Leseprobe Digital Engineering Magazin 2012/06

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22 Simulation & Visualisierung Publireportage: Strömungssimulation Mechanik für eine Reihe von Branchen zu lösen, ist STAR CCM+ auf einzigartige Weise in der Lage, die schwierigsten physikalischen Probleme, auf die Elektroingenieure treffen, darzustellen. So sind die Ingenieure nicht durch die Schwächen des Simulationstools, sondern nur durch das begrenzt, was physikalisch möglich ist. Temperaturanalyse desselben Desktop-Computers mit Fokus auf Prozessor und Kühlkörper. Bilder: CD-adapco ignorieren und eine simulationsfähige geometrische Darstellung zu erzeugen. Anwender im Elektronikdesign nutzen den Wrapper zumeist für Gehäuse, die viele Komponenten beinhalten, sie erstellen stattdessen eine geschlossene Oberfläche. Wenn das Gehäuse aus Blech besteht, kann die Oberflächenhülle dem Anwender schnell helfen, die durch Kurven, Montagetoleranzen und überlappende Streifen entstehenden Lücken zu bearbeiten. In Gehäuseecken gibt es oft Lücken, die ein beträchtliches Problem darstellen. „Der Designer hat möglicherweise in CATIA einen Baugruppenträger erstellt, der aufgrund der Fertigungstoleranz Lücken an den Einbauplatten aufweist“, erklärt Andrew Slater von Gulfstream. „Die Lücken ermöglichen Strömungen, die eigentlich nicht dort sein sollten, und aus der Modellierungsperspektive schließen sie die Grenze nicht richtig. Neue Probleme, größere Horizonte Eine der Einstellungen des Wrapper, das Schließen von Lücken, ermöglicht es dem Anwender, die Größe der Löcher in der Gruppe festzulegen, die automatisch geschlossen werden. Eine weitere Einstellung, die Kontaktvermeidung, erlaubt es dem Simulationsingenieur, zwischen Komponenten, die einander nicht berühren sollen, einen Leerraum beizubehalten. „Die Geschwindigkeit, mit der diese Modelle zusammengestellt und genutzt werden können, ist sehr wichtig“, so Andrew Slater. „Auch die Leistung, mit der wir die Geometrien bearbeiten und innerhalb der Simulationsprogrammierung anpassen können, ist wichtig.“ Bisher waren die Elektronikdesigner vollständig mit dem Lösen herkömmlicher Probleme, beispielsweise Wärmeableitung und Konvektion, beschäftigt. Doch durch die Fortschritte der Simulationstechnologie (wie etwa die oben beschriebenen) können sie sich jetzt mit eher ungewöhnlichen Problemen wie Kontaminationswiderstand, Eindringen von Wasser und Kondensation befassen. Auch bei Kühlungsproblemen baut man jetzt zunehmend auf besondere Technologie. Um die steigenden Ansprüche an die Kühlung der neuesten Generation elektronischer Geräte zu erfüllen, gehen die Ingenieure jetzt von einfachen Luft- und Gaskühlungssystemen zu Methoden der Flüssig- und Spraykühlung über. Um diese neuen Systeme zu entwickeln, müssen sie Wärmetauschmodelle verwenden, die es ihnen ermöglichen, mit mehreren Flüssigkeiten und Spraykühlung zu interagieren, und die auch Mehrphasenumgebungen darstellen, in denen Flüssigkeitstropfen mit Luft interagieren und Verdampfung und Kondensation ins Spiel kommen. Das Problem besteht darin, dass viele der gängigen Simulationstools, die einfache Ableitungs- und Konvektionsprobleme lösen können, nicht in der Lage sind, die zum virtuellen Simulieren dieser Szenarien erforderliche Physik genau dazustellen. Als allumfassendes Simulationstool, das verwendet wird, um fluidbezogene und strukturelle Probleme der Vorteile einer erstklassigen Simulation Letztendlich besteht die Frage nicht darin, ob man Simulation einsetzen sollte, um elektronische Systeme zu gestalten. Die Simulation ermöglicht es den Produktentwickeln zu visualisieren, was in der von ihnen gestalteten Komponente oder dem System geschieht, und warum es so ist. „Wenn man beginnt, die Simulation einzusetzen, und darauf vertraut, kann man die Grenzen des Designs erweitern und sicherstellen, dass man den maximalen Produktwert erzielt“, so Andrew Slater von Gulfstream. „Bis zur Simulation ist es schwierig zu wissen, wie sich das Gerät wirklich verhält oder wie es reagiert“, sagt Gary Schwartz von Raytheon. „Sofern wir nicht eine Simulation durchführen, können wir die Ergebnisse nur erahnen, denn die Dinge sind so komplex geworden, dass man das Verhalten wirklich nicht vorhersagen kann, bevor man ein Modell gebaut, die Simulation durchgeführt und die Ergebnisse angesehen hat. Sie zeigen uns, was wir ändern müssen, um das Gewünschte zu erhalten.“ Die wirklich wichtige Frage ist, über welche Funktionen das verwendete Simulationstool verfügen sollte. Wenn Anwender das Tool nutzen, das die effizienteste Oberflächenhülle enthält, wird der Prozess zur Umwandlung von CAD-Daten in eine simulationsfähige Geometrie in Bezug auf Zeit und Ressourcen plötzlich erschwinglich sein. Und mit der richtigen Vernetzung können Unternehmen ihre Rechnerressourcen optimal nutzen. Anwender sollten das Simulationstool mit der größten Auswahl an physikalischen Modellen wählen, um Elektronik der neuen Art entwickeln zu können, die sich erfolgreich vermarkten lässt. Außerdem ist darauf zu achten, ein Simulationstool zu wählen, hinter dem eine sehr gute Organisation für Wartung und Support steht, so dass Unternehmen die Software im Designzyklus so effektiv wie möglich einsetzen können. to 6/2012
Antriebstechnik Automatisierung 23 Diskrete Baugruppen und schlüsselfertige Robotersysteme Zeitersparnis durch fertige Systeme Von Annette Vorreiter und Andreas Zeiff Antriebstechnik für die Automatisierung muss eine große Bandbreite unterschiedlichster Anforderungen abdecken. Die Ideallösung von der Stange gibt es nicht. Die beste Näherung sind daher aufeinander abgestimmte, modular aufgebaute Produktprogramme, aus denen man sich aus Bausteinen sein individuelles Automatisierungssystem zusammenstellen kann. Forderungen zu Sicherheit in Prozess, Zeit und Einbindung in die Produktionsumgebung sowie zum Kostenaufwand lassen sich so am besten erfüllen. Andererseits bieten neben diskreten Anlagenkomponenten wie Motoren, Steuerungen, Umrichtern usw. vorgefertigte komplexe Anlagenteile wie Gantry-Systeme oder Roboterlösungen im Einzelfall ebenfalls erhebliche Vorteile. Für den Maschinenbauer, der immer anspruchsvollere Engineering-Lösungen finden muss, bedeutet die Nutzung von fertigen Systemen einen großen Zeitvorteil. Auf der diesjährigen AUTOMATICA in München lag der Schwerpunkt der Präsentation der Drives & Motion Division unter dem Dach von YASKAWA MOTOMAN (Robotics Division) im Bereich kompakter Komponenten und Gantry-Systemen. Das Prinzip „Alles aus einer Hand“ mit nur einem kompetenten Ansprechpartner ist heute zunehmend gefragt. Dem tragen die Automatisierungsexperten mit branchenspezifischem Know-how für hochwertige, energieeffiziente Gesamtlösungen Rechnung. So wurde auf der Messe auch die Umsetzung von Projekten von der Entwicklung der Soft- und Hardware bis zur Inbetriebnahme thematisiert. Beispielsweise präsentierte man eine Lineareinheit live auf dem Messestand. Bild 1: 3-Achs-Carbon-Ausleger. 9. Aachener Management Tage – Innovation Leadership Summit 5.-7. November 2012 Kontakt & Informationen: WZLforum an der RWTH Aachen Steinbachstraße 25; 52074 Aachen Frau Nina Sauermann, M.A. Tel.: +49 (0)2 41 / 80 236 14 n.sauermann@wzl.rwth-aachen.de www.WZLforum.rwth-aachen.de Veranstalter: Lean Enterprise Institut
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