Maschinenbau
Das primäre Ziel eines Maschinenbauprojekts ist es, eine fehlerfrei laufende Produktion von hochqualitativen Produkten zu erreichen. Durch den Einsatz genauer virtueller Prototypen kann eine reibungslose Produktion bereits zu einem sehr früheren Zeitpunkt im Entwicklungsprozess sichergestellt werden, um die Wirtschaftlichkeit des Produkts besser zu beurteilen und zu optimieren.
Die zunehmende Komplexität der Maschinen erfordert ein aktives technisches Risikomanagement bei der Entwicklung von Produktlinien und bei Kundenimplementierungsprojekten. Dies wird durch Multiphysik-Simulation und modellbasierte Entwicklung erreicht, um ein tieferes Verständnis der Funktionsweisen und Ursachen unerwünschter Verhaltensweisen zu erlangen. Altairs integrierte Produkt- und Prozesssimulationswerkzeuge ermöglichen eine ganzheitliche Betrachtung des Systems aus verschiedenen Blickwinkeln, um eine fehlerfrei laufende Produktion früher sicherzustellen.
Virtuelle Prototypen nutzen
Genaue virtuelle Prototypen erlauben detaillierte Einblicke in die Strukturen, Mechanismen und Maschinenelemente von Industriemaschinen und bilden die Grundlage für KI-gesteuerte Entscheidungen.
Wenn die Simulation mit Testdaten übereinstimmt, kann die Maschinenentwicklung durch numerische Optimierung beschleunigt werden, um die Leistungsfähigkeit der Maschine zu erhöhen, Vibrationen zu beseitigen und die Maschinendynamik zu verbessern.
Durch die Verknüpfung von M-CAD, E-CAD und Steuerungen kann die Systemsimulation die Fragestellungen der immer komplexeren Maschinengenerationen adressieren und beantworten.
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Virtuelle Inbetriebnahme ermöglichen
Eine Vielzahl von Werkzeugen, Methoden, Semantiken und Implementierungen erschweren den Austausch notwendiger Informationen zwischen Konstrukteuren, Softwareingenieuren und Testabteilungen. Die Systementwicklungslösung Altair® Twin Activate™ verbindet Entwicklungsdisziplinen mit zweckorientierter Simulation und ist über den FMI-Standard (Functional Mockup Interface) mit virtuellen Inbetriebnahmeumgebungen verbunden. Die Kombination der Steuerungssequenzierung mit dem tatsächlichen Verhalten der Maschine ermöglicht eine virtuelle Inbetriebnahme und reduziert den Zeitaufwand beim Kunden.
Schwingungen eliminieren und Dynamik verbessern
Mehrkörpersimulation, die das detaillierte Verhalten von Maschinenelementen berücksichtigt, ermöglicht die Erstellung virtueller Prototypen, welche die Grundlage für numerische Optimierungen bilden und gezielte Masseneinsparungen und Vibrationsreduzierungen ermöglichen. Durch die Mehrkörpersimulation kann die Prozessgenauigkeit schneller erreicht werden, wodurch die Produktivität der Maschine und der Produktionslinie verbessert wird. Eine detaillierte Mehrkörpersimulation ermöglicht Lebensdauer- und Ermüdungsbewertungen, um Wartungsintervalle aufgrund von Materialermüdung zu reduzieren.
Prozessoptimierung mit maschinellem Lernen und KI
Maschinen können so programmiert werden, dass sie selbständig lernen, sich selbst zu optimieren. So können Maschinenhersteller Bahnfehlerkorrekturen aufgrund von Änderungen des Werkstückgewichts, variierenden Fertigungstoleranzen oder mechanischer Alterung des Systems automatisieren. Die selbstlernende, automatische Bahnfehlerkorrektur verbessert die Teile- und Prozessqualität, erhöht die Maschinenproduktivität und reduziert den Werkzeugverschleiß. Die Anpassung der Steuerungsparameter für die Anforderungen an Geschwindigkeit, Genauigkeit und Oberflächengüte kann mithilfe der integrierten elektromechanischen Simulation automatisiert werden. Kombiniert mit der Steuerung in einer ganzheitlichen Systemsimulation ermöglicht sie eine Ursache-Wirkungs-Analyse, verkürzt die Anpassungszeit für Steuerungsparameter und schafft die Grundlage für maschinelles Lernen.
Maschinenlärm reduzieren
Eine gezielte Simulation kann Korrekturmaßnahmen zur Senkung des Geräuschpegels in der Produktionsanlage aufzeigen. Mithilfe der Strukturoptimierung können kosteneffiziente Konstruktionsalternativen ermittelt werden, und eine präzise Mehrkörpersimulation ermöglicht eine akustische Optimierung. Durch gezielte Masseneinsparung und Massendämpfung können Hersteller Schwingungen reduzieren und konstruktive Maßnahmen zur Verringerung der Schallemission festlegen.
Gewichtsreduktion von Maschinenkomponenten
Eine konsequente Leichtbauweise in der gesamten Maschine hilft Produktions-, Bearbeitungs- und Wartungskosten zu senken und gleichzeitig Fertigungs- und Stillstandszeiten zu reduzieren. Darüber hinaus profitiert die Kommissionierung von Leichtbaukomponenten von kürzeren Ladezeiten auf dem Weg zum Kunden sowie von einer schnelleren Aufbauzeit beim Kunden vor Ort. Die Leichtbaukonstruktionen von Altair® Inspire™ und Altair® OptiStruct® berücksichtigen eine Vielzahl von Fertigungsverfahren, darunter Schweißkonstruktionen, Kunststoffspritzguss, Blechumformung, Gießen, Fräsen, 3D-Druck und mehr.
Ausgewählte Ressourcen
Practical Use Case: High-Pressure Die Casting of an Actuator Housing
This technical paper reports on a collaborative project with Sydow-Druckguss GmbH and two other organizations using simulation methods to assess and optimize process efficiency and enhance product quality early in the design process. In this project, Altair® Inspire™ Cast simulations successfully demonstrated the feasibility of using High-pressure die casting (HPDC) for actuator housing production. The comparison between the simulations and X-ray results from casting trials showed a high level of agreement, confirming the accuracy and reliability of Inspire Cast. This successful endeavor validates Inspire Cast as a high-precision casting simulation tool for the HPDC process.
ABB
To support the use of simulation tools in this endeavor, ABB in Spain enlisted the help of Altair ProductDesign's regional team, thanks to the company's experience in utilizing simulation tools to solve engineering challenges in the robotics industry. The project centered on improving the fatigue performance of a Twin Robot Xbar (TRX), one of ABB’s robotic part transfer systems that moves components between manufacturing stations.
Digitalisierung für den Maschinen- und Anlagenbau
Chad Jackson, CEO von Lifecycle Insights, beschreibt in diesem Bericht den digitalen Ansatz bei der Entwicklung von Maschinen und erläutert Strategien, wie Unternehmen Anlagen entwickeln, die die Zyklusgeschwindigkeit erhöhen und den Ertrag verbessern.
Folgende Themen werden im Bericht addressiert:
DIGITALISIERUNG FÜR DEN MASCHINEN- UND ANLAGENBAU
Entwicklungsstrategien für höhere Taktraten und Rentabilität ohne Kompromisse bei der Qualität
- ENTWICKLUNGS-HERAUSFORDERUNGEN IM MASCHINENBAU
- STRESS MIT STEIFIGKEIT, STRUKTUR UND PRÄZISION
- SYSTEMARCHITEKTUR UND VALIDIERUNG DES SYSTEMENTWURFS
- AUSWAHL DER RICHTIGEN ANTRIEBSKOMPONENTEN
- REDUZIERUNG VON VIBRATIONEN UND SCHWINGUNGEN
- PLANUNG UND VALIDIERUNG DER REGELUNGSTECHNIK
- VEREINFACHTE INBETRIEBNAHME
- ÜBERWACHUNG VON PROZESSDATEN
- ZUSAMMENFASSUNG UND FAZITM
