FORPRO2 - Arbeitsfeld

Produktsimulation



Ziel des AK Produktsimulation ist es, die Finite Elemente Analyse, die Strukturoptimierung und die Validierung von Simulationen anhand von optischen Scandaten im AK weiterzuentwickeln und im wissensbasierten Framework nutzbar zu machen.

Im AK Produktsimulation sind die Teilprojekte 7, 9 und 10 verortet. Diese Teilprojekte beschäftigen sich mit simulativen Festigkeits- und Steifigkeitsuntersuchungen von Bauteilen. Zu den am häufigsten durchgeführten Produktsimulationen zählen die Finite Elemente Analyse, Strömungssimulationen, Mehrkörperanalysen und Strukturoptimierungen. In der Vorbereitungsphase einer Simulation muss zunächst die Problemstellung analysiert und eine passende Abstraktion gefunden werden. Dieser Schritt der Produktsimulation wird als Modellierung bezeichnet. In der Systemanalyse wird die Simulationsaufgabe zergliedert, um den Kern zu klären. Hierbei kann nach dem Top-down oder dem Bottom-Up Prinzip verfahren werden, wobei verschiedene Sinnzusammenhänge für Analyse- oder Syntheserichtungen Verwendung finden. Im AK Produktsimulation werden beide Analysetechniken kombiniert angewandt. Einerseits ist ein Verständnis des gesamten Systems, wie es durch Top-Down (TP 7, TP 9) erreicht wird, notwendig. Andererseits können jedoch Bottom-Up (TP 10) mit schnellen Simulationen kombiniert mit Prototypenvergleichen, rasch Erkenntnisse über Teilfunktionen erreicht werden.

Die Durchführung der Simulation erfolgt in direkter Abhängigkeit der zuvor definierten Ziele. Ist das Ziel das Optimum einer Aufgabe kann dies zur Folge haben, dass die Simulation mit modifizierten Startwerten mehrfach durchgeführt werden muss. Die systematische Variation der Simulationsparameter obliegt der Erfahrung des Durch-führenden, sie kann jedoch auch mithilfe mathematischer Optimierungsverfahren erfolgen. Im AK Produktsimulation sind beide Vorgehensweisen verortet. Während in TP 7 ein wissensbasierter Fehlerassistent entwickelt und in Form eines FEA-Assistenzsystems umgesetzt wird, um Analyseergebnisse richtig zu interpretieren, beschäftigt sich TP 9 mit der Leistungsfähigkeit mathematischer Optimierungsalgorithmen und deren Einsatz in den betrachteten Fertigungsverfahren. Mit dieser fertigungsspezifischen Strukturoptimierung kann bei bekanntem Lastkollektiv das Bauteil für den Einsatzfall optimiert werden. Die genannten Teilprojekte beschäftigen sich mit der Planung und dem Verständnis des vorliegenden Simulationssystems. Das ebenfalls im AK Produktsimulation angesiedelte TP 10 integriert durch Prototypenscans real vorhandenen Fertigungsabweichungen (z. B. Blechrückfederung und Gussteilverzug) in Simulationsmodelle. Mit dem Simulationsbaustein 3D-Oberflächenerfassung wird durch den Abgleich von optisch ermittelten Realdaten gegenüber der Idealgeometrie aus der virtuellen Produktentwicklung, unter Einbeziehung zu entwickelnder Entscheidungskriterien, ein simulationsfähiges, um die Abweichungsbereiche korrigiertes Volumenmodell erzeugt. Der AK greift bei der Aufstellung der Modelle der Topologieoptimierung und der FEA auf das gesammelte Wissen des AK Wissensmanagement zu. Aus dem AK Prozesssimulation werden Regeln für die fertigungsgerechten Optimierungsalgorithmen generiert und Simulationsdaten für den Abgleich mit den Scandaten bereitgestellt.



Projekte:

  • Erzeugung korrigierter, realitätsnaher Geometrien für die Simulation mit 3D-Oberflächenerfassung
    mehr
  • Kontextsensitive Designanalyse
    mehr
  • Optimierung als Design-Tool
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    Gefördert durch:

    Gründungsdatum:
    10.2013

    Ende:
    02.2017