Institut für Mechatronik e. V.


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Geförderte Projekte: 7


Simulationswerkzeug für die nichtlineare Simulation flexibler Strukturen (FlexiRod)


Flexibles Teil im Original und in der Simulation; © phantom1311 - fotolia (Original), © Institut für Mechatronik e. V. (Simulation)
Flexibles Teil im Original und in der Simulation; © phantom1311 - fotolia (Original), © Institut für Mechatronik e. V. (Simulation)

Projektidee

Flexible Teile übertragen Medien oder Kräfte zwischen bewegten Komponenten und werden als Schläuche, Leitungen, Kabel oder Federn in Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen eingesetzt. Für die Dimensionierung der flexiblen Teile wird die Deformation des Teils bei Bewegung der verbundenen Baugruppen betrachtet. Daraus können Bewertungsgrößen wie Kräfte und Beanspruchungen oder der benötigte Bauraum berechnet werden. Für das Modell der Umgebung und für eine Reihe von Befestigungselementen können verfügbare MKS-Komponenten wir Starrkörper und Gelenke verwendet werden. Die flexiblen Teile selbst und einige spezielle Befestigungselemente werden durch Modellelemente abgebildet, die in Standardtools nicht verfügbar sind bzw. deren Abbildung ein erhebliches Expertenwissen erfordert. Das gleiche trifft auf die Abbildung des zu simulierenden Prozesses zu, mit dem beispielsweise der in der Realität durchzuführende Montagevorgang nachgebildet werden muss. In dem Projekt wurde basierend auf einer vorhandenen MKS-Bibliothek ein spezielles Simulationswerkzeug entwickelt, mit dem Fragestellungen zur Dimensionierung flexibler Teile ohne Rückgriff auf das Wissen von Simulationsspezialisten beantwortet werden können. Dieses Spezialwissen ist in Form spezieller Funktionalität in dem Werkzeug implementiert und dadurch für jeden Entwicklungsingenieur verfügbar.

Kundennutzen

Die Bewegungssimulation der in dem Projekt betrachteten flexiblen Teile mit verfügbarer Standardsoftware erfordert Expertenwissen, das im Allgemeinen nur in Simulationsabteilungen oder bei Simulationsdienstleistern verfügbar ist.
Das entwickelte spezielle Simulationswerkzeug enthält dieses Wissen in Form von Algorithmen und Modellelementen. Hinzu kommt ein angepasstes Lösungsverfahren, dass durch Robustheit und extrem kurze Simulationszeiten die Anwendung direkt im Konstruktionsprozess ohne Wartezeiten ermöglicht.
Mit dem entwickelten Werkzeug können auf diese Weise die mit flexiblen Teilen verbundenen Fragestellungen direkt von den Entwicklungsingenieuren der Komponenten oder des Systems ohne Hinzuziehung von Simulationsspezialisten bearbeitet werden.
Das erlaubt eine stärkere Durchdringung des Entwurfsprozesses mit Simulationstechnologie und damit verbunden eine frühzeitige, qualitativ hochwertige virtuelle Absicherung von Entwürfen. Dadurch werden Entwicklungszeiten verkürzt und die Anzahl der benötigten kostenaufwendigen realen Prototypen wird reduziert.

Ausblick

Für die Aufgaben der Modellierung und Simulation von flexiblen Teilen liegt mit dem Ergebnis des Projektes eine leistungsfähige Software vor, die flexibel an unterschiedliche Umgebungen angepasst werden kann. Im Verlauf der überführung in ein Produkt wird die zunächst nur an die Erfordernisse der Simulatorentwicklung angepasste Benutzerschnittstelle für die Anwendung durch Kunden überarbeitet. Die bisherigen Anwendungen des Prototypen zeigen, dass es sinnvoll ist, über eine allgemeine Resultatschnittstelle hinaus ein flexibel in Abhängigkeit von der Anwendung konfigurierbares Postprozessing zu besitzen. Entsprechende Komponenten sollen im Rahmen weiterer Forschungsprojekte bzw. im Auftrag von Kunden realisiert werden.

Stand: 06.10.2015
Projektdaten aktualisiert: 31.10.2014

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