaktiv mit einer sehr guten Performance durchgeführt werden.

Modellierung und Simulation flexibler Körper in alaska-Softwareprodukten
Heiko Freudenberg (Institut für Mechatronik)
15:00 – 15:30

Multiaxialer Räderprüfstand – Auslegung eines hoch dynamischen Hexapoden mittels moderner Simulationswerkzeuge

In der mechanischen Konstruktion wissen und &qout;fühlen&qout; die Maschinenentwickler seit Jahrzehnten, dass Maschinen schneller, ruhiger und verlfässlicher laufen, wenn man sich mit der Gestaltung der Bewegungen Mfühe gibt und im Hinblick auf die Dynamik optimiert.

Seit etlichen Jahren ersetzen mehr und mehr Servoantriebe die mechanischen Kurven, und die Verantwortung für die Bewegungsgestaltung geht auf SPS-Programmierer bzw. E-Techniker über.

Wir erleben dabei leider, dass das Bewusstsein für Bewegungsdesign bei den Programmierern im Großen und Ganzen kaum ausgeprägt ist, weil auf die Erfahrung der Mechaniker nicht zurückgegriffen wird, und dass dadurch viel Leistungspotenzial verschenkt wird.

An Hand von Beispielen wird aufgezeigt, warum es wichtig ist, sich mit Bewegungsdesign zu beschäftigen, obwohl das Polynom 5. Grades doch verfügbar und so schön bequem ist.

Neben Techniken zur Bewegungsgestaltung soll dabei auch zum Ausdruck kommen, was man durch Bewegungsdesign für die Maschinen erreichen kann.

"Warum Bewegungsdesign wichtig ist&qout;
Rainer Nolte (Nolte NC-Kurventechnik GmbH)
15:30 – 16:00
Kaffeepause
SESSION XII – CAD & FEM – Leitung: n.n.
16:00 – 16:30

Der Weg zum digitalen Zwilling mit Mainstream CAD-Lösungen

Von der ersten Idee bis zur Auslieferung eines Produktes laufen verschiedene Prozesse ab, die koordiniert und optimiert werden, um Produkte schnell zur Marktreife zu entwickeln. Die Digitalisierung von Prozessen sowie eine firmenweit einheitliche Datenplattform sind in der Produktentwicklung zwingend notwendig. Digitaler Zwilling, und PLM rücken in den Fokus. Die Herausforderung der Industrie liegt in der Optimierung von Produkten. Wo beginnt die Optimierung? Während der Konstruktion greifen verschiedene Optimierungstools in die Entwicklungsphase ein. Skalierbare FEM-Tools ermöglichen konstruktionsbegleitende Analysen. Verschiedene Konstruktions-Tools in der CAD-Lösung sparen Zeit und Kosten.

Die Konstruktion der nächsten Generation
Generative Konstruktion – bei der Modellerzeugung werden die Vorteile der additiven Fertigung einbezogen und genutzt und somit die Bauteilkonstruktion optimiert. Reverse Engineering bietet die Möglichkeit direkt mit Facettendaten zu arbeiten und davon Flächen zu generieren. Eine große Erleichterung, um Nacharbeit zu minimieren. Convergent Modeling bietet die nahtlose Kombination von &qout;B-Rep&qout;-Volumen und &qout;Facetten&qout;-Modellen.

Solid Edge Portfolio - die Zukunft der Produktentwicklung
Solid Edge Apps erweitern den Funktionsumfang. Auf bestimmte Marktsegmente entwickelte Applikationen runden die Anwendungsmöglichkeiten ab. Daten aus Konstruktion-Simulation-Technische Dokumentation-CAM liegen auf einer firmenweit einheitlichen Datenplattform.

Der Weg zum digitalen Zwilling mit Mainstream CAD-Lösungen
Elke Schawohl (PROCIM Xperts GmbH)

16:30 – 17:00

Simulationsverwaltung unter Teamcenter

  1. Informationen folgen in Kürze
Simulationsverwaltung unter Teamcenter
Torsten Runge (Siemens Industry Software GmbH)
Zeit Mathcad Workshop (Salon im EG)
Ab 14:00
Mathcad Prime – Hands-On-Workshop
Dipl.-Ing. Jan Arndt (NET AG system integration)
Die Anmeldung erfolgt per E-Mail an: karsten.gerlach@...
Es gibt nur eine begrenzte Anzahl an Plätzen!

Weiterhin besteht die Möglichkeit die neuesten Produkte unserer Aussteller zu testen bzw. konkrete Fragen zu Problemen an das geschulte Personal vor Ort zu richten.