Steckverbinder Mit Steckverbindern auf der sicheren Seite

Bei der Entwicklung von Steckverbindern müssen vielfältige Anforderungen an das Design des Produktes und an die Fertigungsprozesse berücksichtigt werden. Ziel ist es, eine optimale elektrische und thermische Leitfähigkeit, robuste mechanische Eigenschaften sowie eine gute Signalübertragung im gesamten Frequenzbereich (NF/HF) mit hoher Zuverlässigkeit und kostengünstiger Fertigung zu verbinden.

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Die Präzision der einzelnen Komponenten und ihres Zusammenspiels kann durch den Einsatz von Simulationslösungen erreicht werden. Entsprechende Software-Anwendungen unterstützen den Entwickler, die physikalischen Eigenschaften von Steckverbindern und die zu deren Herstellung notwendigen Produktionsprozesse frühzeitig zu bewerten und zu verbessern.

Am Beispiel eines Tyco-Steckverbinders lässt sich aufzeigen, wie die sehr hohe Ausfallwahrscheinlichkeit eines Ausgangs-Designs von 89% durch den Einsatz der Simulationslösungen ANSYS Workbenchund optiSLang auf Werte kleiner 0.00034% (Six Sigma Niveau) verbessert wurde.

Weitere Anwendungsgebiete für Simulationslösungen bei Steckverbindern ergeben sich für mechanische, elektrische und thermische Produkteigenschaften sowie die erforderlichen Fertigungsprozesse.

Simulation im Entwicklungsprozess

In die Simulationsumgebung ANSYS Workbench wurden diverse Werkzeuge für verschiedene physikalische Aufgabenstellungen unter einer einheitlichen Benutzeroberfläche integriert. Die Durchgängigkeit über alle Arbeitsschritte und Simulationen hinweg ermöglicht es, eine der zentralen Herausforderungen in der Entwicklung und Produktion von Steckverbindern beherrschbar zu machen: Die Zuverlässigkeit.

Die traditionelle simulationsbasierte Produktentwicklung, in der ein Design in einem iterativen Veränderungsprozess simuliert, verändert, erneut simuliert und weiter verändert wird, bis bestimmte Eigenschaften erreicht sind, basiert auf konkreten Eingangsgrößen wie Signalen, Geometrien oder Materialeigenschaften. Bei diesen konkreten Einflussgrößen bleibt jedoch die Streuung von Eigenschaften, die das Produktverhalten beeinflussen, unberücksichtigt, so dass die Produktzuverlässigkeit nicht für alle in der Praxis auftretenden Konstellationen gewährleistet ist.

Die Streuung von Materialparametern, die Varianz in den auftretenden Lasten und Signalen, schwankende Produktionsparameter und geometrische Toleranzen setzen für sichere Produkte eine weitergehende Absicherung voraus: Ziel ist ein robustes Produkt, das über eine sogenannte Robust-Design-Optimierung (RDO) erreicht wird.

Um dieses Ziel zu erreichen, wurde die von Dynardo entwickelte RDO-Software optiSLang in die Simulationslösungen von ANSYS integriert. optiSLang inside ANSYS Workbench setzt auf dem vollparametrischen Simulationsmodell von ANSYS Workbench auf und nimmt mit intelligenten Voreinstellungen und minimalem Nutzereingriff eine systematische und effiziente Untersuchung des gesamten Parameterraums vor.

Die daran anschließende Sensitivitätsstudie liefert die Zusammenhänge der verschiedenen Einflussgrößen auf die relevanten Ergebnisse, so dass der Entwicklungsingenieur einen guten Überblick über wichtige und unwichtige Größen erhält und funktionale Zusammenhänge besser versteht und bewerten kann. Eine darauf aufbauende Optimierung ermöglicht – je nach Methode – die zielgerichtete Verbesserung von Produkteigenschaften innerhalb von nur wenigen Sekunden.

Um die Streubreiten der betroffenen Einflussgrößen mit zu berücksichtigen, gibt die Robustheitsanalyse Auskunft darüber, welche Ausfallsicherheit erreicht wird. Automatisierte Arbeitsschritte und eine quantifizierbare Prognosefähigkeit gewährleisten eine hohe Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit bei der Nutzung der Simulationsmodelle. (Fallstudie Tyco Electronics)

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