Ihr Partner für anspruchsvolle Berechnungsaufgaben - seit 1989

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1 Ihr Partner für anspruchsvolle Berechnungsaufgaben - seit 1989 Maschinenbau Anlagenbau Automobilbau Luft- und Raumfahrttechnik Schiffbau Virtuelle Produktentwicklung Strukturanalyse Strömungssimulation

2 DAS UNTERNEHMEN Hauptsitz Heidenheim an der Brenz Niederlassung Hamburg Niederlassung Homburg/Saar Niederlassung Ingolstadt DAS INGENIEURBÜRO MERKLE & PARTNER SEIT 1989 EIN ZUVERLÄSSIGER PARTNER Mit einer über 20-jährigen Firmengeschichte gehört das Ingenieurbüro MERKLE & PARTNER zu den ersten Dienstleistern ingenieurwissenschaftlicher Berechnungen und Simulationen in Deutschland. Am Hauptsitz Heidenheim und den Niederlassungen Hamburg, Ingolstadt und Homburg/Saar bearbeiten die 50 Mitarbeiter jedes Jahr rund 500 Kundenprojekte aus den Kerngebieten Strukturanalyse, Strömungssimulation und virtuelle Produktentwicklung. Hierfür kommen neueste und leistungsfähige Hard- und Software zum Einsatz. Namhafte Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Automobilindustrie und dem Schiffbau zählen zum Kundenkreis und setzen auf die Kompetenz und Erfahrung von Merkle & Partner Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle gründet das Ingenieurbüro nach Abschluss seines Studiums der Luftund Raumfahrttechnik in Stuttgart Erweiterung des Dienstleistungsspektrums um die Bereiche Konstruktion und Schulung Aufbau der Abteilung für Strömungssimulation Aufbau der Abteilung für Produktentwicklung Gründung der ersten Niederlassung in Hamburg und Aufbau eines Rechenclusters mit 144 CPUs in Heidenheim Erweiterung der Geschäftsräume in Heidenheim auf rund m² Bürofläche Gründung der zweiten Niederlassung in Ingolstadt Gründung der dritten Niederlassung im saarländischen Homburg WIR LIEFERN, WAS WIR VERSPRECHEN Diesen Grundsatz haben wir uns zur obersten Devise gemacht. Mit unserer langjährigen Erfahrung und der erforderlichen Hard- und Software garantieren wir Ihnen höchsten Einsatz und beste Ergebnisse. Die Beschäftigung mit neuen Themengebieten, die Übertragung von Lösungsansätzen auf neue Aufgabenstellungen und die kontinuierliche Verbesserung unserer Lösungsstrategien sind unsere Herausforderungen. Sie geben uns ein Betätigungsfeld, in dem Langeweile und mechanische Routine Fremdwörter sind. 2

3 SIMULATION HOCH HINAUS MIT IHREN ENTWICKLUNGSPROJEKTEN Mit Hilfe der Simulation können potenzielle Produkte in Form von virtuellen Prototypen auf Funktionalität, physikalische Eigenschaften und späteres Einsatzverhalten hin untersucht werden. Die traditionelle Produktentwicklung hat zur Folge, dass Prototypen gebaut und Versuche durchgeführt werden müssen. Tatsächliche Produkteigenschaften können so vorab nicht erkannt werden. Durch ein trial-and-error - Vorgehen treten Probleme oftmals erst nach der Markteinführung auf, wodurch hohe Kosten entstehen. VORTEILE DER NUMERISCHEN SIMULATION für eine Vielzahl technischer Aufgabenstellungen einsetzbar Schnelligkeit (durch virtuelle Prototypen) Risikominimierung Kostenersparnis Verkürzung der Entwicklungszeit grafische Visualisierung von Berechnungsergebnissen Tests neuer Entwurfskonzepte möglich Parameterstudien was-wäre-wenn -Studien WORKFLOW CAD-Modell Idealisierung Netzgenerierung Definition von Lasten und Randbedingungen Ergebnisauswertung Berechnung 3 3

4 STRUKTURANALYSE KERNKOMPETENZ STRUKTURANALYSE FINITE ELEMENTE METHODE (FEM) Im Web: Das Hauptaufgabengebiet der Strukturmechanik ist die Berechnung, Simulation und Optimierung von Bauteilen und komplexen Baugruppen zur Ermittlung von physikalischen Eigenschaften (z.b. Kräfte, Spannungen, Verformungen). Die Aufgabenstellungen kommen dabei aus den unterschiedlichsten Branchen. Mit freundlicher Genehmigung von Leusch GmbH Industriearmaturen ANWENDUNGSGEBIETE Beulen» lineares Beulen nach Euler» nicht-lineares Beulen» Verzweigungsbeulen» elastoplastisches Beulen Dynamik / Schwingung» Modalanalyse (Eigenfrequenzbest.)» Frequenzganganalyse» Zufallsanalyse» harmonische Antwort» Stoßanalyse» Spektralanalyse Erdbeben-Simulation Festigkeit (linear und nicht-linear) FSI Fluid-Struktur-Kopplung Gummi- und Dichtungsberechnung Kontakt (mit und ohne Reibung) Kunststoff-Berechnungen Kurzzeitdynamik» Crash» Drop-Test» Containment Lebensdaueruntersuchung» High-Cycle Fatigue» Low-Cycle Fatigue Plastizität» idealplastisches Verhalten» Spannungs-Dehnungs-Abhängigkeiten» Verfestigung» zyklische Plastizität thermische Aufgabenstellungen» stationär» instationär» linear» nicht-linear» Strahlung» Thermoelastizität» Thermoplastizität» Kriechen Thermoschock 4

5 LEBENSDAUER-BERECHNUNG Im Rahmen der Lebensdauer-Berechnung kann für Bauteile, welche einer wechselnden oder schwellenden Belastung ausgesetzt sind, die maximale Anzahl der ertragbaren Lastwechsel bestimmt werden. SCHADENSANALYSE Schadensfälle sind eine klassische Anwendung der FEM und ein Haupttätigkeitsbereich von MERKLE & PARTNER. Versagen Bauteile innerhalb der zugesagten Lebensdauer, so fallen hohe Kosten durch den Ersatz für das Bauteil selbst, durch Folgeschäden sowie Produktionsausfall bzw. Rückrufaktionen an. Viele Schäden wären durch den frühzeitigen Einsatz numerischer Simulationen bereits in der Entwurfs- bzw. Konstruktionsphase erkennbar gewesen. BAUTEILOPTIMIERUNG Im Rahmen der Bauteiloptimierung nähert man sich einem belastungsoptimierten Bauteildesign. Das Optimierungspotential hängt dabei von den Rahmenbedingungen wie z.b. Aufwand und Nutzen ab. Ziele sind es u.a. Gewicht oder Materialkosten zu minimieren, alternative Werkstoffe zu prüfen oder die Ertragbarkeit von Lasten zu verbessern. 5

6 SPEZIELLE THEMENGEBIETE SPEZIELLE THEMENGEBIETE Im Web: KÖRPERSCHALL MERKLE & PARTNER beherrscht den kompletten virtuellen Prozess von der Entstehung von periodischen Kräften über die elastische Antwort des Systems anhand von FE-Berechnungen bis hin zur Berechnung des Beschleunigungspegels. Resonanzen können so erkannt und behoben werden. Zudem können Mountsteifigkeiten gezielt optimiert werden. DRUCKBEHÄLTER UND PUMPEN Der Fokus liegt bei MERKLE & PARTNER auf Berechnungen komplexer Geometrien. Typische Anwendungsbereiche sind die Bestimmung des ertragbaren Prüfdrucks, Flanschnachweise oder Fußanbindungen. Eine Bewertung von Verformungen oder Spannungen lässt sich nach allen gängigen Normen (z.b. AD2000, ASME) vornehmen. ERDBEBEN-SIMULATION MERKLE & PARTNER führt rechnerische Standsicherheitsnachweise auf Basis von Finite-Elemente-Modellen nach gängigen Erdbebencodes (u.a. UBC 97, EC 8, IBC 2006, KTA 2201, ISO 3010, Eurocode) für jegliche Art von Anlagen, Stahlbau und Maschinen durch. Mit freundlicher Genehmigung der Cofely Refrigeration GmbH 6

7 CONTAINMENT-SIMULATION MEHRKÖRPER-SIMULATION CONTAINMENT-SIMULATION MERKLE & PARTNER führt Containmentuntersuchungen schwerpunktmäßig bei Pumpen, Verdichtern, Turbinen und Schwungrädern durch. Bei einem Versagen bzw. Bruch sollen in der Regel keine Bruchstücke das Gehäuse verlassen und nach außen dringen. Um dies zu garantieren, muss ein Gehäuse (Containment) entsprechend ausgelegt werden. Es handelt sich hier um eine explizite Untersuchung (Crash), bei der Versagenskriterien im Werkstoff hinterlegt sind. Bei einer Überdrehzahl wird rechnerisch der Bruch des rotierenden Teils eingeleitet und das Verhalten über einen entsprechend langen Zeitraum betrachtet, bis ein Großteil der Energie vernichtet worden ist. Die Form und Größe der Bruchstücke wird hier durch entsprechende Normen vorgegeben. Weitere Einsatzbereiche: Schutzräume von Robotern Laufschaufeln von Triebwerken Schleifscheiben Ventilatoren Turbolader MEHRKÖRPER-SIMULATION Die Mehrkörpersimulation beschäftigt sich mit allen kinetischen und kinematischen Aufgabenstellungen. Hierzu gehören Bewegungsabläufe z.b. von Radaufhängungen, Getrieben, Pumpen, Hebebühnen, Krane oder Wischern. Über die Mehrkörpersimulation werden Lasten ermittelt, die sich aufgrund der Mechanismen und der Massenträgheiten eines Systems ergeben. Diese können für die Zum Video: Ermittlung von Verformungen und Spannungen in strukturmechanischen Berechnungen herangezogen werden. Typische Anwendungsfelder sind Fahrsimulationen, Kraftund Momentverläufe von Getrieben oder Mechanismen und Stabilitätsuntersuchungen. 7

8 STRÖMUNGSSIMULATION KERNKOMPETENZ STRÖMUNGSSIMULATION COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD) Im Web: ANWENDUNGSGEBIETE» stationäre/instationäre Strömungen» laminare/turbulente Strömungen» inkompressible/kompressible Strömungen» Strömungen mit Wärmeübergang / CHT» Strömungen mit chem. Reaktionen» Mehrphasenströmungen» komplexe Geometrien Luftfahrt Elektronik Pumpen & Turbomaschinen Automobilindustrie Branchen Energieerzeugung Chemie & Verfahrenstechnik 8

9 CFD weckt Ideen. CFD deckt auf. CFD bewirkt Innovationen. Seit mehr als 10 Jahren ist die numerische Strömungssimulation (CFD) ein fester Bestandteil von MERKLE & PARTNER. Das Verständnis über strömungsmechanische Effekte ist von entscheidender Bedeutung für den Entwicklungsprozess und aus der heutigen Industrie nicht mehr wegzudenken. Einsparungen bei Entwicklungskosten und Entwicklungszeit, Funktionssicherheit durch Reduktion von Fehlentwicklungen und dem Sehen, was sonst keiner sieht sind nur einige Vorteile der numerischen Strömungsmechanik. Durch die immer weiter steigende Leistungsfähigkeit der Computertechnik ergeben sich auch neue und bahnbrechende Fortschritte und Einsatzmöglichkeiten für die Strömungssimulation. Brand-Simulation Simulation von Rauchausbreitung und Rauchgaskonzentration nach einem Brand innerhalb eines Gebäudes Zum Video: PRAXISBEISPIELE Automobilindustrie Fahrzeugumströmung, Insassenströmung, Motorkühlung, motorische Verbrennung, Freibewitterung Motorsport Fahrzeugumströmung, Auslegung und Optimierung aerodynamischer Bauteile, Abstimmung Balance, more downforce, less drag, zeiteffiziente Entwicklung verschiedener aerodynamischer Setups Luft- und Raumfahrttechnik Energietechnik Turbinen, Verdichter, Brennkammern, Kondensatoren, Windenergie, Biogasanlagen Verfahrenstechnik / chemische Industrie Biotechnologie Medizintechnik Armaturenbau Anlagenbau Schiffbau Kühlung elektronischer Bauteile Gebäudetechnik inkl. Klimatisierung Hydraulik 9

10 STRÖMUNGSSIMULATION KERNKOMPETENZ STRÖMUNGSSIMULATION PRAXISBEISPIELE FAHRZEUGINNENRAUMKLIMATISIERUNG Simulation der Luftausströmung bei verschiedenen Düsenstellungen in einem Fahrzeug STRÖMUNG/STRAHLUNG IM MOTORRAUM Gekoppelte Simulation von Strömung, Strahlung und Wärmeleitung im Motorraum eines Fahrzeugs VENTILATOREN UND GEBLÄSE Untersuchung und Optimierung von Laufrad- und Gehäusegeometrie, Volumenstrom und Druckverlust SCHEINWERFER-ENTTAUUNG Simulation der verschiedenen Belüftungsmöglichkeiten eines Scheinwerfers Zum Video: GETRIEBE Mehrphasenströmung der Ölverteilung und Bestimmung von Füllmengen, Ventilationsverluste oder Förderwirkung ARMATUREN Berechnung des Durchflusskoeffizienten und Aufzeigen von Bereichen mit Kavitationsgefahr 10

11 METHODENENTWICKLUNG METHODENENTWICKLUNG PRAXISBEISPIEL FÜLLKÖRPER-SIMULATION Bei der Entwicklung neuer Produkte stoßen Ingenieure und Konstrukteure oft auf völlig neuartige Problemstellungen, für die in einem überschaubaren Zeitrahmen Lösungen gefunden werden müssen. Setzen Sie auf die Methodenkompetenz von MERKLE & PARTNER. Mit fundiertem Methodenwissen und langjähriger Praxiserfahrung erarbeiten wir maßgeschneiderte Berechnungslösungen für neuartige Aufgabenstellungen. Praxisbeispiel Füllkörper-Simulation: Im Rahmen einer Methodenentwicklung erarbeitete MERKLE & PARTNER ein Simulationsmodell, welche es ermöglicht, verschiedene Füllkörpergeometrien zu untersuchen und zu optimieren. Füllkörper, die ihren Einsatz u.a. in der chemischen Industrie finden, wurden bisher mit erheblichem Zeitaufwand und hohen Kosten entwickelt. Durch die verschiedenen Visualisierungsmöglichkeiten der Simulation können nun schneller Rückschlüsse auf neue Füllkörper-Geometrien gezogen werden und diese optimiert werden. Füllköper können nun schneller und effizienter gestaltet werden, da dieser Prozess rein virtuell abläuft. Durch die bessere Effizienz der neuen Füllkörper können Anlagen in Zukunft kompakter gebaut oder für größere Durchflussmengen konzipiert werden. Zum Video: simulation Mehrkörper- 3D-Geometrie Vernetzung Strömungssimulation n 11

12 VIRTUELLE PRODUKTENTWICKLUNG VIRTUELLE PRODUKTENTWICKLUNG GANZHEITLICHE BETREUUNG VON DER ERSTEN IDEE BIS ZUR INBETRIEBNAHME Moderne Produktentwicklungen mit immer kürzer werdenden Entwicklungszeiten und möglichst schneller Markteinführung lassen sich nur realisieren, wenn konsequent Datenredundanz vermieden wird. Wir entwickeln für Sie neue Produkte von der Idee bis zum herstellbaren Produkt und begleiten Sie vom Prototypenbau bis zur Testphase und Inbetriebnahme. Die einzelnen Schritte, die das Produkt von der Idee bis zur Fertigstellung durchläuft, müssen durch Bewertungsmatrizen streng kontrolliert werden. Hierfür spielen verschiedene Faktoren, wie z.b. Optik, Design, Marktanalysen, Fertigungseigenschaften, Material usw. eine große Rolle. PRODUKTIDEE Abschätzung von Machbarkeit und Realisierung ENTWICKLUNG UND KONSTRUKTION Erstellung eines 3D CAD-Modells innerhalb eines definierten zeitlichen und finanziellen Rahmens 12

13 Mit freundlicher Genehmigung der Hydrotechnik Lübeck GmbH LOGISTIK UND MONTAGE Termingerechte Lieferung an den Einsatzort und fachgerechte Montage PRODUKTION Auswahl eines geeigneten Fertigungsbetriebs und Begleitung der Produktion mit regelmäßiger Qualitätskontrolle BERECHNUNG UND SIMULATION Untersuchung und Auslegung hinsichtlich physikalischer Eigenschaften Zum Video: 13

14 SOFTWARE SOFTWARE ÜBERSICHT DER EINGESETZTEN SOFTWARE-TOOLS CAD CATIA PRO/ENGINEER UG(NX) INVENTOR/AUTOCAD CRASH/DROPTEST/EXPLOSION ABAQUS explizit LS-DYNA RADIOSS ELEKTROMAGNETISMUS MAXWELL FESTIGKEIT/TEMPERATUR ABAQUS ANSYS NASTRAN LEBENSDAUER FEMFAT MATERIALUMWANDLUNG SYSWELD MEHRKÖRPERSIMULATION ADAMS OPTIMIERUNG OPTISTRUCT OPTISLANG PRE-/POST-PROCESSOR ANSA ENSIGHT HYPERWORKS SPRITZGUSS-SIMULATION CADMOLD STRÖMUNGSMECHANIK STAR-CD STAR-CCM CFX FLUENT OPENFOAM VECTIS TOSCA KULI RADTHERM AURA ICEM CFD ANSA TECHNISCHE BERECHNUNGEN MATLAB / SIMULINK MATHEMATICA MDESIGN TIEFZIEHSIMULATION AUTOFORM PAM-STAMP 14

15 REFERENZKUNDEN REFERENZKUNDEN GEMEINSAM INNOVATIVE IDEEN VERWIRKLICHEN Allweiler GmbH AUDI AG BERU Electronics GmbH BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Cofely Refrigeration GmbH DAIMLER AG DIEFFENBACHER GmbH Dr. Schneider Kunststoffwerke GmbH EADS Deutschland GmbH EMCO WHEATON GmbH FTE automotive GmbH General Dynamics European Land Sys. Germany GmbH Handtmann-Systemtechnik GmbH & Co. KG INA-Schaeffler KG Johnson Matthey Catalysts GmbH Kayser-Threde GmbH KSB AG Leuze electronic GmbH & Co. KG MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik AG & Co KG MAN Diesel SE NuCellSys GmbH Pollrich Ventilatoren GmbH Quattro GmbH RENK AG Robert Bosch GmbH Robert Bürkle GmbH Rütschi Fluid AG Thales Electron Devices GmbH Trützschler Nonwovens GmbH VOITH Turbo GmbH & Co. KG Volkswagen AG ZF Friedrichshafen AG... und zahlreiche weitere Unternehmen. MERKLE & PARTNER BIETET MEHR! Im Spannungsfeld zwischen Sicherheit und Nachhaltigkeit auf der einen Seite sowie Kosten- und Gewichtsaspekten auf der anderen Seite haben sich FEM- und CFD-Berechnungen längst in modernen Entwicklungsprozessen etabliert. Zweifelsohne suchen auch Sie nach einem Dienstleister mit modernster Hardware und innovativen Software-Tools. MERKLE & PARTNER bieten Ihnen darüber hinaus jedoch noch viel mehr: versierte Berechnungsingenieure, die nicht nur verlässliche Ergebnisse erzielen, sondern diese auch fundiert zu bewerten wissen. Nicht ohne Grund gehören wir zu den ältesten Dienstleistern unserer Branche in Deutschland. Komplexe Aufgabenstellungen fernab von Standardberechnungen, die Entwicklung neuer Berechnungsmethoden sowie nationale und internationale Normnachweise - das sind unsere Spezialitäten. Setzen auch Sie auf unsere Kompetenz! Stefan Merkle Gründer und Geschäftsführer von Merkle & Partner 15

16 EWE MERKLE & PARTNER GbR Hauptsitz Heidenheim Friedrichstraße Heidenheim / Germany Tel. 49 (0) Fax 49 (0) info@merkle-partner.de Niederlassung Hamburg Behringstraße 28a Hamburg / Germany Tel. 49 (0) Fax 49 (0) hamburg@merkle-partner.de Niederlassung Ingolstadt Lilienthalstraße Gaimersheim / Germany Tel. 49 (0) Fax 49 (0) ingolstadt@merkle-partner.de Niederlassung Homburg/Saar Saarpfalz-Park Bexbach / Germany Tel. 49 (0) Fax 49 (0) homburg@merkle-partner.de Besuchen Sie uns auch im Internet: