Einsatzbereiche für Simulation

Mechanische Antriebsysteme sind das Herzstück vieler stationärer und mobiler Arbeitsmaschinen sowie von Werkzeugmaschinen, Anlagen und Fahrzeugen aller Art. Abhängig vom Maschinentyp sind Ingenieure dabei mit hohen Anforderungen an Geschwindigkeit und präzise Positionierung konfrontiert. Mit Simulation legen Sie schnell, zuverlässig und kostengünstig Antriebsstränge unterschiedlicher Maschinen aus und erhalten ein wirtschaftliches Werkzeug zur effizienten Inbetriebnahme und Optimierung. Steigern Sie den Wirkungsgrad des gesamten Antriebsstrangs vom Antrieb/ Motor über Antriebswellen und Getriebe bis hin zum Abtrieb. Um das Systemverhalten im eingeschwungenen Zustand zu untersuchen, ist die stationäre Analyse im Frequenzbereich eine schnelle und zuverlässige Methode. Für viele Zulassungs- und Zertifizierungsprozesse sind stationäre Berechnungen für den Nachweis der Betriebssicherheit erforderlich.

Schwingungsfähige, mechanische Baugruppen befinden sich in vielen Anlagen und Maschinen. Außer dem Schwingverhalten bei periodischer Erregung ist das Verhalten mechanischer Baugruppen bei Stößen, auftretende Lagerkräfte und die sichere Funktion der Konstruktion relevant. Mechanische Simulationen helfen Ihnen effiziente, sichere und kostengünstige mechanische Komponenten und Systeme in kurzer Zeit zu entwickeln.

Fluidtechnische Systeme finden Sie in nahezu allen Branchen. Ob Flüssigkeiten und Gase transportiert oder Kräfte übertragen werden sollen: minimierte Druckverluste und Schwingungen im Medium sowie ein effizienter Transport entscheiden häufig über die Wettbewerbsfähigkeit des Produkts. Durch die nichtlinearen Eigenschaften fluidischer Systeme kommt eine Auslegung anhand von Tabellenkalkulation schnell an die Grenzen. Um die Leistung und Effizienz fluidtechnischer Systeme zu steigern, erreichen Sie die besten Ergebnisse indem Sie den Fluidkreislauf, dessen Regelung sowie die angeschlossenen mechanischen und elektrischen Komponenten als Ganzes betrachten. Das Simulieren pneumatischer und hydraulischer Anlagen fördert das Verständnis der komplexen Zusammenhänge und Wechselwirkungen im System und schärft Ihren Blick für Optimierungspotenziale.

Prozesse der Energie- und Klimatechnik werden vom Stoffstrom, der Fließgeschwindigkeit, dem Wärmeübergangskoeffizienten sowie der gegenseitigen Abhängigkeit von Temperatur, Druck und dem Aggregatzustand des Fluids (zum Beispiel Luft, Wasser, Kühl- und Kältemittel) beeinflusst. Darauf basierende Wärmeübertrager (manchmal auch als Wärmetauscher bezeichnet) werden in einer Vielzahl unterschiedlicher Geräte und Anlagen eingesetzt. Neben Ventilen, Rohrleitungen, Pumpen oder Lüftern, sind Kompressoren, Verflüssiger (Kondensatoren), Kapillarrohre (Expansionsventile) und Verdampfer wichtige Bestandteile solcher Systeme. Durch Simulation der Thermodynamik bestimmen Sie die optimale Anzahl, Dimensionierung und Position dieser Komponenten und ermitteln die effektivste Kombination aus Stromführung, Volumenströmen sowie Druck- und Temperaturverhältnissen.

Von der Windkraftanlage, über Hydraulikpressen, Fahrstühle, Werkzeugmaschinen bis hin zum Automobil, Flugzeug oder Roboter – kaum eine moderne Maschine kommt heute ohne Regelungstechnik aus. Die Komplexität der Regler und Steuerungen reicht dabei vom einfachen Druckregler bis zum Spurassistenten oder sogar zum autonomen Fahren. Die daraus resultierenden Aufgabenstellungen an Regelungstechniker sind breit gefächert. Sie reichen von der Entwicklung und Überprüfung von neuen Regelungskonzepten bis hin zur Auslegung von fertigen Industriereglern zum Beispiel in einer SPS (speicherprogrammierbare Steuerung). Bei der Bewältigung dieser Aufgaben spielen Modellbildung und Simulation eine wesentliche, in vielen Fällen sogar unverzichtbare Rolle. Sie helfen Ihnen die Dynamik von Strecke und Regler besser zu verstehen und quantitativ abzuschätzen.

Nicht nur in der Automobilindustrie sondern auch in der Offshore-Industrie oder im Maschinenbau nimmt die Elektrifizierung zu. Elektromotoren ersetzen dabei nicht nur klassische Verbrennungsmotoren sondern auch Hydraulikzylinder oder Hydraulikpumpen. Selbstverständlich muss dafür auch die notwendige elektrische Ansteuerung – zum Beispiel durch Frequenzumrichter – sowie die Versorgung mit elektrischer Energie über das Netz sichergestellt und ausgelegt werden. Elektrische Komponenten wie Umrichter und Transformatoren müssen sowohl thermisch als auch elektrisch für die aus dem Betrieb der angeschlossenen Systeme (mechanisch, fluidtechnisch, u.a.) resultierenden Dauerströme und -spannungen sowie für deren Spitzenbelastungen ausgelegt werden. Eine weitere Anforderung ist es, störende Wechselwirkungen zwischen Netz und Maschine zu reduzieren oder ganz zu vermeiden.

Die voranschreitende Miniaturisierung von elektronischen Konsumgütern, wie Kameras, Mobiltelefonen und Tablets stellt Ingenieure vor neue Herausforderungen. Neben der Notwendigkeit die durch Verluste entstehende Wärme trotz der kompakten Bauformen abführen zu können, soll die Klangqualität nicht unter dem verkleinerten Bauraum und Resonanzvolumen leiden. Die akustische Impedanz – und damit auch der Frequenzgang – hängt vom Resonanzvolumen, der Geometrie des Übertragungskanals (z.B. Querschnitt und Länge), der Öffnung zur Umgebung und vom sogenannten Lautsprechertreiber ab. Dieser besteht meist aus der Schwingspule, dem Magnetkreis (Joch, Anker, Permanentmagnet) und einer Membran. Auch die akustischen Eigenschaften von Kopfhörern, Lautsprechern und Mikrofonen werden von diesen Parametern bestimmt. Mit Hilfe der akustischen Netzwerksimulation können Sie den Klang des Produktes bereits in der Konzeptphase überprüfen. Sie bekommen direkte Rückmeldung, welche Auswirkungen Parameteränderungen in den beteiligten Baugruppen auf die akustischen Eigenschaften haben.