CAE-Simulation im Maschinenbau mit ANSYS (FEM) und Solidworks (CAD)

5/2020 – 8/2020

Bewertung und Optimierung der Befestigungsschrauben eines Nullpunktspannsystems unter Einbeziehung der Umgebungskonstruktion seitens des Endkunden.
FEM-gestützte Bewertung der Baugruppe unter Betriebslasten auf ANSYS MECHANICAL ENTERPRISE.
Modellierung der Baugruppe als nichtlineares FEM-Modell auf Grundlage der 3D-CAD-Konstruktion, inklusive Kontakten und Schrauben, bestehend aus:
- Ersatzmodell des Spanners aus Gehäuseteilen, Verrieglungsteilen, idealisierte auf Messungen kalibrierte Feder- und Vorspannelemente.
- Spannbolzen und Schrauben, idealisiert zur Bewertung analog VDI 2230.
- Gehäuseteile und Befestigungsteile, idealisiert zur Abbildung von Verformbarkeit und Kraftfluss.
- Kundenseitige angrenzende Bauteile, idealisiert wie Gehäuseteile.
Nichtlineare quasistatische Simulation der Baugruppe, Ermittlung und Bewertung der lokalen Belastungen im Schraubenbereich der Spannbolzen und Ermittlung der Lastgrenzen des Systems.
Zielführende Modifikation des Modelles zur Erhöhung der Grenzlasten: Änderungen im CAD-Aufbau und Rechenlauf analog der vorangegangenen Vorgehensweise.

Ansys, Computer Aided Engineering, Maschinenbau

9/2019 – 7/2020

Zwei Teilprojekte:
1) Simulationsgestützte Untersuchung eines Stirnradgetriebes auf Gleichlauf. Hierzu spielbehaftete, flexible Mehrkörpersimulation mit mehreren Zahneingriffen; das prognostizierte Laufverhalten wurde im Versuch identifiziert.
2) Berechnung, Bemessung und Konstruktion einer modularen Antriebseinheit mit 3 und 4 Leistungssträngen unter Verwendung hochsteifer Zahnriemen und Stirnradgetrieben.

Ansys, Antriebstechnik, Computer Aided Engineering, Konstruktionstechnik (allg.), Messtechnik

5/2019 – 6/2019

Erstellen des Grundlagenmodells für die systematische Weiterverwendung zur Verminderung der Anzahl physischer Versuche beim Endkunden. Hierfür elastisch-plastische Simulation einer reibungsbehafteten verspannt verschraubten Wendeschneidplatte unter Drehzahleinfluss.

Ansys, Computer Aided Engineering, Festigkeitslehre, Maschinen

3/2018 – 2/2020

FEM-Simulationen für Einschienen-Hängebahnen in der Automobilindustrie als Baugruppen auf ANSYS MECHANICAL ENTERPRISE: Ermittlung und Optimierung von Bauteillasten (Strukturteile, Schrauben, Rollen, Schweißnähte, Verschleiß an Förderketten), Festigkeitsnachweise.

Mehrere Einzelprojekte, diverse dazwischen realisierte Projekte für weitere Kunden in diesem Zeitraum.

Ansys, Computer Aided Engineering, Festigkeitslehre, Fördertechnik, Schweißtechnik / Schweißen (allg.), Sondermaschinenbau

12/2017 – 2/2018

Bemessung Antriebstechnik mit AC-Servomotoren, Spindeln, Koppelgetrieben. Ermittlung und Optimierung der Komponentenlasten und Steifigkeiten, Ableitung konstruktiver Optimierungsmaßnahmen

Ansys, Computer Aided Engineering, Konstruktionstechnik (allg.)

10/2017 – 11/2017

FEM-Modellierung des Aufbaus einer Versuchsreihe nach ISO 14801 auf ANSYS
MECHANICAL ENTERPRISE. Nichtlineare Simulation der Lastfolgen unter Berücksichtigung von Reibung und Schraubenvorspannungen. Nachvollziehen der Lebensdauern der Titan-Bauteile, basierend auf Abschätzungsmethoden nach dem Stand der Technik und auf Erfahrungswerten. Abschätzung der Lebensdauern für zukünftige noch ungetestete Varianten.

Ansys, Computer Aided Engineering, Konstruktionstechnik (allg.), Medizintechnik, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

2/2017 – 7/2017

FEM-gestützte Bewertung von Schweißverbindungen nach FKM

Kunde: Anlagenbau. Endanwendung: Fördertechnik für Automobilkarossen
Rolle: Berechnungsingenieur, Konstruktionsberatung

Um die Tragfähigkeit von Schweißstellen in einem Hängeförderer bei gleichbleibender Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Hängeförderers zu steigern, wurden von mir folgende Tätigkeiten durchgeführt:

- FEM-Simulation auf ANSYS 18, MECHANICAL ENTERPRISE
- Ermittlung und Auswertung der Strukturspannungen am Nahtübergang
- Ergänzung des 3D-CAD-Modells um idealisierte Schweißnähte
-Steuerung der Vernetzung mittels Prägungen im CAD-Modell
- Vorbereitung des FEM-Modells auf Schnittufer für Submodelle
- Belastung der kompletten Baugruppe mit gestellten Lastdaten
- Lokalisierung kritischer Orte und Lastfallkombinationen
- Bewertung der Strukturspannungen nach FKM-Richtlinie 2012 sowie nach Haibach
- Erarbeiten und kommunizieren von Verbesserungsmaßnahmen.

Ansys, Computer Aided Engineering, Finite-Elemente-Methoden, Schweißtechnik / Schweißen (allg.)

11/2015 – 3/2016

Ein pneumatisches Drehmodul für die Automatisierungstechnik ist eine hochintegrierte Baugruppe aus Kolben, Zahnstange, Ritzel, Stoßdämpfer, sowie deren Lagerung und Abdichtung in einem kompakten Gehäuse.

Ausgehend von Schadensbildern aus Versuchen soll eine Steigerung der Leistungsfähigkeit und Standfestigkeit erfolgen. Eine formelbasierte Berechnung der Verzahnung erweist sich als nicht hinreichend genau, da bei hoher Last sowohl lokale Verformungen als auch Toleranzen und Verschleiß Einfluss auf das Verhalten beim der Kraftübertragung nehmen.

Meine Aufgabe bestand darin, das bewegte Ritzel-Zahnstangesystem mit ANSYS zu simulieren, das Systemverhalten unter Berücksichtigung äußerer Rahmenbedingungen qualitativ und quantitativ zu bewerten und daraus geeignete Maßnahmen zur Erhöhung der übertragbaren Kraft bei vermindertem Verschleiß abzuleiten. Hierbei liegt eine wesentliche Herausforderung im sicheren Umgang mit der Kontakttechnologie von ANSYS, um Pressungen, Spannungen und Verschleiß beurteilen zu können.

Die optimierte Formgebung der Verzahnungsteile erfolgte im Dialog mit der Fertigung. Ein finaler Simulationslauf unter Berücksichtigung der gefertigten Ist-Geometrie steht derzeit aus.

Ansys, Finite-Elemente-Methoden, Konstruktionstechnik (allg.), Pro/ENGINEER

11/2014 – 7/2015

Optimierung der inneren Formgebung hartgelöteter Spannmittel
Kunde: Spanntechnik. Endanwendung: Werkzeugmaschinen.
Um die Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Spannmittels zu steigern, wurden von mir folgende Tätigkeiten durchgeführt:
Recherche der benötigten Werkstoffkennwerte
Import und Validierung der elastisch-plastischen Werkstoffdaten in ANSYS
Erstellen eines FEM-Modelles des Spannmittels aus Bauteilen und Lötnaht
Berücksichtigung von Plastizität, Druckpenetration, gemessener Nahtformen
Festlegung der Bewertungsmethode, Abgleich auf Versuchswerte
Erstellen eines automatisierbaren Workflows zum Untersuchen von Varianten
Ermittlung und Visualisierung möglicher Versagensverläufe
Simulation und Ableitung von Optimierungsmaßnahmen

Ansys, Computer Aided Engineering, Fertigungstechnik (allg.)

1/2014 – 6/2014

Kunde: Spanntechnik. Endanwendung: Werkzeugmaschinen.
Untersuchung des Betriebsverhaltens von O-Ring-Dichtungen von Hydro-Dehnspannmitteln.
- Ermittlung der Grenzbelastungen, Nachvollziehen des Auftretens von Spaltextrusion in der Praxis
- Hyperelastische Simulation auf ANSYS Structural, Rezoning zum Nachvollziehen des Versagensablaufes.
- Konstruktive Änderungen zur Steigerung von Druck, Spannkraft und Spannzyklen.

Ansys, Computer Aided Engineering, Maschinen

2/2013 – 11/2013

Kunde: Spanntechnik. Endanwendung: Schleifmaschinen

Entwicklung einer optimierten Formgebung im Inneren eines Hydro-Dehnspanndornes. Hierzu Topologieoptimierung unter Berücksichtigung der Geometrie der Werkstücke. Daraus hervorgegangen ist eine patentrechtliche Verwendung der Bauform durch den Kunden.

Ansys, Computer Aided Engineering, Forschung & Entwicklung

10/2012 – 12/2012

Kunde: Industriegetriebe. Endanwendung: Antriebstechnik allgemein

Bei der Entwicklung von Planetengetrieben, Überprüfung und Bemessung von Planetenträgern mit fliegender Lagerung: zulässige Verformungen, fester Sitz der Planetenbolzen, zylindrischer elastisch-plastischer Pressverband analog DIN 7190, Herleitung konstruktiver Maßnahmen zur Optimierung von Lebensdauern, Relativbewegungen, übertragbaren Drehmomenten, Verformungen, sowie die Festlegung des Übermaßes und der zulässigen Toleranzen. Berücksichtigung von Montage (Fügeverfahren) und Material (Wärmebehandlung und Beschichtungen).

Ansys, Computer Aided Engineering, Fertigungstechnik (allg.), Konstruktionstechnik (allg.), Maschinenbau

9/2012 – 10/2012

Kunde: Spanntechnik. Endanwendung: Umformmaschinen

Funktions- und Festigkeitsnachweis für Hydro-Dehnspannfutter unter Einsatzbedingungen in der Kundenmaschine: komplette Baugruppe unter Berücksichtigung von Kontakten, Reibung, Schraubenvorspannung, Fügespiel und fertiggeschliffenen Presspassungen. Die Auswertung umfasste die Bewertung des Systemverhaltens unter Betriebsbedingungen (Haltekraft, Verformung, Präzision, benötigte Drücke, Reserven), der Schrauben (VDI 2230) und Betriebsfestigkeit (FKM-Richtlinie und Kerbgrundkonzept). Abgeleitet wurden Montageanweisungen, optimierte Schraubverbindungen, Angaben zu geeigneten Toleranzen und der Einsatz reibwerterhöhender Maßnahmen.

Ansys, Computer Aided Engineering, Konstruktionstechnik (allg.), Maschinenbau

5/2012 – 4/2014

Kunde: Spanntechnik. Endanwendung: Werkzeugmaschinen

Entwicklung einer optimierten Formgebung und geeigneter Betriebsparameter für dynamisch beanspruchte Hydraulikdichtungen aus Elastomer (hyperelastisch - viskoelastisch). Hierzu Koordinierung der Ermittlung von hyperelastischen und viskoelastischen Werkstoffdaten. Import und Validierung der Werkstoffdaten in ANSYS (Mooney-Rivlin, Prony-Reihen, sowie Williams, Landel und Ferry). Modellbildung in ANSYS und Bestimmung des Pressungsverlaufes an der Dichtlippe unter Berücksichtigung von Druck- und Hubverläufen, Reibung, Druckpenetration, Fluideinschlüssen. Interpretation gemäß der inversen hydrodynamischen Schmierungstheorie. Programmierung eines EXCEL-Auswertungs-Tools für ANSYS-Datensätze zur Visualisierung der Dichtwirkung über den Zyklus. Festlegen eines automatisierbaren Workflows zum Untersuchen von Varianten. Simulation und Ableitung von Optimierungsmaßnahmen.

Ansys, Computer Aided Engineering, Ingenieurwissenschaft

11/2011 – 3/2012

Kunde: Hersteller von Linearachsen. Endanwendung: Bestückung

Für Linearachsen mit Direktantrieb, Ermittlung des Verformungsverhaltens eines Schlittens mit Linearführungen unter Einfluss von Magnetkräften, äußeren Lasten und Temperatur mittels FEM-Analyse. Aufbereitung der Ergebnisse mit EXCEL zum anwendungsspezifischen Einstellen des Systems bei Montage und Wartung. Modalanalyse zum Nachweis der Eignung für einen substituierenden Einsatz in einem hochdynamischen Pick & Place-System des Endkunden.

Ansys, Computer Aided Engineering, Ingenieurwissenschaft, Maschinenbau

11/2011 – 1/2012

Kunde: Industriegetriebe. Endanwendung: Getriebeprüfstände

Nachweis hinreichend hoher Eigenfrequenzen bei Verwendung des Verteilgetriebes als Komponente in einem Prüfstand für Automobilgetriebe mittels vorgespannter FEM-Frequenzganganalyse. Abbildung der Steifigkeiten von Gehäuse, Lager und Verzahnungen im Verteilgetriebe, Einbeziehen der idealisierten umgebenden Konstruktion in das Simulationsmodell. Im Zuge des Projektes wurden die Anforderungen an die Steifigkeiten von Wellen und Kupplungen formuliert, sowie die Eignung des Verteilgetriebes für den Prüfstand nachgewiesen.

Ansys, Computer Aided Engineering, Maschinenbau

5/2011 – 9/2022

Programmierung einer webbasierten ANSYS-Simulation für die Auftragskonstruktion von Sonderspannmitteln.

Definition der Aufgabenstellung in einem EXCEL-Sheet. Kopieren eines Datensatzes in den Browser. Nichtlineare Simulation in Minutenfrist. Zurückkopieren eines Datensatzes in das EXCEL-Sheet. Dort Auswertung und Dokumentation.

SIMULEERING.NET: Bereitstellung , Aufrechterhaltung und Weiterentwicklung der Infrastruktur für den Einsatz von vollautomatisierten ANSYS-Simulation:
- Bereitstellung eines passwortgeschützten Bereichs für die Benutzer
- Plattform für die Datenübertragung
- Hard- und Software für die Simulation

Ansys, Computer Aided Engineering, Konstruktionstechnik (allg.), Scripting

1/1992 – 12/2022

Zu SIMULATION:
Als ANSYS-Spezialist habe ich mit SIMULEERING ein breites Spektrum an Projekten erfolgreich durchgeführt. Im Folgenden sehen Sie einen Auszug typischer Aufgaben, weitere Informationen finden Sie auf der SIMULEERING-Website unter LEISTUNGEN.

Zu ENGINEERING:
Als zugleich Entwickler und "berechnender Konstrukteur" sehe ich meine FEM-Simulationen als Werkzeug zur treffsicheren Realisierung konstruktiver Lösungen. Unten stehend finden Sie Informationen zu PATENTEN, deren Erfinder und Miterfinder ich bin.

Anlagen-Engineering, Ansys, Automatisierungstechnik (allg.), Computer Aided Engineering, Ingenieurwissenschaft, Konstruktionstechnik (allg.), Maschinenbau

9/1989 – 12/2022

Im Zuge meines Werdeganges (siehe XING de) bin ich seit 1989 vor diverse Aufgaben gestellt, die dann mit Eigeninitiative & Teamgeist erfolgreich gelöst wurden (und werden!). Folgende Patentanmeldungen sind hervorzuheben:

- Mechanische Entkopplung der Handachsen von Portalrobotern, Erfinder, EP000000443576

- Roboterantriebe, Erfinder, WO001997032696 und WO001997032695

- Gelenkgetriebe, Miterfinder, WO002007028470

- Motor-fluidischer Antrieb, Miterfinder, WO002005080817

Anlagen-Engineering, Automatisierungstechnik (allg.), Ingenieurwissenschaft, Konstruktionstechnik (allg.), Maschinenbau