SolidLine-Launch-Day , Rodgau. Thema: virtuelle Produktentwicklung am Beispiel der KIESER AG, Zürich. daskernteam GbR, Modautal Start

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1 SolidLine-Launch-Day , Rodgau Vortrag: Fit für Fitness Thema: virtuelle Produktentwicklung am Beispiel der KIESER AG, Zürich Autor: daskernteam GbR, Modautal Start

2 Fit für Fitness virtuelle Produktentwicklung KIESER AG, Zürich wer ist DKT? wer ist KIESER? Fitness DKT-Projekte KIESER-Projekt Fit für Fitness Ende

3 wer ist DKT? D K T Werkzeuge im Einsatz Portfolio + Produkte Marktsegmente Das Kern Team für Ing.-Büro daskernteam SOLID WORKS COSMOS WORKS + COSMOS MOTION Ingenieur-Dienstleister für R & D mit Schwerpunkt Prüftechnik Prozesskette Produktentwicklung Automotive, Luft- und Raumfahrt Fertigungstechnik Fitnessgeräte und Medizintechnik Referenzen

4 Referenzen

5 DKT - Projekte Anforderungskatalog Virtual Prototyping mit FEM + MKS Optimierung neue Anforderungen iterative Entwicklungsschleife OK? Ja / Nein Konzept & Simulation HK-Ermittlung Produktentwicklung Konstruktion - Fertigung - Montage Abnahmetests - Dokumentation Produkt

6 wer ist KIESER? Studio mit Trainingsmaschinen Internationale Marke eines Global Players Fokus gesundheitsorientiertes Krafttraining Ansatz präventiv und therapeutisch Besonderheit med. Kräftigungstherapie

7 Fitness Physiologie Maschinen Training Erhaltung der physischen Leistungsfähigkeit Stärkung Muskulatur Reduzierung Arthrose Innovationen Trainingsarten konventionell alternierend infimetrisch negativ Maschinen Fußmaschine Bauchmaschine Kennlinie CAM Merkmale der (neuen) Maschinen für (neue) Trainingsarten physiologisches Merkmal = Kennlinie technisches Merkmal = CAM

8 Fitness - Kennlinie Wi nkel [ ] Kennlinie ergibt sich durch Physiologie des Muskels

9 Fitness - CAM CAM = Kurvenscheibe = Exzenter CAM ermöglicht die Kennlinie

10 KIESER - Projekt Anforderungskatalog steifere Maschinen neue Trainingsarten Optimierung Kennlinien HK-Reduzierung F 3 Messungen Optimierung neue Anforderungen iterative Entwicklungsschleife OK? Ja / Nein Konzept & Simulation HK-Ermittlung Abgleich FEM / MKS Konzepte Produktentwicklung Konstruktion Fertigung Montage Abnahmetests - Dokumentation Produkt Status

11 Produktstatus

12 Messungen INVENTOR Winkelgeber Steifigkeit delta_phi ( M ) Kennlinie M ( phi ) DMS-Drehmoment-Sensor Resultat

13 Resultat Prognosen Messkurven Steifigkeit delta_phi ( M ) Kennlinie M ( phi )

14 Maschine Grundzusammenhänge F 3 zur Rückenstreckung Muskel = Streckmuskel der Wirbelsäule max. Trainingsgewicht M = 200 kg Schwenkwinkel phi = 72 INVENTOR Funktionen Fotos

15 Maschine - Funktionen INVENTOR INVENTOR Gewichtsstock Riemen Krafteinleitung Sitz Bügel Polster Fixierungen Bewegung Videoclip

16 Maschine - Fotos Rückansicht Riemen CAM Seite Front

17 Maschine - Rückansicht Rückansicht Riemen CAM Seite Front

18 Maschine - Riemen Rückansicht Riemen CAM Seite Front Videoclip

19 Maschine - CAM Rückansicht Riemen CAM Seite Front Videoclip

20 Maschine - Front Rückansicht Riemen CAM Seite Front Videoclip

21 Maschine - Seite Rückansicht Riemen CAM Seite Front

22 Abgleich reale Maschine Modell im PC INVENTOR INVENTOR Info Info Steifigkeit = FEM-Applikation Kennlinie = MKS-Applikation FEM MKS

23 FEM - Info FEM + MKS = Virtual Prototyping 1 Verfahren numerisches Verfahren zur Lösung von Differentialgleichungen Gleichung beschreibt die technische Aufgabenstellung Berechnungsgebiet wird in viele, endlich große ( = finite ) Elemente unterteilt Formulierung von Anfangs-, Rand- und Übergangsbedingungen (Lager, Kräfte) numerische Lösung des Gleichungssystems ergibt die Lösung der Aufgabenstellung 2 exemplarische Anwendungen statische Analysen Input = Kraft, Moment, Temperatur, Druck Output = Spannungen, Verformungen dynamische Analysen Input = Struktur, Masse Output = Eigenfrequenzen

24 MKS - Info FEM + MKS = Virtual Prototyping 1 Verfahren Methode der Numerischen Simulation zur Analyse komplexer kinematischer Systeme Abbildung realer MehrKörperSysteme durch mehrere starre Körper Definition der Freiheitsgrade der Körper durch idealisierte Gelenke Vorgabe von kine(ma)tischen Lasten im Zeitbereich Iterationsverfahren mit Solvern liefern Ergebnisse 2 exemplarische Anwendungen Bewegungsanalysen Input = Kraft, Moment Output = Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung dynamische Bauteilbelastung Input = Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung Output = Lagerreaktionen (Kraft, Moment, Druck)

25 Abgleich FEM, Teil 1 Nachweis Differenzwinkel Zahlenwerte: M = 155 Nm delta_phi = 0,5 Teil 2

26 Abgleich FEM, Teil 2 dx_1 dx_2 statische FEM-Analyse Messwert M = 155 Nm Kraft F = 360 N Verformungen dx_1 = ca. 9 mm dx_2 = ca. 12 mm delta_dx = 3 mm Radius R = 435 mm Differenzwinkel delta_phi = ca. 0,4 Abweichung mit phi 0,1 durch Schiefstellung Polster Isometrie Videoclip Draufsicht Videoclip

27 Abgleich - MKS 1. Vers. X. Vers. Riemendetails Abweichungen mit M 10 Nm durch Riemen-Schwingungen Videoclip Videoclip Videoclip Videoclip

28 Konzepte Maschine Steifigkeit gute WS-Ausnutzung Vermeidung von Kerben Abprüfen mit FEM FEM 1 FEM 2 Kennlinie 3-D-Getriebeketten ext. Zusatztool Abprüfen mit MKS MKS Trainingsarten Standardisierung neue Antriebe HK-Reduzierung Modul

29 Konzept FEM 1 Sigma,v Videoclip

30 Konzept FEM 2 Sigma,v Videoclip

31 Konzept - Modul Trainingsarten: alternierend Videoclip infimetrisch Videoclip konventionell Videoclip Trainingsarten

32 Konzept - Trainingsarten konventionell alternierend

33 Konzept - MKS Kurven CAM Gelenk Isometrie Videoclip Videoclip Videoclip Videoclip

34 SolidLine-Launch-Day , Rodgau daskernteam GbR sagt Herzlichen Dank!