CAE INFORMATION DAY W. Krach FEM in der Produktentwicklung
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- Günther Hauer
- vor 7 Jahren
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1 CAE INFORMATION DAY 2011 Seite 1
2 Agenda / Vortragende CAE Simulation & Solutions Nikolaus Friedl Wolfgang Krach MSC Software Cornelia Thieme Bernd Ruschlau Seite 2
3 CAE Info-Day Ansfelden FEM in der Produktentwicklung W. Krach T. Daxner et al. Seite 3
4 Inhalt Warum FEM? (Theorie / Praxis) Beispiel Logistik (Container) Beispiel Transporttechnik (Schienenfahrzeug) Beispiel Zusammenfassung Seite 4
5 Warum FEM? (Theorie) Zeit- / Kosteneinsparung Prototypenreduktion Materialeinsparung (Optimierung) Rasche Markteinführung Produktwissen Fehlervermeidung Information Risiko Seite 5
6 Warum FEM? (Kunden) Prototypenreduktion (branchenspezifisch) FEM muss sich wirtschaftlich rechnen FEM muss zuverlässige Vorhersage liefern Kostenreduktion in Fertigung und Beschaffung wegen Konkurrenzdruck Leistungserhöhung Kann ich das bauen? Wie lange hält das? Seite 6
7 Warum FEM? (Kunden) vom Endkunden vorgeschrieben! FEM geht von Großunternehmen in die KMU s Notwendigkeit zu FEM Wird das halten? Schadensfälle! Klärung der Ursachen Entwicklung von Abhilfemaßnahmen Darstellung von Know-How Warum hat es versagt? Seite 7
8 Beispiele Gewichtsoptimierung Schadensvorbeugung Materialersatz Seite 8
9 Container Container für Lagerzwecke Arbeiten Analyse IST-Situation Erarbeitung von Verbesserungsvorschlägen Nachweisrechnung der optimierten Variante Variantenrechnung zur Bodenoptimierung Ergebnis Reduktion der Masse / des Materialeinsatzes um 15% Bei gleichzeitiger Erhöhung der Zuladung um 20% Und Vereinfachung der Fertigung Seite 9
10 Aufgabenstellung Aufgabenstellung Optimierung der Lagercontainer Wegen Masse Kritische Stellen Kundenwünschen Seite 10
11 Analyse IST-Zustand Analyse IST-Zustand Grün: Blau: Gelb: Orange: A mm B mm C mm D mm Seite 11
12 Gewichtsreduktion 115 kg = 14% Ausgangsmasse Gewichtsoptimierung Grün: Blau: Gelb: Orange: A mm B mm C mm D mm Grün: Lila: Blau: Magenta: Gelb: Orange: A mm B mm C mm D mm E mm F mm Seite 12
13 Spannungsreduktion Reduktion der maximalen Spannungen Seite 13
14 Detailanalysen Dachoptimierung LC20 Montagevereinfachung Dach Sickenoptimierung (Breite, Höhe, Abstand) Wesentliche Fertigungsvereinfachung Seite 14
15 Detailanalysen Bodenprofile LC20 Bodenprofiloptimierung C-Profil Davex-Träger Z-Profil Gewichtsoptimum = Davex-Träger Kostenoptimum = Funktion von Fertigungsmenge D.h. technische Lösung ist abhängig von Auftragslage Seite 15
16 Zusammenfassung Entwicklung Baukastenprinzip LC6 / LC8 / LC10 / LC15 / LC20 Reduktion der Masse + Fertigungskosten Bei gleichzeitiger Erhöhung der Nutzlast Lagercontainer / Bürocontainer Mechanische Optimierung Berücksichtigung der Fertigungsrandbedingungen Materialbeschaffung (vorgegebene Materialstärken) Schweißen Seite 16
17 Schienenfahrzeugentwicklung Verkehrstechnik Schienenfahrzeugindustrie Wagenkasten in Großprofiltechnologie Mittragender GFK-Kopf am Triebwagen Berechnung statische Lastfälle Dauerfestigkeitslastfälle Schalen-Balkenmodell Seite 17
18 Schienenfahrzeugentwicklung Schienenfahrzeugentwicklung Konstruktive Änderungen Seite 18
19 Schienenfahrzeugentwicklung Verbesserungen Seite 19
20 Schienenfahrzeugentwicklung Schienenfahrzeugentwicklung Konstruktionsbegleitende Berechnung Nachweisrechnung Statische Lasten / Ermüdungslasten Sicherstellung der Nutzungsdauer von Jahren Dauerfestigkeit Langjährige Zusammenarbeit Seite 20
21 Schienenfahrzeugentwicklung Schienenfahrzeugbau Auslegung Crashelement Auslegung Crash-Element elasto-plastisches Materialverhalten Kontakt Große Verformungen Seite 21
22 Rohrschelle Designoptimierung einer Rohrschelle Simulation der Belastungen zufolge Einschnappen/Ausziehen Ausgangsbasis CATIA V5 Geometrie Seite 22
23 Rohrschelle Materialmodelle / Materialdaten Materialdaten spielen auch im 21-Jahrhundert eine Rolle! Linear elastisch vs. Hyperelastisch Nichtlineare Geometrie Große Verformungen Zitat: Nein, FEM ist für uns nicht von Interesse, unsere Bauteile kann man nicht berechnen, dass haben wir schon probiert. Seite 23
24 Rohrschelle Designoptimierung einer Rohrschelle Linear elastisch Spannungen unrealistisch hoch Spannungen >60MPa Dehnungen 6% Seite 24
25 Rohrschelle Designoptimierung einer Rohrschelle Hyperelastisch Spannungen 27MPa Dehnungen 4-6% Seite 25
26 Rohrschelle Designoptimierung Rohrschelle - Auszugskräfte linear elastisches Materialmodell hyperelastisches Materialmodell hyperelastisches Materialmodell aus Messdaten Seite 26
27 Rohrschelle Designoptimierung Rohrschelle Animation Seite 27
28 Zusammenfassung Finite Elemente Methoden (FEM) sind sinnvoll einsetzbar Container / Schienenfahrzeugbau / Rohrschelle Maschinenbau Verkehrstechnik Kunststofftechnik Anlagenbau Luft- Raumfahrt Logistik FEM ist branchenunabhängig Seite 28
29 Zusammenfassung FEM erfordert INPUT-Daten Materialdaten Belastungen (!) Berechnen Sie einmal ist zu wenig Ohne intensive Zusammenarbeit ist eine realistische, aussagekräftige FEM oft nicht möglich! Seite 29
30 Zusammenfassung FEM sind nicht nur bunte Bilder Schweißnahtbewertungen Schraubenlasten Montageabläufe Seite 30
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Seite :1 Bericht Auftraggeber: GmbH Auftrag: Beeinflussung der Steifigkeiten bei massiven Maschinenbetten ProjektNr.: 185058 Ersteller: GmbH Dr.-Ing. Bernhard Sagmeister Am Renngraben 7 65549 Limburg Seitenzahl: