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Digital Engineering Neue Lösungen vereinfachen die Auslegung und Optimierung von Antriebssystemen

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Wir stellen fünf erweiterte Lösungen vor, die den Konstrukteur bei der Auslegung, Berechnung und Optimierung von Antrieben unterstützen.

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(Bild: GWJ)

1. Kugelbüchsenführungen mit dem Linear Motion Designer auslegen

Bosch Rexroth hat sein Berechnungsprogramm für Lineartechnik, den Linear Motion Designer, erweitert: In der aktuellen Version unterstützt das Tool auch die Auslegung von Kugelbüchsenführungen und ermöglicht durch die Integration neuer Funktionen eine schnellere und komfortablere Auslegung.

Dank cleverer Auswahlhilfen wird der Anwender nun zielgerichteter durch die Dimensionierung von Komponenten geführt und gelangt schneller zur passenden Lösung. Dazu zählt auch die Auswahlhilfe bei Führungswagen:

  • Hat der Nutzer alle berechnungsrelevanten Daten eingegeben, kann er anhand von Anwendungskriterien wie Branche und Applikation das zukünftige Einsatzgebiet genauer spezifizieren.
  • Auf Basis dieser Angaben wird ein bevorzugter Führungswagen angeboten, der anschließend direkt zur Auslegung übernommen werden kann.
  • Des Weiteren verhelfen vordefinierte Bewegungsprofile zu einer schnelleren Eingabe des Dynamikzyklus´. Anwender müssen lediglich Hub und Zeit definieren und erhalten genau auf ihre Anforderungen abgestimmte Ergebnisse.
  • In Sachen Fehlervermeidung hilft der Linear Motion Designer ebenfalls, indem er bei der Eingabe der geforderten Lebensdauer bzw. Laufleistung nur Führungswagen anzeigt, die diese Bedingungen rechnerisch erreichen. Ebenfalls neu: Von ausgewählten Profilschienenführungen und Gewindetrieben kann man sich die jeweiligen Schmierintervalle und -mengen anzeigen lassen.

Auch die Konfiguration von Gewindetrieben wurde optimiert, denn bei der Dimensionierung lässt sich nun die passende Endenlagerung, zusätzlich zu Mutter und Spindel, direkt auswählen. Beim Wechsel in den Konfigurator ist kein Produktkatalog mehr notwendig. Der Anwender gelangt noch schneller zur kompletten Gewindetrieb-Einheit.

Abgerundet wird die aktuelle Version des Linear Motion Designers durch einen überarbeiteten Berechnungsleitfaden mit grundlegenden Informationen zur Lineartechnik sowie eine automatische Updatefunktion, die das Tool auf dem neuesten Stand hält.

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2. Neue Möglichkeiten für Simulation und Berechnung in der FVA-Workbench

Das Release 6.0 der FVA-Workbench, der Simulationsplattform für Antriebssysteme, soll innovative und forschungsbasierte Berechnungsmethoden mit einer benutzerfreundlichen Darstellung kombinieren. Mit FVA-Workbench 6.0 können mechanische und hydraulische Systeme optimiert, die Genauigkeit von Analysen erhöht und Entwicklungsprozesse effizienter gestaltet werden.

Die Keyfeatures sind:

  • Wissenschaftlich nachgewiesene Berechnungen: hohe Präzision dank validierter Methoden auf dem aktuellen Stand der Forschung
  • skalierbarer Detaillierungsgrad: genaue Analyse einzelner Getriebeelemente bis hin zur umfassenden Berechnung des Gesamtsystems
  • Effizienzmaximierung: leicht verständliche, grafische Reports für genaue Ergebnisinterpretationen

Buchtipp

Das Buch Praxishandbuch Antriebsauslegung hilft bei der Auswahl der wesentlichen Bestandteile elektrischer Antriebssysteme: Motor, Getriebe, Stellgerät, Netzversorgung sowie deren Zusatzkomponenten. Auch auf die Berechnung wird intensiv eingegangen.

3. Neue Funktionen für die Auslegung von Getrieben

Die neue Version der Software TBK ist laut Hersteller GWJ eine leistungsstarke Lösung, um Getriebe zu berechnen, auszulegen sowie zu optimieren. Wieder wurden bestehende Module weiterentwickelt.

Die Neuerungen im Überblick:

  • Es wurden zusätzliche Optionen für die Profilverschiebungssumme sowie für die Aufteilung der Profilverschiebungsfaktoren ergänzt, neue Bezugsprofile nach ANSI/AGMA 1106-A97 für Kunststoffzahnräder integriert und die Tragfähigkeit für Kunststoffzahnräder nach VDI 2736 im Stirnradpaarmodul hinzugefügt.
  • In der allgemeinen Werkstoffdatenbank stehen jetzt die ersten Kunststoffe bereit. Dazu wurden die temperaturabhängigen Werkstoffkennwerte wie Zeitfestigkeiten und E-Modul detailliert aus den zur Verfügung stehenden Diagrammen der VDI 2736 approximiert und entsprechend hinterlegt. Es werden sowohl Paarungen von Kunststoff/Kunststoff als auch Kunststoff/Metall unterstützt.
  • In der Tragfähigkeitsberechnung von Schneckenpaarungen können nun die berechneten Verlustleistungen individuell überschrieben bzw. vorgegeben werden. Somit lässt sich die Tragfähigkeitsberechnung besser an Ergebnisse von Prüfstandsversuchen anpassen.
  • Für die Berechnung der Dauerfestigkeit und Sicherheit gegen bleibende Verformung von Wellen stehen nun beide Versionen der DIN 743 (Version 2000 und 2012) bereit. Die gewünschte Version kann im Einstellungsmenü ausgewählt werden.

4. Simulationsplattform jetzt mit modularer Produktstruktur

Das 11. Firmenjubiläum nimmt Simulationsexperte Machineering zum Anlass für eine Runderneuerung und stellt eine vollständig überarbeitete Webseite sowie ein Update der Produktpalette vor. Das bisherige Kernprodukt Industrial-Physics bleibt weiterhin bestehen, wird fortan jedoch unter dem Begriff I-Physics vertrieben. Features, die bislang obligatorisch zur Ausstattung gehörten, können nun einzeln gekauft oder gemietet werden.

Für den Anwender bedeutet die neue Struktur mehr Individualität und Anpassung an seine Bedürfnisse, heißt es. War es bislang nur möglich, aus fünf Varianten der Simulationssoftware zu wählen, kann der Anwender nun das Basismodul I-Physics Standard erwerben und seine benötigten Module entsprechend seiner Anforderungen dazu buchen. So erhält der Anwender einen günstigen Einstieg in die Welt der Simulationen; das Baukastenprinzip ermöglicht dabei die notwendige Flexibilität. Die Kosten berechnet der User unverbindlich mithilfe des Calculators auf der Webseite. Benötigt der Kunde die vollumfängliche Softwarevariante, so ist diese nun unter dem Namen Profimodul I-Physics Ultimate erhältlich.

  • Das Basismodul I-Physics Standard beinhaltet die zentralsten Funktionen, um einfache Simulationen zu erstellen, wie etwa die Abbildung von Modellen von Maschinen, Förderbändern, kinematischen Achsen und Sensoren. Auch die Sequenzsteuerung, eine Javascript-Schnittstelle, die IOS-App für VR/AR auf einem mobilen Endgerät sowie die Schnittstelle für die Hololens sind integriert. Der Import der gängigen CAD-Daten sowie der Export von Automation-ML-Daten gehören auch dazu. Optional können weitere Module hinzugefügt werden, etwa CAD-, PLC- oder Robotics-Module.
  • Mit der Profivariante I-Physics Ultimate erhält der Anwender weiterhin die vollumfängliche Softwarevariante, mit der Konstrukteure und Steuerungstechniker beliebige Simulationsmodelle von Förderbändern, kinematischen Achsen und Sensoren aus original CAD-Daten mit der bidirektionalen Integration in verschiedene CAD-Systeme abbilden können. Die Verbindung mit PLC verschiedener Hersteller rundet das Modul ab. I-Physics Ultimate ist als Einzellizenz und als Floating verfügbar.

5. Closed-Loop ermöglicht Bewertung von Fertigungsabweichungen

Closed-Loop ist ein Begriff, welcher in der Kegelradfertigung zum Stand der Technik gehört, in der Stirnradwelt bisher laut Kisssoft wenig verbreitet ist. Der Closed-Loop in der Fertigung hat zum Ziel, die Herstellungsabweichungen zu minimieren, indem die Abweichungen zur Sollgeometrie mit einer Auswertungssoftware die erforderlichen Korrekturwerte ermittelt. Damit wird der Fertigungsprozess optimiert, sodass die hergestellten Teile die vorgeschriebene Genauigkeit erreichen.

Im von Kisssoft entwickelten Design/Manufacturing-Closed-Loop für Stirnräder wird eine Rückkoppelung der Herstellungsabweichungen auf die gewünschten Eigenschaften der Auslegung (z.B. NVH-Verhalten unter Last) vorgenommen. Sind die kumulierten Abweichungen zu hoch, muss die Fertigung Maßnahmen ergreifen. Diese Analyse kann mit Hilfe von Kisssoft-Berechnungen durchgeführt werden:

  • Zunächst werden Zahnräder im Design-Prozess gemäß den gewünschten Kriterien ausgelegt.
  • Nach der Fertigung werden die Zahnflankengeometrien von gefrästen oder geschliffenen Zahnrädern gemessen und in das Kisssoft-Programm zurückgeführt.
  • Mit den gemessenen Zahnflanken werden im Antriebsstrang wichtige Leistungskriterien neu berechnet.
  • Die Simulationsergebnisse können dann mit den Auslegungsergebnissen verglichen werden und erlauben eine Bewertung von Fertigungsabweichungen im System.

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