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Systemsimulation: SimulationX bringt die Praxis ins Modell

ESIs SimulationX 4.0 simuliert Maschinen und Anlagen nicht nur basierend auf Nenndaten sondern auch mit Toleranzen, Verschleiß und Fehlern

Dresden – 15. Januar 2019 – Die ESI Group, Spezialist für Virtual-Prototyping-Software und -Dienstleistungen, veröffentlicht heute SimulationX 4.0, die neue Version der Softwareplattform für dynamische Systemsimulation. SimulationX hat sich seit vielen Jahren in Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen für technische Konzeptstudien, Optimierungsaufgaben und virtuelle Systemtests bewährt. Ab der Version 4.0 lassen sich Fertigungstoleranzen, Alterung, Verschleiß und Komponentenausfälle systematisch in die Systemmodelle integrieren. Die neugestaltete Bedienoberfläche ermöglicht effiziente Arbeitsabläufe und einen schnellen Einstieg in die Welt der Systemsimulation. Neue Modell-Bibliotheken unter anderem zur Modellierung von Bowdenzügen und räumlicher Fahrdynamik erleichtern es Firmen, die Anzahl physischer Prototypen durch zeit- und kostensparende Simulationen zu reduzieren.

Systematische Integration von Fertigungstoleranzen, Alterung, Verschleiß und Ausfällen in Systemsimulationen

Im Regelfall werden Systemsimulationen mit Nenndaten (as designed) ausgeführt. Das Verhalten real existierender Maschinen weicht jedoch z. B. durch Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile in gewissem Maß vom Nennverhalten ab. Zusätzlich verändern Alterung und Verschleiß das Verhalten kontinuierlich über die Lebensdauer. Auch Ausfälle oder Fehlfunktionen einzelner Komponenten können einen signifikanten Einfluss auf die Maschine oder Anlage haben. Ob und wie stark sich solche Abweichungen auf das Verhalten der gesamten Maschine auswirken, hängt nicht nur vom konkreten Bauteil, sondern auch erheblich von der Systemarchitektur und dem Zusammenspiel aller Komponenten miteinander ab. Das neue Modul „System Reliability Analysis“ stellt eine nutzerfreundliche Lösung bereit, sowohl diskrete als auch zeitkontinuierliche Fehler systematisch und teilautomatisiert in SimulationX-Modelle zu integrieren. Auf diese Weise lassen sich die Auswirkungen von Fehlern in verschiedenen Szenarien und über beliebige Zeiträume effizient und zuverlässig untersuchen.

1D-Simulation von Fahrzeugsystemen kombiniert mit räumlichen Fahrdynamikmodellen

Das Verhalten des Antriebsstrangs, der Bremsen, der Federung und der Steuerungssysteme (ABS, ESP, etc.) eines Fahrzeugs wird von der räumlichen Fahrdynamik beeinflusst. Um kostspielige Nachbesserungen an diesen Fahrzeugsystemen zu vermeiden und neue Fahrzeugmodelle in kürzester Zeit auf den Markt zu bringen, müssen diese Systeme bereits unter realistischen Bedingungen getestet werden, bevor das Fahrzeug als Prototyp verfügbar ist. Seit vielen Jahren in der Entwicklung und dem virtuellen Test solcher Systeme bewährt, enthält SimulationX nun eine Bibliothek mit auf Mehrkörpersystemen basierenden Fahrzeugmodellen, Fahrmanövern und Fahrerverhalten. Damit lässt sich die räumliche Fahrdynamik (translatorische/rotatorische Bewegung und Beschleunigung) virtuell abbilden und deren Wechselwirkung mit 1D-Modellen von Fahrzeugsystemen effizient bewerten. Diese Modelle eignen sich für Echtzeitanwendungen und sind so gestaltet, dass sie mit einem Minimum an Eingangsparametern das Fahrzeugverhalten hinreichend genau abbilden.

Simulation hochpräziser und komplexer Bowdenzüge deutlich beschleunigt

Der Eindruck, Bowdenzüge seien simple Maschinenelemente und haben wenig mit High-Tech zu tun, trügt. Diese Seilzugsysteme sind durchaus komplexe Bauteile und werden für Anwendungen verwendet, die höchste Präzision erfordern. Denkt man zum Beispiel an Endoskope oder Roboter für die Endochirurgie, müssen über Seilzüge hochgenaue Bewegungen und exakt definierte Kräfte übertragen werden. Auch in Autos sind komplexe Bowdenzugsysteme verbaut, die höchsten Anforderungen genügen müssen.

Diese unter wechselnden Randbedingungen zuverlässig zu beherrschen, stellt jedoch eine bisher nur mit hohem Aufwand lösbare Aufgabe dar. So verändern Bowdenzüge ihre Form und Lage, sobald durch sie Kräfte übertragen werden. Kollidiert der Bowdenzug dabei mit seiner Umgebung, kann dies Schäden und unerwünschte Geräusche verursachen. Darüber hinaus führt das von vielen Faktoren abhängige Reibungsverhalten zwischen Kabel und Hülle zu ungewollten Effekten beim Übertragen von Kräften und Bewegungen. Diese Nichtlinearitäten der Spielhysterese stellen Ingenieure besonders bei präzisen Bewegungen, wie sie in der Medizintechnik oder für Schließmechanismen erforderlich sind, vor große Herausforderungen, insbesondere beim Entwickeln der Steuerung. Bisher sind solche Untersuchungen nur mit sehr zeit- und rechenaufwändigen Finite-Elemente-Methoden virtuell durchführbar. Mit dem in SimulationX 4.0 neuen Modul „Bowdenzüge“ lassen sich solche Analysen und Entwicklungsaufgaben in deutlich kürzerer Zeit mit handelsüblichen Desktop-Computern durchführen. Hierbei ist die Simulation nicht auf den bloßen Bowdenzug beschränkt, sondern bezieht die Umgebung, die An- und Abtriebe sowie die Steuerung mit ein.

Unter www.simulationx.de/4-0 finden Sie eine ausführliche Beschreibung weiterer Neuerungen in SimulationX 4.0.

Über ESIs SimulationX

ESIs SimulationX ist eine Softwareplattform für die Modellierung, dynamische Simulation und Analyse technischer Systeme. Hierzu gehören Fahrzeuge, Schiffe sowie Maschinen und Anlagen aus dem allgemeinen Maschinenbau, Bergbau, der Energietechnik, Luft- und Raumfahrt. Deren Teilsysteme basieren auf unterschiedlichen physikalischen Grundlagen wie Mechanik, Elektrotechnik, Thermodynamik, Hydraulik, Pneumatik und Steuerungstechnik.

Mit SimulationX lässt sich sowohl das detaillierte Verhalten der einzelnen Komponenten als auch die Wechselwirkungen der einzelnen Teilsysteme simulieren. SimulationX basiert auf der nicht-proprietären Modelbeschreibungssprache Modelica®. Die einzelnen Teile, Baugruppen und Teilsysteme werden von Modelelementen repräsentiert. Deren physikalisches Verhalten ist in Form von Differentialgleichungen hinterlegt oder kann bei Bedarf auch mit Kennlinien angegeben werden. Bekannt für seine umfangreichen Schnittstellen zu verschiedensten CAE-Lösungen (Computer-Aided Engineering) und Datenformaten sowie der leicht zu bedienenden Nutzeroberfläche ist die Software seit über 15 Jahren in der Industrie und Forschung im Einsatz. Bei ESI erhalten Kunden nicht nur die Simulationsplattform einschließlich umfangreicher Analysemethoden und Modellbibliotheken, sondern finden auch einen zuverlässigen Partner für Ingenieursdienstleistungen für Simulationsaufgaben. Für weitere Informationen über ESIs SimulationX besuchen Sie unsere Website: www.simulationx.de.

Über ESI Group

ESI Group ist ein führender Innovator für Virtual Prototyping Software und Services. Als Spezialist der Materialphysik hat ESI die einzigartige Kompetenz entwickelt, industrielle Hersteller dabei zu unterstützen, physische Prototypen durch virtuelle Prototypen zu ersetzen. Dies ermöglicht die virtuelle Herstellung, Fertigung, Erprobung und Vorzertifizierung zukünftiger Produkte. Dank neuster Technologien ist das Virtual Prototyping heute im umfangreichen Konzept des Product Performance Lifecycle™ verankert, welches die Produktleistung und das -verhalten während des gesamten Lebenszyklus adressiert – von der Inbetriebnahme bis zur Entsorgung. Um dies zu erreichen, arbeitet ESI mit dem Hybrid Twin™ – einem virtuellen Modell, welches Simulation, reale physikalische Eigenschaften und Datenanalyse miteinander verknüpft. Hersteller können so smartere und miteinander verbundene Produkte liefern sowie deren Leistung, Verhalten und Wartungsbedarf voraussagen. ESI ist ein französisches Unternehmen und im Compartment B-Index der NYSE Euronext Paris gelistet. Vertreten in über 40 Ländern adressiert ESI alle wichtigen Industriebereiche. Das Unternehmen beschäftigt weltweit über 1200 hochkarätige Spezialisten und meldete 2017 einen Jahresumsatz von 135 Millionen Euro. Für weitere Informationen besuchen Sie www.esi-group.com/de.

SimulationX ist ein eingetragenes Warenzeichen der ESI ITI GmbH. Modelica® ist ein eingetragenes Warenzeichen der Modelica Association.