Zu FEM-SIMULATION:
Als ANSYS-Spezialist habe ich unter der Firmierung [Name auf Anfrage] ein breites Spektrum an Aufträgen erfolgreich durchgeführt. Im Folgenden sehen Sie einen Auszug typischer Aufgaben, weitere Informationen finden Sie auf [Name auf Anfrage].COM 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.

Funktions- und Festigkeitsnachweis für Hydro-Dehnspannfutter.

Kunde: Spanntechnik. Endanwendung: Umformmaschinen

Hydro-Dehnspannfutter spannen Wellen mittels Öldruck hochgenau, kompakt und kraftvoll. Für mehrere Baugrößen und Varianten wurde ein Sonderfutter unter kundenspezifischen Anwendungsbedingungen mittels FEM untersucht und simulationsgestützt optimiert. Die strukturmechanischen ANSYS-Modelle beinhalten reibungsbehaftete Kontakte, Spiel- und Presspassungen zwischen den Bauteilen, vorgespannte Schrauben, sowie eine idealisierte umgebende Kundenkonstruktion. Die Auswertung beinhaltet die Bewertung von Systemverhalten (Haltekraft, Verformung, benötigte Drücke, Reserven), Schrauben (VDI 2230), Betriebsfestigkeit (FKM-Richtlinie und Kerbgrundkonzept).

Optimierung der inneren Form eines Hydro-Dehnspanndornes
Kunde: Spanntechnik. Endanwendung: Schleifmaschinen

Hydro-Dehnspanndorne sind das Pendant zu o.g. Dehnspannfuttern. Für gebaute Nockenwellen von Verbrennungsmotoren werden die Nocken in Paketen aus 4 bis 8 Nocken in einer Aufspannung auf Dehnspanndorne gespannt und geschliffen. FEM-basiert erfolgte eine Optimierung der inneren Formgebung des Dornes, so dass bei gleicher Lebensdauer des Dornes die einzelnen geometrisch ungleichmäßigen Werkstücke einer Aufspannung mikrometergenau gleichmäßig verformt werden und nur minimal voneinander abweichen. Daraus hervorgegangen ist eine patentrechtliche Verwendung der Bauform durch den Kunden.

Festigkeitsnachweis einer Wechselspannvorrichtung
Kunde: Greiftechnik. Endanwendung: Medizintechnik

Zur Scherionenbestrahlung von Krebstumoren am Menschen kommt in der Medizintechnik eine Schnell-Wechselspannvorrichtung zum Einsatz, welche als Trennstelle zwischen den CFK-Liegen der Patienten und einem Roboterflansch des Positioniersystems dient. Mittels FEM wurde die Betriebslast der Spannmodule ermittelt und ein Festigkeitsnachweis der Schrauben und Gehäuse durchgeführt.

Webbasierte Simulation für die kundenspezifische Auslegung
Kunde: Ausrüster für den Maschinenbau

Bei der Auslegung von kundenspezifischen Komponenten müssen viele Parameter wie Wandstärken, Längen, Anordnung, Drücke, Kräfte, Verformungen und das Kundenwerkstück berücksichtigt werden, was eine Simulation des komplexen Sachverhaltes nahelegt. Für eine einfach zu bedienende konstruktionsbegleitende Auslegung mit minimalen kundenseitig benötigten Ressourcen wurde von [Name auf Anfrage] eine webbasierte Simulationslösung aufgesetzt. Der Konstrukteur loggt sich in das passwortgeschützte https://www.[Name auf Anfrage].NET ein, kopiert Daten aus seinem EXCEL-Arbeitsblatt in den Internet-Browser, löst damit auf dem Solver eine vollautomatisierte ANSYS-Simulation aus und kopiert die binnen Minutenfrist im Browser erscheinenden Ergebnisse in sein EXCEL-Arbeitsblatt zurück, das nunmehr die präzisen Ergebnisse einer FEM-Simulation enthält. Derzeit erfolgen auf diese Weise mehrere Tausend Rechenläufe pro Jahr, d.h. den Konstrukteuren wird völlig ohne eigene Lizenzen Simulationsergebnisse auf Knopfdruck verfügbar gemacht.
Die Programmierung von ANSYS auf APDL und die Erstellung der EXCEL-Arbeitsblätter erfolgte durch mich selbst [Name auf Anfrage], die IT- und www-Infrastruktur obliegt einer externen IT-Beratung [Name auf Anfrage].

Linearachsen mit Direktantrieb
Kunde: Hersteller von Linearachsen. Endanwendung: Halbleiterbestückung

Ermittlung des Verformungsverhaltens eines Schlittens mit Linearführungen unter Einfluss von Magnetkräften, äußeren Lasten und Temperatur, Aufbereitung der Ergebnisse auf EXCEL zum anwendungsspezifischen Einstellen des Systems bei Montage und Wartung. Danach erfolgte eine Modalanalyse dieser Linearachse in einem hochdynamischen Pick & Place-System zum Nachweis der Eignung für einen substituierenden Einsatz o.g. Linearachse.

Prüfstand für Automobilgetriebe
Kunde: Industriegetriebe. Endanwendung: Getriebeprüfstände

Nachweis hinreichend hoher Eigenfrequenzen bei Verwendung des Verteilgetriebes als Komponente in der Prüfvorrichtung mittels 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.

Entwicklung von Planetengetrieben
Kunde: Industriegetriebe. Endanwendung: Antriebstechnik

Überprüfung und Dimensionierung eins Planetenträgers. FEM-Untersuchung des zylindrischen elastisch-plastischen Pressverbandes analog DIN 7190 für fliegende Lagerungen von Planetenrädern. Beurteilung und Herleitung konstruktiver Maßnahmen zur Optimierung von Lebensdauern, Relativbewegungen, übertragbaren Kräften, Verformungen. Berücksichtigung von Aspekten der Montage (Fügeverfahren) und Material (Wärmebehandlung).

Entwicklung optimierten Formgebung und Betriebsparameter für Hydraulikdichtungen aus Elastomer
Kunde: Spanntechnik. Endanwendung: Werkzeugmaschinen

Im Betrieb können unter ungünstigen Bedingungen sowohl Leckage als auch eine Pumpwirkung beim Betätigen auftreten. Um die Zusammenhänge und Effekte dieses störenden Verhaltens zu verstehen und darauf aufbauend eine Abhilfe zu entwickeln, wurden von mir folgende Tätigkeiten durchgeführt:

• Koordinierung der Ermittlung von Werkstoffdaten
  (hyperelastische und viskoelastische Kennwerte)
• Import, Curve-Fitting und Validierung der Werkstoffdaten in ANSYS
• Erstellen eines FEM-Modelles einer Dichtung aus diesem Material
  zur Bestimmung des tatsächlichen Pressungsverlaufes an der Dichtlippe
  unter Berücksichtigung von Druck- und Hubverläufen, Reibung,
  Druckpenetration, Fluideinschlüssen ("Blasen")
• Interpretation gemäß der inversen hydrodynamischen Schmierungstheorie
• Erstellen eines EXCEL-Auswertungs-Tools
• Visualisierung der Dichtwirkung über den Zyklus
• Festlegen eines automatisierbaren Workflows zum Untersuchen von Varianten
• Simulation und Ableitung von Optimierungsmaßnahmen

Konstruktive Optimierung bei statischen O-Ring-Dichtungen

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.

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

FEM-gestützte Bewertung und Optimierung von Schweißkonstruktionen
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.

PATENTE:

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

• Mechanische Entkopplung der Handachsen von Portalrobotern, Erfinder
• Roboterantriebe, Erfinder
• Gelenkgetriebe, Miterfinder
• Motor-fluidischer Antrieb, Miterfinder