Simulation fluidtechnischer Systeme

Das Simulieren pneumatischer und hydraulischer Anlagen fördert das Verständnis der komplexen Zusammenhänge und Wechselwirkungen im System und schärft Ihren Blick für Optimierungspotenziale.

Fluidtechnische Komponenten und Systeme modellieren und simulieren

Fluidtechnische Antriebe und Steuerungen finden Sie in nahezu allen Branchen. Ob Flüssigkeiten und Gase transportiert oder Kräfte übertragen werden sollen: minimierte Druckverluste und Schwingungen im Gesamtsystem 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. Am Effektivsten gelingt das mit einer Software zur dynamischen Simulation Ihrer fluidtechnischen Systeme.

Aufgabe

Hydrauliksimulation als Teil der Systemsimulation

Nicht nur im Maschinen- und Anlagenbau ist die Hydraulik dank ihrer bezahlbaren und hochdynamischen Stellachsen fest etabliert. Moderne, digitale Regelungs- und ausgefeilte Ventiltechnik führen zu Qualitätssprüngen in Funktion, Zuverlässigkeit und Präzision. Leistungsspitzen können mit hydraulischen Speichern abgefedert werden, wodurch sich der Energiebedarf der Anlage deutlich senken lässt. Für erstklassige Ergebnisse werden die hydraulischen Leitungen, Speicher, Ventile und Aktuatoren nicht getrennt betrachtet, sondern im System mit der Regelungstechnik sowie elektrischen und pneumatischen Ergänzungskomponenten. Systemsimulation ist ein etabliertes Werkzeug um die Vorteile hydraulischer und elektrohydraulischer Antriebe in wettbewerbsfähige Produkte zu überführen.

Lösung

Sichere und effiziente Pneumatiksysteme in der Kraftfahrzeugtechnik

Luftfederungen, Luftbremsen, Abgasnachbehandlung, pneumatische Steuerleitungen und Aktuatoren in Getrieben: Besonders in der Nutzfahrzeugtechnik spielen pneumatische Systeme eine wichtige Rolle. Dabei lassen sich durch die Simulation der Pneumatik sowohl in der Entwurfsphase als auch beim Systemtest eine Vielzahl von Fragen klären. Zum Beispiel:

  • Kann in jeder Situation der benötigte Druck bereitgestellt werden?
  • In welcher Zeit baut sich der geforderte Druck auf und wie schnell sind die Übertragungswege?
  • Gibt es ungünstige Druckschwingungen im pneumatischen System?
  • Mit welcher Konfiguration erreiche ich eine optimale Performance bei geringem Energie- und Luftverbrauch?
  • Wie müssen Kompressoren und Speicher dimensioniert werden?

Pneumatiksimulation sorgt für energieeffiziente Luftzufuhr und Klimatechnik

In der Klimatechnik wird mit niedrigeren Drücken als in der klassischen Pneumatik gearbeitet. Die physikalischen Zusammenhänge sind jedoch vergleichbar. In Folge von Druckverlusten, verzweigten Systemen und dem Ziel energetisch sparsame und kostengünstige Anlagen zu entwickeln, sind folgende Fragen in der Produktentwicklung entscheidend.

  • Wie muss das System ausgelegt sein, um die erforderliche Luftmenge bei jedem Luftauslass zur Verfügung zu stellen?
  • Wie ist die optimale Konfiguration aus Leitungsquerschnitten und Drosseln?
  • Welchen Luftstrom kann ich an welchem Auslass bereitstellen? Anhand eines Simulationsmodells finden Sie bereits in der Konzeptphase die am besten geeignete Konfiguration.

Simulieren Sie fluidische Systeme und entdecken Sie das Potenzial von Druckspeichern

In Kraftfahrzeugen sind sie als Fahrantrieb in der Entwicklung – bei Baumaschinen als Arbeitsantrieb zum Teil schon in Serie: Luft- und Hydraulikhybride. Pneumatischeoder hydropneumatische Druckspeicher nehmen dabei durch Rekuperation rückgeführte Energie auf und geben diese bei Leistungsbedarf und Lastspitzen an das Antriebssystem ab. Um den Treibstoffbedarf, Emissionen sowie den Stromverbrauch von Maschinen zu reduzieren, sind fluidische Speicher ein wichtiger Baustein. Indem Sie Lastspitzen durch Energie aus einem Fluidspeicher abdecken, kann der Motor kleiner ausgelegt und in einem optimalen Betriebspunkt betrieben werden. Auch zum Speichern von Energie aus Solarkraftwerken oder Windkraft können Druckluftspeicher eingesetzt werden. Werden fluidtechnische, hybride Antriebe und Druckluftspeicher entwickelt, müssen folgende Fragen geklärt werden: Welche Technologie ist für meinen Anwendungsfall am besten geeignet?

  • Wie hoch ist der Wirkungsgrad der Gesamtanlage?
  • Wie viel Energie kann ich bei welcher Investitionssumme speichern bzw. einsparen?
  • Welche Dimensionen des Speichers sind optimal?
  • In welcher Zeit kann welche Energiemenge gespeichert bzw. freigesetzt werden?
  • Wie hoch sind die Verluste?

Erfahrungswerte, mit denen diese Fragen beantwortet werden können, sind kaum vorhanden. Ein Simulationsmodell ermöglicht Ihnen, viele alternative Konfigurationen und Technologien anhand unterschiedlicher, realistischer Einsatzszenarien zu erproben. Somit erhalten Sie eine fundierte Grundlage, um gesicherte Entscheidungen zu treffen.

25 Jahre branchenübergreifende Erfahrung mit Systemsimulation

Sie wollen eine konkrete Entwicklungsaufgabe mit einem erfahrenen Simulationsexperten persönlich besprechen? Wir sind in vielen Branchen zu Hause, kennen Anforderungen und Lösungen.

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Nutzen

Optimal ausgelegte, hydraulische Antriebssysteme in mobilen Arbeitsmaschinen

Ob im Bergbau, der Landwirtschaft oder in Baumaschinen: Hydraulische Fahr- und Arbeitsantriebe sind aufgrund Ihrer großen Leistungsdichte und Flexibilität weit verbreitet. Die Effizienz des hydraulischen Systems ist entscheidend für einen wirtschaftlichen Betrieb und um gesetzliche Vorgaben zu erfüllen. Systemsimulation unterstützt Sie bei der optimalen Auswahl und Dimensionierung der Speicher und dem Auslegen hydraulischer Leistungsübertragung abhängig vom Fahrzyklus im Arbeitseinsatz. Im Bereich der Arbeitsantriebe ist neben der optimalen Auslegung der Steuer- und Druckleitungen, der Ventilauswahl sowie der Pumpen- und Zylinderauslegung eine stabile Regelung entscheidend. Systemsimulation hilft Ihnen dabei, den Überblick zu behalten und die optimale Abstimmung zu finden.

Schnelles und wirtschaftliches Handling von Werkstücken durch Pneumatiksimulation

In der Automatisierungstechnik realisieren pneumatische Aktoren hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten. Pneumatische Systeme sind dabei sehr wirtschaftlich und bestechen neben ihrem geringen Gewicht durch Ihre Robustheit. Sie finden häufig Einsatz beim Be- und Entladen sowie der Positionierung von Werkstücken. Für beste Ergebnisse ist das perfekte Zusammenspiel zwischen elektrischer Steuerung, pneumatischen Aktuatoren und mechanischen Komponenten ausschlaggebend. Das Ziel sind schnelle, präzise, kostengünstige Anlagen mit einer hohen Energieeffizienz. Bei Einzelanfertigungen und Kleinserien sind Änderungen nach dem Bau einer Anlage mit erheblichen Kosten verbunden. Durch eine virtuelle Inbetriebnahme der Maschinen können Sie die gewünschte Funktion schon vor dem Bau verlässlich überprüfen und jederzeit Änderungen an der Konstruktion vornehmen.

Exklusives Insiderwissen in der SimulationX-Community

Baker Hughes, Hatebur, Hawe Hydraulik, Moog, OneSubsea, Putzmeister u.v.m. simulieren und optimieren fluidtechnische Komponenten und Systeme mit multiphysikalischer Simulation.

zu den Branchen

Mit SimulationX lösen auch Einsteiger schwierige, multiphysikalische Aufgaben einfach und sicher

Das Simulationsprogramm bietet u. a. vorgefertigte Anwendungspakete für viele typische Entwicklungsaufgaben zur Simulation hydraulischer Anlagen und pneumatischer Systeme. 

SimulationX für Einsteiger
Beispiele aus der Praxis
  • Moog

    Mittels Simulation gewinnen Ingenieure bei Moog schnell verlässliche Aussagen zum statischen und dynamischen Verhalten ihres Systems. Hier geht’s zum Best-Practice-Beispiel.

    zur Moog-Anwendung
  • Liebherr

    Liebherr bewertet und optimiert den Schwingungskomfort seiner Radlader mit Hilfe virtueller Prototypen und verringert damit den Testaufwand erheblich. Hier geht’s zum Best-Practice-Beispiel.

    zur Liebherr-Anwendung
  • Daimler Trucks

    Daimler Trucks entwickelt pneumatische Bremssysteme mit Hilfe dynamischer Simulation. Dank der virtuellen Bremsenprüfung reduzieren sie Iterationen bereits bei der Erprobung. 

    zur Daimler-Anwendung
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