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FEM - Simulationen

Virtuelle Prototypen mit FEM-Analysen

Wenn Fehler erst beim Prototypen erkannt werden, entstehen hohe Kosten. Diese können durch eine Analyse der Konstruktion mittels FEM-Berechnungen schon im Entwicklungsstadium ausgeschlossen werden. Das bietet viele Vorteile, denn die Daten aus der FEM-Simulation liefern auch die Basis für Optimierungsverfahren zur Verbesserung der Festigkeit und Materialeffizienz. Sparen Sie durch die FEM-Berechnungen beim Materialverbrauch, nicht bei der Ingenieurs-Kompetenz – das ist zeitgemäß und wirtschaftlich!

Kürzere Entwicklungszeit

Die Finite Elemente Methode (FEM), auch „Methode der finiten Elemente“, ist eine weit verbreitete Lösungsmethode im Bereich wissenschaftlicher Ingenieurslösungen. Unsere FEM-Ingenieure können mit diesem Verfahren das Verhalten komplexer Bauteile simulieren. Kennt ein Ingenieur die physikalischen Randbedingungen einer Konstruktion (Geometrie, Material, sowie die Lasten), so kann er mittels FEM-Berechnungen das Verhalten eines Bauteils vorhersagen. Ganz ohne den zeitintensiven und teuren Bau von Prototypen sowie der zugehörigen Tests. Im Entwicklungsprozess kann so viel Zeit und Geld eingespart werden.

Optimierung der Materialeffizienz

Leichtbau und Formverbesserung erreicht sachs engineering durch den Einsatz von Bionik. Mit der Anwendung von Prinzipien aus der Biologie können aber nicht nur Funktion und Form verbessert werden, sondern auch ein Höchstmaß an Materialeffizienz erzielt werden. Ob Gestaltoptimierung (CAO) oder Topologieoptimierung (SKO) – die FEM-Analyse wird immer zu Beginn des jeweiligen Optimierungsverfahrens durchgeführt. Das Ziel ist nicht nur die Verbesserung von Funktion und Festigkeit, sondern gleichzeitig die Verringerung des Materialverbrauchs. Mit dem Einsatz von FEM-Dienstleistungen werden Bauteile also nicht nur leichter, sondern auch kostengünstiger in der Produktion.

Ihr FEM-Dienstleister

Egal ob im Bauwesen, Fahrzeugbau, in der Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt oder bei Konsumgütern – FEM-Berechnung wird von sachs engineering für nahezu jedes Einsatzgebiet und auch im Rahmen einer ganzheitlichen Produktentwicklung angeboten. Die von unseren Ingenieuren verwendeten FEM-Methoden lassen folgende Berechnungen zu:

▪︎ Statik – linear und nichtlinear
▪︎ Dynamik – Eigenfrequenzen, harmonische            Analysen, PSD-Analysen
▪︎ Thermomechanik
▪︎ Umformsimulation
▪︎ Vernetzung
▪︎ Programmierung von Berechnungsroutinen
▪︎ Festigkeitsnachweise und prüffähige Statiken
▪︎ Betriebsfestigkeitsberechnungen
▪︎ Topologieoptimierung und Gestaltoptimierung

FEM-Engineering: Unsere Leistungen

Statische
Berechnung

Mit unserer Expertise können wir statische komplexe Analysen durchführen und so gewährleisten, dass Ihr Produkt nicht unter der geplanten Belastung versagt.

Wir arbeiten bei allen Berechnungen Normgerecht.

Dynamische Berechnungen

Unsere Berechnungs-ingenieure können auch Ihre ständig fluktuierenden Bauteile simulieren. Diese hochkomplexe Simulation Ihrer Bauteilbelastungen stellt für uns keine Hürde dar. Mit unseren Simulationen fallen potentielle Schwachstellen bereits effizienter Weise vor der Prototypenphase auf. Dieser Anwendungsfall kann bei Erdbebenberechnungen (seismischen Analysen ) genutzt werden.

Festigkeits-
nachweis

Normgerechte Festigkeitsnachweise zählen oftmals zu den Anforderungen der Produktentwicklung. Wir simulieren mit der FEM-Berechnung Ihre Produkte und führen eine Spannungsanalyse durch.. Mithilfe unserer Auswertung können wir einen prüffähigen Nachweis erstellen.

Thermo-
mechanik

Wir simulieren Ihre  Temperaturverteilung in Ihrem Produkt und die daraus resultierenden Auswirkungen, wie beispielsweise die Materialausdehnung und thermische Spannungen. Das Resultat bildet die Grundlage der thermomechanischen Bauteiloptimierung und zeigt das Verhalten von mechanischen Komponenten unter Berücksichtigung der Temperatur auf.

Strömungssimulation /
CFD-Simulation

sachs engineering simuliert und analysiert das Strömungsverhalten, die Druckverluste und die Termperaturverteilungen im Strömungsraum ihres Produktes. Die Simulation kann ebenfalls in Bauteilräumen angewendet werden, bei welchen Messungen kaum möglich sind.  Die Anwendungsfälle sind meist Strömungsverhalten oder Optimierungen der Strömung

Betriebsfestigkeit /
Lebensdauerberechnung

Wir analysieren bei der Betriebsfestigkeit, ob das Bauteil die Fähigkeit besitzt, die kalkulierte Lebensdauer unter Berücksichtigung relevanter Umgebungsbedingungen und Belastungen schadensfrei zu überstehen.Als Resultat bilden wir die mit Hilfe der Betriebsfestigkeitsberechnung die rechnerische Lebensauer Ihres Bauteils oder Produktes ab.

Leichtbau /
Bionik

sachs engineering entwickelt hochanspruchsvolle Bauteile durch Übertragung von Phänomenen der Natur auf technische Konstruktionen. Mit der Anwendung von Prinzipien aus der Biologie erreichen wir neben der Verbesserung von Funktion und Festigkeit auch ein Höchstmaß an Materialeffizienz. Seit 2002 setzen wir bei unseren Entwicklungen Topologie Optimierungen, die CAO-Methode oder weitere hochinnovative Methoden mit Blick auf die neuesten Technologien für die Bauteiloptimierung ein.

Unser FEM-Ingenieurbüro arbeitet mit gängigen Softwareprogrammen

Ansys

Diese FEM-Software ist in der Automobil-, Luftfahrt- und Schiffbauindustrie weit verbreitete. Denn Problemlösungen der Festkörper-Statik und Festkörper-Dynamik oder Thermomechanik, lassen sich mit dem Rechenprogramm simulieren.

Patran/Nastran

Patran ist ein interaktiver Pre- und Postprozessor, der Finite Elemente-Modelle erzeugt, vernetzt und auswertet. Mit Nastran (NAsa STRuctural ANalysis) werden nicht nur die physikalischen Eigenschaften einer Einzelkomponente simulieren, sondern das realistische Verhalten ganzer Systeme.

MARC/Mentat

MARC ist eine Software für die nichtlineare Finite Elemente Analyse (FEA). Zusammen mit Mentat wird das Programm für fortgeschrittene nichtlineare Strukturanalysen, Kontaktberechnungen, komplexe Materialmodelle und multiphysikalische Analysen eingesetzt.

Rifest (FKM)

Mit dieser Software von WIAM lassen sich Festigkeitsnachweise nach FKM-Richtlinien berechnen. Rifest wird für den Konstruktionsprozess und die Bauteilbean-spruchungsanalyse eingesetzt.

Adams

Adams steht für Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems. Diese Lösung wird für die Simulation mechanischer Systeme und Bewegungsverhalten von dreidimensionalen mechanischen Systemen eingesetzt.

Pro/Mechanica

Dieses Finite-Elemente-Programm ist integriert in das CAD-System Pro/ENGINEER von PTC. Mit Pro/Mechanica lassen sich Aufbau von FEM-Modellen, Analysen, Konvergenz-methoden oder Ergebnisauswertungen bearbeiten.

CFX & LS-Dyna

Dieses Programm bietet Lösungen für komplexe, strömungs- und wärmetechnische sowie elektromagnetische Berechnungen.

Mit dem Simulationsprogramm werden insbesondere nicht-lineare und hochdynamische Problemstellungen bearbeitet.

Hypermesh

Dieses leistungsfähige Werkzeug wird zur dreidimensionalen Modellierung und Erzeugung von finiten Elementen eingesetzt. HyperMesh erlaubt außerdem die Generierung von FEM-Netzen aus CAD-Daten für fast alle gängigen FEM-Lösungen, z. B. Ansys oder Nastran.

Dytran

Mit Dytran können die Verhalten von Strukturen und Fluiden im kurzzeitdynamischen Bereich simuliert werden. Diese Berechnungen kommen bei dynamischen und nichtlinearen Vorgängen zum Einsatz. Dazu gehören zum Beispiel Falltests, Explosionen, Sprengungen und große Deformationen, ballistische Fragestellungen oder das Schwappen von Flüssigkeit in einem Behälter.

FormUp

Bei der Gestaltoptimierung (CAO) und der Topologieoptimierung kommen die Programme FormUp.Shape und FormUp.Topologie zum Einsatz.

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