Veranstaltung

Landshuter CAE-Forum etabliert sich als branchen-übergreifender Expertentreff

Durch computergestützte Berechnung kann Computer Aided Engineering (CAE) von der Konstruktion bis zum Prozessablauf viel an aufwändiger praktischer Entwicklungsarbeit ersetzen und damit Kosten sparen. Allerdings erfordert dies Erfahrung und Know-how sowie umfangreiches Wissen über Methoden, Material, Lastfälle und so weiter, wie das zweite Landshuter CAE-Forum am 1. Juli 2014 an der Hochschule Landshut zeigte.

Prof. Dr. Förg (Hochschule Landshut) stellte die Open Source-Software MBSim vor. (Foto: Hochschule Landshut)

Rund 50 Experten diskutierten in der Veranstaltung Anwendungsbeispiele, neue Entwicklungen und Trends. Das CAE-Forum bietet Experten branchenübergreifend Fachthemen aus Wissenschaft und Wirtschaft "und stärkt damit den für die anwendungsorientierte Forschung der Hochschule Landshut wichtigen Kontakt zur Wirtschaft", wie Prof. Dr. Holger Timinger, Vizepräsident der Hochschule Landshut, in seiner Begrüßung betonte.
Das Forum wurde vom Institut für technologische Zusammenarbeiter in Kooperation mit den Kompetenznetzwerken der Hochschule Landshut (Leichtbau-Cluster, Cluster Mikrosystemtechnik Netzwerk Medizintechnik) und dem Partner http://CAE-Forum.de organisiert.

Produktionsprozesse simuliert
Eine ganz besondere Herausforderung für die Simulation bedeutete die Industrialisierung beziehungsweise der nachfolgende Großserieneinsatz von CFK-Fertigungsverfahren bei der aktuellen BMW i-Reihe. Die Entwicklung der aufwändigen Prozesssimulation beleuchtete Markus Dix (BMW AG, Werk Landshut).

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Besonders bei der "jungen CFK-Technologie" sei ein hoher Entwicklungsaufwand notwendig gewesen, dies von Material- und Produktionsgrundlagen über die Entwicklung von Werkzeugen bis hin zum simulierten Fertigungsprozess. Es seien bis zu neun Faserstrukturen nötig, um an jedem Ort mechanische Eigenschaften ideal ausnutzen zu können, so Dix. Vom Drapieren jeder einzelnen Lage des Geleges über die Harzinjektion per RTM (Resin Transfer Moulding) bis zum Verzug der Matten durch die Füllung mit heißem Harz wurden die Fertigungsschritte simuliert. Und diese drei verschiedenen Simulationen mussten dabei über Schnittstellen gekoppelt werden, um die Prozesskette abbilden zu können.

Doris Ruider, Gerresheimer Regensburg GmbH, zeigte den Einsatz von Simulation im sogenannten "Design Control Process" bei der Entwicklung von Medizinprodukten am Beispiel von Stechhilfen, unter anderem zum Gewinnen von Bluttropfen. Sie zeigte alles: Vom ersten Konzept per CAD und der Designentscheidung über die eigentliche Entwicklungsphase, in dem das Design festgelegt und der Herstellprozess simuliert wird, die Auslegung mechanischer Teilfunktionen erfolgt, über die Vorserienphase mit dem Vergleich Simulation und Praxis bis zur Serienproduktion. Dabei machte die Referentin deutlich, dass gerade, wenn keine Daten in Materialdatenbanken et cetera zur Verfügung stehen, Erfahrungen von vorherigen Produkten mit einfließen, um ein Produkt weiter optimieren zu können.

Eigene Mehrköpersimulationssoftware vorgestellt
Viel Aufmerksamkeit erregte Prof. Dr. Martin Förg (Hochschule Landshut, Fakultät Maschinenbau) mit seiner im Rahmen seiner Doktorarbeit an der TU München entwickelten Open Source-Software "Multi-Body SIMulation software MBSim" zum Berechnen von "nicht-glatten" Bewegungen. Die Schwierigkeit besteht darin, nicht nur stete Bewegungen, wie das Rollen einer Kugel auf einer geraden Fläche, abzubilden, sondern auch Bewegungsänderungen, Stöße und so weiter von mehreren Körpern oder ganzen Systemen, wie zum Beispiel einem Roboter, simulieren zu können. Das von Förg entwickelte sogenannte Mehrkörpersimulationsprogramm (MKS-Programm) wurde für den Einsatz in Entwicklung, Forschung und Lehre konzipiert und stellt gerade für klein- und mittelständische Unternehmen eine wertvolle Alternative dar. Es stehen auch diverse Module zur Verfügung, die die Berechnung hybrider Systeme mit flexiblen Körpern, hydraulischen Komponenten und Regelstrukturen ermöglichen.

Optimierung mit Fluid- und Schall-Simulation
Mit der Fluid-Simulation befassten sich zwei Referenten, die sich ihr CAE-Wissen unter anderem im von den Hochschulen Landshut und Ingolstadt in Kooperation mit CADFEM angebotenen berufsbegleitenden Master-Studiengang "Applied Computational Mechanics" angeeignet haben, wie Prof. Dr. Detlef Maurer, wissenschaftlicher Leiter der Veranstaltung, bei der Vorstellung der Referenten anmerkte. Alexander Mühlbeyer, Geschäftsführer der von ihm gegründeten Ingenieurbüros hme GmbH (Ulm) zeigte die Fluid-Simulation an Beispielen wie einem hydraulischen Schulbladen-Dämpferelement oder dem Tankschwappen beim Bremsen eines LKWs. Bei der virtuellen Berechnung erfolgt die Kopplung von struktur- und strömungsmechanischen Programmen.
Ebenfalls mit der Simulation von Flüssigkeiten befasste sich Jörg Lindner vom Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e.V. Er zeigte die Auslegung eines hydraulischen Vorspannelementes in einer Werkzeugmaschine, das sich je nach Drehzahl ausdehnen oder zusammenziehen muss, um den Druck zu erhöhen oder zu senken. Auch hierzu seien viele Berechnungsdurchläufe notwendig gewesen, um bei Variablen wie dem Druck auf das Bauteil beziehungsweise dem Druck der Flüssigkeit und der Dehnung des Rohres schließlich per FEM und Fluid-Simulation eine optimierte Lösung errechnen zu können.

Mit der Reduzierung von Schallabstrahlung durch die Optimierung von Fahrzeugstrukturen befasste sich ein Vortrag von Ulrich Freyberger von der CDH AG in Ingolstadt. Aufgrund von gesetzlichen Vorgaben würden bereits in der Konstruktionsphase Geräuschemissionen berücksichtigt. Neben der Minimierung von Strukturschwingungen wird hier auch der abgestrahlte Schall an verschiedenen Punkten simuliert. Dies zeigte Freyberger unter anderem am Beispiel eines Luftfilters, bei dem die primäre Schallquelle die Innenluft ist. Es seien 125 Designvariablen definiert worden, mit denen die ausschlaggebende Herzfrequenz beeinflusst, die Wandstärken variiert und das Optimum berechnet wurde.

Wie wichtig gerade das Thema Networking und Austausch ist, betonte abschließend Mitinitiator Dirk Pieper (CAE-Forum.de). Und die anwesenden CAE-Experten nutzten rege die Gelegenheit, sich bei der begleitenden Fachausstellung über Produkte der Unternehmen Cadfem, MSC Software und Synopt zu informieren und sich auszutauschen. -mgr-

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