Was ist FEM?
In der Produktentstehung ist die Finite Elemente Methode (FEM) ein etabliertes Berechnungsverfahren zur Vorhersage von Produkteigenschaften. Mit Simulation als Dienstleistung ermöglichen wir unseren Kunden schnelle und präzise Ergebnisse zu erzielen, noch bevor Prototypen gebaut werden.
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Arten von FEM Analysen
Als full-service Berechnungsdienstleister und COMSOL Certified Consultant unterstützen wir Sie bei folgenden FEM Berechnungen für Komponenten, Bauteile oder Baugruppen:
Strukturanalysen
Strukturanalysen dienen zur Vorhersage und Bewertung von Spannungen und Verformungen. Solche Berechnungen können beispielsweise im Leichtbau zur Optimierung der Materialausnutzung oder zur Verbesserung der Steifigkeit genutzt werden. Je nach Problemstellung kommen lineare oder nichtlineare FEM Analysen zum Einsatz. Nichlinearitäten ergeben sich zum Beispiel durch große Verformungen, spezielle Materialien oder Kontakte zwischen Bauteilen. Eine Kopplung der Spannungsanalysen mit einem Optimierungsalgorithmus zur toplogischen oder parametrischen Optimierung eröffnet weitere Möglichkeiten für innovatives Design.
Thermomechanik
Thermomechanische Analysen dienen zur Vorhersage von (Eigen-) Spannungen und Verformungen aufgrund von thermischen Ausdehnungen des Werkstoffs. Die thermischen Simulationen zur Vorhersage der Temperaturverteilung aufgrund einer Wärmeleitfähigkeit werden mit den mechanischen Berechnungen gekoppelt.
Festigkeit und Lebensdauer
Spannungen und Verformungen dienen als Grundlage für die Festigkeitsbewertung und Festigkeitsnachweise. Je nach Festigkeitsanforderung fließen Sicherheitsfaktoren und andere Einflüsse in einen Festigkeitsnachweis ein. Normen und Regelwerke wie beispielsweise die FKM-Richtlinie für Maschinenbauteile bieten Bewertungsgrundlagen um Funktionalitäten für die Betriebsfestigkeit sicherzustellen.
Schwingungsanalyse
Dynamische Lasten können zu Schwingungen führen. Mit Modalanalysen können beispielsweise die Eigenfrequenzen von Strukturen rechnerisch ermittelt werden. Spannungen und Deformationen aufgrund von Schwingungen können ebenfalls mit FEM Berechnungen bestimmt werden. Entsprechende Optimierungen können Dämpfungseigenschaften ermitteln oder Steifigkeiten Optimieren zur Vermeidung von Resonanzeffekten.
Explizite Analyse / Crash
Bei dynamischem Verhalten mit extremen Kurzzeitbelastungen kommen explizite FEM-Berechnungen zum Einsatz. Bekannteste Beispiele sind Crash-simulation und impact Tests.
Multiphysics Simulation
Bei Multiphysics Simulationen werden mehrere physikalische Effekte gekoppelt betrachtet. Beispielsweise lassen sich so elektrochemische, thermische und mechanische Effekte bei der Simulation von Energiespeichern wie Batterien oder Brennstoffzellen analysieren.
Ist Ihre Problemstellung nicht dabei? Sprechen Sie uns an und wir finden eine individuelle Lösung.
Ihre Vorteile bei einer FEM Berechnung mit uns
Als Berechnungsdienstleister mit langjähriger Erfahrung setzen wir Simulation für unsere Kunden erfolgreich in die Praxis um. Dazu gehört neben der entsprechenden Simulationstechnologie weitaus mehr:
- Zielerreichung: Wir simulieren für Sie zielgenau nach Ihren individuellen Anforderungen.
- Planbarkeit: Wir simulieren für Sie zum Festpreis ohne versteckte Kosten.
- Flexibilität: Sie greifen flexibel auf unser CAE know-how zu, ohne selbst teure Hardware, Software und Expertise einzukaufen.
- Verfügbarkeit: Durch unsere Größe können wir auch Ihre kurzfristigsten Projekte zielgenau abliefern.
- Expertise: Durch unsere Position im SGL Carbon Konzern haben wir zu allen Fragestellungen entsprechende Experten im Haus.
- Kooperation: Wir gestalten für Sie einen individuellen Projektverlauf und sind mit dezidierten Ansprechpartnern immer verfügbar.
Referenzprojekte
Wir haben bereits erfolgreich für unterschiedlichste Kundenanforderungen FEM-Berechnungen durchgeführt. Untenstehend finden Sie eine Auswahl an Referenzprojekten, bei denen unser multiphysikalisches Know-how zum Einsatz kam.
Topologieoptimierung für bessere Materialausnutzung
Die Zukunft des Designs ist hier. Computeralgorithmen können für jede Anwendung ein optimales Design bieten. In diesem Referenzprojekt haben wir einen Topologieoptimierungsalgorithmus verwendet, um einen Pumpeneinsatz komplett neu zu gestalten. Dieser wurde im Anschluss mittels 3D Druck aus Kohlenstoff additiv gefertigt.
Steigerung der Durchsatzleistung durch Designoptimierung
Der Wettbewerbsvorteil beginnt mit einer höheren Produktionseffizienz. In diesem Referenzprojekt haben wir ein Ladesystem mit einem kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoff (CFRC)-Material neu konzipiert, um die Durchsatzleistung zu erhöhen und Verformungen zu vermeiden.
Digitale Machbarkeitsstudie mit Simulation
Mit Hilfe von numerischen Strömungsberechnungen (CFD) haben wir eine digitale Machbarkeitsstudie für ein neues Wärmetauscherdesign durchgeführt. Die neue Technologie kombiniert die Vorteile herkömmlicher Wärmetauscher und Drahtspuleneinsätze, die üblicherweise zur Verbesserung turbulenter Strömungsbedingungen in Wärmetauscherrohren eingesetzt werden.
