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Finite-Elemente nach dem Baukasten-Prinzip

Finite-Elemente-Teilebibliothek für den virtuellen Prototypenbau und Simulation von Gesamtmaschinen

Alexandru Dadalau
Meshparts GmbH

Meshparts ist eine einfach zu bedienende Simulationssoftware mit der einzelne Komponenten sowie komplette Maschinen aus einer Finite Elemente-Bibliothek nach dem Baukastenprinzip zusammengebaut und stukturdynamisch modelliert werden können. Immer schnellere Produktzyklen und individuelle Anforderungen stellen Maschinenbauer vor große Herausforderungen. Denn Qualität und Zuverlässigkeit ihrer Werkzeugmaschinen sollen weiterhin bestehen bleiben. Doch der individuelle Prototypenbau ist meist zu langwierig und zu kostenintensiv. Daher setzen immer mehr Unternehmen auf Simulationssoftware für virtuelle Prototypen. Mit Hilfe von Finite-Elemente-Analyse (FEA) lassen sich die dynamischen Eigenschaften von Werkzeugmaschinen und Maschinenkomponenten digital optimieren. Aufgrund der Komplexität und hoher Einarbeitungszeiten wird sie aber meist nur bei der Simulation von kleineren Baugruppen eingesetzt. Denn es gilt je komplexer die Maschine oder das Bauteil desto aufwendiger das FEA Modell. Doch die Beschränkung auf kleinere Baugruppen birgt das Risiko, relevante Zusammenhänge gerade in großen Maschinen zu übersehen. Dabei bestehen typische Maschinen zu 90% aus den gleichen Komponenten (Zukaufteile) die nicht immer wieder neu modelliert werden müssten. Mithilfe der Meshparts-Bibliothek sind diese Komponenten bereits vor-modelliert was die Simulationszeit verkürzt. Die fertigen Finite-Elemente-Modelle ermöglichen es CAD-Teile und Baugruppen zu einen großen Teil automatisch zu importieren und zu vernetzen.

Der neue Ansatz erlaubt auf einfache Weise die Wiederverwendung von bereits erstellten FE-Modellen und anderen Baugruppen. Die Bibliothek enthält Zukaufteile wie Linearführungen, Kugelgewindetriebe, Kupplungen, Servomotoren, Planetengetriebe usw. Alle Modelle in der Bibliothek sind fertig zum Simulieren und die händische Eingabe von physikalischen Eigenschaften entfällt. Dies ermöglicht eine starke Vereinfachung der FE-Modellierung von großen mechanischen Baugruppen. Damit können Deformationen und Spannungen in statischer und strukturdynamischen Simulationenn (bspw. Frequenzgänge) von Gesamtmaschinen effizient bestimmt werden. Dabei weicht die Genauigkeit gegenüber praktischen Tests mit Prototypen nur geringfügig ab. So lassen sich zahlreiche Maschinenvarianten viel schneller simulieren als bei bisher üblichen Lösungen. Die Nutzung der Software erfordert von Ingenieuren keine Vorkenntnisse und benötigt keine Installation. Die Simulations-App ist aufgrund ihrer geringen Dateigröße extrem portabel und lässt sich bspw. auf einen USB-Stick speichern.

Anwendungsmöglichkeiten

  • Simulation und Berechnung von Kugelgewindetrieben für kritische Anwendungen (z.B. bei sehr hohen Lasten)

  • Ganze Werkzeugmaschinen schnell und einfach mit Finite-Elemente-Baugruppen simulieren

  • Individuelle Handlingsysteme automatisiert mit der Teilebibliothek modellieren

  • Komplexe Bauteile aus generativen Fertigungsverfahren auf Steifigkeit und Eigenfrequenzen digital optimieren

Meshparts GmbH

Vom April 2012 bis März 2013 wurde Meshparts mit einem Exist-Gründerstipendium vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert. In dieser Zeit wurde der Markteintritt mit Unterstützung der Technologie Transfer Initiative (TTI) GmbH in Stuttgart im Rahmen einer Transfer Gründerunternehmung (TGU) vorbereitet. Die ersten Jahre wurden mit der starken Entwicklung der Software und der sorgfältigen Planung des Markteintritts verbracht. Im Jahr 2017 hat sich alles beschleunigt, als Meshparts Investoren – Consus Holding GmbH, Gips-Schüle-Stiftung, FISW Steuerungstechnik sowie Klaus Pontius, Unternehmer und Partner bei Graf Lambsdorff & Compagnie – an Bord geholt haben. Seit Sommer 2017 ist das Unternehmen in Sachen Team, Kunden und Ideen gewachsen und haben große Pläne für die Zukunft.

Ihr Ansprechpartner
Alexandru Dadalau
Geschäftsführer

Alexandru Dadalau, der Gründer und Hauptentwickler, arbeitete als Gruppenleiter am Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen (ISW) an der Uni Stuttgart, so dass Meshparts als universitäre Ausgründung betrachtet werden kann.

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