Konstruktion

Konstruktion

Wie bieten sämtliche Aktivitäten an, die sich auf Produktdesign, Prototypen Zeichnungen und Produktionsdokumentationen für Kleinserien und Massenproduktion beziehen. Projekte für:

• Automobilindustrie
• Lebensmittelindustrie
• Luftfahrt
• Im Bauingeneurwesen

Wir können Ihnen komplette Produkte aber auch unsere Experten zeitlich begrenzt oder permanent zur Verfügung stellen.

Personalbereitstellung für Projekte beim Kunden

Wir bieten dem Kunden personelle Unterstützung direkt vor Ort, für die Ausführung von Projektarbeiten im Bereich CFD und FEM Simulationen, Vorbereitung von Berechnungsmodellen und für weitere Arbeiten bei Produktenentwicklung. Dies sind Analytiker CFD, Analytiker FEM, Netzfachmann (CFD/FEM), Analytiker für thermodynamische Berechnungen.

Risikoanalyse

Die Erstellung von Risikoanalysen und Dokumenten nach FMEA Forderungen ist ebenfalls Bestandteil unserer Tätigkeiten.

Risikoanalyse - das Risiko ist meistens nicht klar erkennbar, da es sich meistens um bestimmte Risikokombinationen handelt, die am Ende für bestimmte Objekte eine Gefahr darstellen können. Es ist notwendig die Risiken aus Sicht von Wirkung und Wahrscheinlichkeit des Vorkommens (inklusive deren Kombinationen) zu beschreiben, sich auf Schlüsselrisikobereiche zu konzentrieren und Gegenmaßnahmen entwerfen.

FMEA - Ziel dieser Methode ist schon in der Entwicklungsphase eines neuen Produkts alle möglichen Defekte (inklusive des Herstellungsvorganges) zu definieren, diese Defekte aus Sicht von Wirkung und Wahrscheinlichkeit des Vorkommens einzuschätzen, nach Pareto-Prinzip sich auf die bedeutendsten zu konzentrieren und schon im Voraus Gegenmaßnahmen zu entwickeln.

Vorbereitung der Berechnungsmodelle

>CAD Daten aus der Konstruktion beinhalten oft für CFD und FEM Analysen eine große Menge an nicht benötigter Daten Für die Vorbereitung der Berechnungsnetze ist es deshalb von Vorteil, die wesentlichen Daten für den Bereich des Analyseninteresses zu separieren und so eine vereinfachte Geometrie des Berechnungsmodells zusammen zu setzen.
Separierung der erforderlichen Daten und den Modellbau führen wir in Software ANSA (BETA CAE Systems S.A.) durch. Folgende Datenformate können wir für unsere Modellbildung verarbeiten :

• iges, igs
• step, stp
• vda, vdafs
• ansa

Netzbildung für CFD / FEM

Da die richtigen Ergebnisse der CFD/FEM Analysen von der Qualität des Berechnungsnetzes abhängen, ist es notwendig bei der vorbereiteten Geometrie des Modells, das richtige Berechnungsnetz zu erstellen.

Mit Bezug auf die Berechnungstypen erstellen wir Berechnungsnetze mit spezifischen Größen, Strukturen und spezifischer Qualität der Elemente. Unsere Kapazitäten ermöglichen es uns, die Berechnungsnetze bis zu einer Größe von 80 Millionen Elementen zu erstellen. Wir können die Berechnungsnetze sowohl für stationäre Berechnungen, als auch für nicht stationäre Berechnungen erstellen.

Für die Erstellung der strukturierten, nicht strukturierten hybrid oberflächlichen, volumetrischen und beweglichen Netze, verwenden wir die Software ANSA, TGrid und GAMBIT.

Flow analyse

Interne Aerodynamik

Interne Aerodynamik beschäftigt sich mit der Untersuchung von Gas-und Flüssigkeitsströmung in beschränkten Räumen. Typisches Beispiel ist die Strömung in einer Rohrleitung. Diese sehr komplexen Berechnungen, berücksichtigen, die Komprimierbarkeit, Viskosität, Turbulenz und andere Nichtlinearitäten des bewegten Mediums. Unser grundsätzliches Optimierungsziel ist die Gestaltung der geeigneten Kanalform für eine optimale Gasströmung, bezogen auf die definierten Forderungen wie minimale Druckverluste, maximaler Durchfluss und der gleichen. Einer unserer wichtigsten Applikationen in der internen Aerodynamik ist die Strömungsoptimierung in Motorräumen zum Zweck der effektivsten Kühlung. Wir konstruieren den gesamten Lüftungskreislauf mit besonderem Augenmerk auf das Design der Ein - und Austrittsöffnungen.

Berechnungen mit Phasenänderungen

Kondensation

Wir führen Berechnungen für die Luftaufbereitung durch. Die Anwendung kann man überall dort finden, wo die Erreichung einer bestimmter Luftqualität erforderlich ist, wie zum Beispiel in Wohnräumen oder in einer Fahrzeugkabine. Es ist möglich auch das Risiko von Kondenswasserbildung zu beurteilen und die möglichen Schäden dadurch zu verhindern.

Enteisung

Unabdingbar für eine sichere Fahrt von Verkehrsmitteln sind freie Sichtflächen. Mittels der Berechnungen 3D CFD können wir den Vorgang der Fensterenteisung und Abtrocknung des Beschlages pro Zeiteinheit modellieren. Aufgrund dieser Ergebnisse sind wir imstande, die erforderliche Menge und Richtung der Luft aus den Ausströmdüsen festzulegen und somit den schnellsten Enteisungsvorgang zu ermöglichen.

Kochen

Kochen von Flüssigkeiten in geschlossenen Systemen kann die Festigkeit und damit auch die Lebensdauer technischer Konstruktionen durch Korrosion sehr negativ beeinflussen. Unregelmäßiger Wärmestrom verursacht die Bildung von thermogalvanischen Zellen und somit Korrosion, besonders dort, wo es durch Wärmeübertragung zur Änderung zwischen flüssigen und gasförmigen Zuständen kommt. Wir sind in der Lage, durch Gestaltung der Geometrie des Flüssigkeitskanales jene Bereiche zu ermitteln, die von einer möglichen Bildung des Flüssigkeitskochens bedroht sind.

Schmutzaufnahme / Staubentwicklung

Mehrphasige Berechnungsmodelle ermöglichen die Bewegung kleiner und kleinster Teilchen, wie Staub oder Wassertropfen, in der Luft zu verfolgen. Diese Berechnungen werden häufig beim Entwurf von Abscheidern für feste Teilchen oder zur Definition der Filterlebensdauer verwendet.

External aerodynamik

Im Bereich der externen Aerodynamik orientieren wir uns besonders an Berechnungen von Widerstandskräften und Auftriebskräften, die auf luftumströmte Körper wirken, diese ergänzen oder häufig auch ersetzen, Versuche in Windkanälen. Diese Fachrichtung hat die größte Bedeutung in der Auto- und Flugzeugindustrie, findet ihre Anwendung aber auch z.B. im Bauwesen. Verbrauchreduktion und geringere Umweltbelastung im Einklang mit Design, ist die Zielsetzung der externen Aerodynamik im Automobilbau.

Akustik

Strömungen von Flüssigkeiten und Gasen in industriellen Applikationen sind häufig begleitet von unerwünschter Geräuschentwicklung. Im Bereich der Aeroakustik widmen wir uns vornehmlich der Voraussage von Schallquellenbildung und deren Ausbreitung die durch Luftströmung verursacht werden.

• Generierung/Ausbreitung von Infraschall beim Umströmen eines Fahrzeuges (buffeting) bei offenen Seiten- und Dachfenstern
• Generierung/ Ausbreitung von Hochfrequenzgeräuschen beim Umströmen von Fahrzeugen (Pfeifen als Folge der Umströmung dünner Fugen)
• Generierung von Geräuschen beim Gaseintritt z.B. in Radialkompressoren
• Generierung von Geräuschen beim Flüssigkeitsdurchtritt durch Düsen

Thermodynamische Analyse

Kühlung / Erwärmung / Radiation

Richtige Wärmeabführung erhöht die Zuverlässigkeit von wärmebelasteten Teilen. Mittels 3D CFD Berechnungen können wir nicht nur die Effizienz der insgesamt abgeführten Wärmeenergie, sondern auch das Risiko der lokalen Überhitzung und Siedebildung beurteilen. Wir sind in der Lage für die Kühlsysteme geeignete Wärmetauscher zu entwerfen oder zu optimieren und damit gleichzeitig eine optimale Wirkung des Kühlmediums sicherzustellen. Im Zusammenhang mit steigenden Ansprüchen an die Effektivität und Ökonomie von allen Systemen, beschäftigen wir uns auch mit der Nutzung der anfallenden Abwärme!

Wärmeradiation spielt eine bedeutende Rolle vor allem bei höheren Temperaturen der strahlenden Objekte. Zur Strahlung kommt es nicht nur zwischen Oberflächen von Feststoffen, sondern auch zwischen Flüssigkeiten und Gasen. Eine wichtige Rolle beim Wärmeaustausch durch Strahlung spielt das Strahlungsvermögen der Oberfläche und die gegenseitige Sichtbarkeit der Flächen. Im Bereich der Radiation bearbeiten wir folgende Bereiche:

• Erwärmung durch Solarbelastung (z.B. Erwärmung von Fahrzeugkabinen oder Gebäuden)
• Erwärmung/Abkühlung von Oberflächen durch Strahlung (auch in Verbindung mit Wärmestrahlung und Wärmeleitung)
• Strahlung der Gase bei Strömung und Verbrennung (z.B. Strahlung der Abgase in Turboladern)
• Solarstrahlung durch Fenster in Applikationen HVAC

Strömung im Verbrennungsraum, Turbinen und Turboladern

Durch Optimierung der Strömung im Verbrennungsraum kann man eine bessere Zylinderfüllung oder eine effektivere Kraftstoffverbrennung erreichen. Durch die Verwendung dynamischer Berechnungen sind wir in der Lage, eine Formoptimierung der Zylinder, Kolben und Ventilsitze durchzuführen und damit verstecktes Potential des Motors auszunutzen. Ebenso kann man effektivere Strömungen bei Turboladern erreichen und die Beanspruchung der Leitschaufeln der Turbine beurteilen und verbessern.

FEM analyse

Viele Probleme in der Praxis sind von multidisziplinarischem Charakter, speziell wenn es zur Interaktion der fluiden und strukturellen Mechanik kommt. Diese Interaktion ist durch die Kraftwirkung und der Wärmeübertragung vom strömenden Medium zum strukturellen Bauteil gekennzeichnet. Im Bereich der FEM Berechnungen ermitteln wir die Wirkung des Mediums auf die Änderungen im beanspruchten strukturellen Bauteil und lösen nachfolgend die Problematik der Bruchlastspielzahl. Für die Validierung führen wir Experimente mit Kontaktmessungen und auch berührungslose Messungen durch, die selbst bei hohen Temperaturen bis 1200 °C, realisierbar sind.

Thermomechanische- und Festigkeitsberechnungen

Speziell für kritische Bauteile die thermomechanischen Belastungen unterliegen, bieten wir Berechnungen, Konstruktion und Komplettentwicklungen an. Unter Berücksichtigung der Temperaturfeldverteilung im Körper erstellen wir elastoplastische Analysen mit dem Ziel, die kritischen Stellen in der Konstruktion zu entdecken. Die Analysen können auch die Einbeziehung des Materialflusses beinhalten und die Visualisierung der Rissbildung in Abhängigkeit der Zykluszahl bei niederzyklischer und auch hochzyklischer Ermüdung. Weiters erstellen wir die Methodik für die Auswertung der plastischen Deformationen und bieten die Validierung unter Anwendung von DMS-Messungen aber auch berührungslose Deformationsmessungen an.

• Statische und dynamische Analysen der Konstruktion Deformation durch Wärmebelastung
• Transiente Wärmeanalysen zum Zweck der Identifikation der kritischen Stellen
• Materialflussanalysen
• Kombinierte elastoplastische Analysen unter Einbeziehung der Wirkung des Materialflusses
• Simulierung des plastischen Materialflusses (Thermal Ratcheting)
• Optimierung von Bauteilen für die Eliminierung des Temperaturspannungszustandes
• Statische und dynamische Analysen von Konstruktionsteilen aus Metall, Keramik und Verbundmaterial
• Simulierung der Interaktion von Strömung und Struktur (FSI)
• Optimierung der Form, des Gewichts, der Festigkeit und der Durchbiegung Gewicht - und Festigkeitsoptimierung von Bauteilen
• Spannungs-Deformationsanalysen mit hyperplastischen Modellen (Elastomere, Plaste, Weichgewebe)
• Messungen der Materialcharakteristik und Auswertung der Parameter der Materialmodelle (Mooney-Rivlin, Ogden …)
• Analysen des restlichen Spannungszustands im Körper und Umrechnung der Messwerte zur aktuellen Spannung und Deformation bei allgemeinen Objekten und Einbeziehung der Plastizität

Werkstoffermüdung und Bruchmechanik

Wir bieten Berechnungen aus dem Bereich der Bruchmechanik und Materialermüdung an. Wir widmen uns den Methoden zur Auswertung der Temperaturermüdung und die Wahl jener Parameter, die für das Modell der Ermüdung notwendig sind. Für die Validierung verwenden wir kontaktlose optische Methoden der Bildanalyse.

IT Technische Anwendungen

In der Informationstechnik haben wir uns auf die Entwicklung von Software spezialisiert, die in folgenden Bereichen angewendet wird:

• Messung von elektrischen und/mechanischen Größen basierend auf Signal und Bildverarbeitung.
• Technische Datenverarbeitung, Visualisierung, Auswertung und Ergebnisinterpretation.
• Technische Berechnungen in der Mechanik, Thermodynamik und Flüssigkeitsströmungen.
• Rotordynamik Berechnungen

In all den oben genannten Bereichen, verlassen wir uns auf unser eigenes Know-how und der Verwendung neuester Werkzeuge. Wir nutzen unsere eigenen eingebundenen Messtechnik-Lösungen, benutzerdefinierte Anwendungen für Tablets, neueste statistische Methoden, Datenverarbeitung und Berechnungen auf Clustern und Grafikkarten. All diese Anwendungen werden durch Experimente überprüft und ständig in Zusammenarbeit mit unseren Kunden verbessert.