Simulation Verbindungstechniken im Leichtbau computergestützt Berechnen

Verbindungstechniken im Leichtbau sind für das spätere Recycling, aber auch für die Lebensdauer und Betriebssicherheit des Bauteils von entscheidender Bedeutung. Auf dem 1. Anwendertreff Verbindungstechnik im Leichtbau am 13. Mai 2014 im VCC Würzburg erfahren die Teilnehmer, welche Fügeverfahren sich für welche Werkstoffe eignen, um ein Optimum im Leichtbau herausholen zu können.

Anbieter zum Thema

CADFEM Germany GmbH

invenio AG

MESYS AG

Der 1. Anwendertreff Verbindungstechnik im Leichtbau, am 13. Mai 2014 im Vogel Convention Center in Würzburg, bietet eine Plattform für den praxisorientierten Wissens- und Erfahrungsaustausch. Unter anderem wird Ulrich Barthold vom Softwareentwickler Cadfem einen Überblick über die FE-Simulation von Kleben, Schweißen und Schrauben im Leichtbau geben. Leichtbaukonstruktionen sollen heute verschiedensten Ansprüchen genügen. Sie müssen ressourcenschonend produziert werden, energieeffizient arbeiten sowie nach ihrem Einsatz durch Recyclebarkeit einer Nachhaltigkeitsstrategie entsprechen. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die für die Einzelteile verwendete Verbindungstechnik. Unterschieden wird zwischen lösbaren und nicht lösbaren Verbindungen. Die Finite Element Methode (FEM) bietet Lösungsansätze zur Berechnung der geeigneten Fügetechnik für unterschiedliche Werkstoffe und daraus abzuleitende Kenngrößen. Für jede einzelne Verbindungstechnik zeigt die FEM Vorteile auf:

• Kleben: Das Kriechen von Klebschichten bzw. allgemein von Polymeren führt zum Festigkeitsverlust und es kommt zum Bruch. die Analytische Berechnung geht von starren Fügeteilen aus und ist somit nicht mit realen Bedingungen vergleichbar. Im FEM-Modell dagegen ist die Annahme elastischer Fügeteile vorhanden.

• Schweißen: Die Simulation des Schweißprozesses umfasst Rückwirkungen des Temperaturfeldes auf die Strukturmechanik, Ausbildung der Schmelzzone, Temperaturfeld, Gefügestruktur, Härteverteilung, Verzug und Eigenspannungen im Bauteil.

• Schrauben: Ein speziell für Schraubenverbindungen entwickelter Workflow ermöglicht die Bewertung der Verbindung auf "Knopfdruck". Dabei können Montage, Setzen und Betrieb, auch mit zyklischer Belastung, berücksichtigt werden

Auf dem Simulationspaket Ansys basierende Speziallösungen für die Berechnungen von Schweiß-, Klebe- oder Schraubverbindungen ermöglichen zudem eine parametrisierte Eingabe für Geometrie, Werkstoffe, Belastungen, eine programmgesteuerte und eine automatisierbare Auswertung und führen somit zu einem tieferen Verständnis der Wechselwirkungen. Varianten werden automatisiert erstellt und bewertet. Somit können Variantenstudien schnell durchgeführt werden. Die computergestützte Berechnung ermöglicht zudem eine graphische Darstellung und Auswertung von Spannungen/Dehnungen, Druckverteilung Kontaktstatus , Klaffen und eine virtuelle Optimierung der Verbindung ohne kosten- und zeitaufwändige Prototypen. (sh)

Ergänzendes zum Thema

Zur Person Ulrich Barthold

• 1981 - 1988 Studium der Technischen Kybernetik, TU Stuttgart

• 1988 start in den Beruf bei der Kodak AG Abt. „Forschung und Vorentwicklung“ als Elektronikentwickler. Anwendung der FEM (Ansys) und MKS (Simpack) eingeführt und betrieben.

• Seit 2002 angestellt bei Cadfem im Bereich Consulting als Berechnungs-Ingenieur

• 2011 - 2012 tätig im Bereich Service als Seminar-Referent und -Autor für Seminare der Strukturmechanik und Mechatronik

• Seit 2013 beschäftigt für 80% im Bereich Berechnungen im Kundenauftrag und 20% im Bereich Seminare und Support, Experte für nichtlineare Strukturmechanik

(ID:42645179)