Infoplaner 1-2005 - CAD-FEM GmbH

CADFEM Consulting with LS-DYNA – Images courtesy of Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG
Infoplaner
FEM: Software • Schulung Entwicklung • Berechnung im Auftrag
FEM für alle Fälle
• Mit LS-DYNA Crash- und Aufprallvorgänge simulieren.
• Mit ANSYS Robust Design zufällige Streuungen
kontrollieren.
• Mit ESoCAET zum ”Master of Engineering in
Applied Computational Mechanics”.
• 23. CADFEM Users‘ Meeting im Bundeshaus Bonn.
SAE & Hannovermesse Edition
1/2005

• Mehr als 70 mit vielen Querverweisen
versehene Beiträge
helfen beim Verständnis,
bei der Bewertung und
Handhabung numerischer
Analysenverfahren.
Inhalt:
VOLUME 1: FUNDAMENTALS.
List of Contributors.
Preface.
Fundamentals, Introduction and Survey.
Finite Difference Methods.
Interpolation in h-version Finite
Element Spaces.
Finite Element Methods.
The p-version of the Finite Element Method.
Spectral Methods.
Adaptive Wavelet Techniques in Numerical
Simulation.
Plates and Shells: Asymptotic Expansions
and Hierarchic Models.
Mixed Finite Elements Methods.
Meshfree Methods.
Discrete Element Method.
Boundary Element Methods: Foundation
and Error Analysis.
Coupling of Boundary Element Methods
and Finite Element Methods.
Arbitrary Lagrangian--Eulerian Methods.
Finite Volume Methods: Foundation and Analysis.
Geometrical Modeling of Technical Objects.
Mesh Generation and Mesh Adaptivity.
Computational Visualization.
Linear Algebraic Solvers and Eigenvalue Analysis.
Multigrid Methods for FEM and BEM Applications.
Panel Clustering Techniques and
Hierarchical Matrices for BEM and FEM.
Domain Decomposition Methods and
Preconditioning.
Nonlinear Systems and Bifurcations.
Adaptive Computational Methods for Parabolic
Problems.
Time-dependent Problems with the
Boundary Integral Equation Method.
Finite Element Methods for Maxwell Equations.
Index.
• Band 1 befasst sich mit
mathematisch-theoretischen
Grundlagen (Diskretisierung,
Interpolation, Fehlerabschätzung,
Lösungsansätze, Computer
algebra, geometrische
Modellierung).
Stein, E. / De Borst, R. / Hughes, T. J. R. (Hrsg.)
Encyclopedia of
Computational Mechanics
3-Volume Set.
2004. 2336 Seiten. Gebunden.
€ 1549,-/sFr 2292,-
ISBN 0-470-84699-2
Dieses umfassendste und modernste derzeit erhältliche Nachschlagewerk
zu Rechenmethoden in der Mechanik spricht Hochschulforscher ebenso
an wie praktisch tätige Ingenieure!
• Im Mittelpunkt der
Bände 2 (Festkörper)
und 3 (Fluide)
stehen industrielle
Anwendungen.
VOLUME 2: SOLIDS AND STRUCTURES.
List of Contributors.
Preface.
Solids, Introduction and Survey.
Finite Element Method for Elasticity with Errorcontrolled
Approximation and Model Adaptivity.
Models and Finite Elements for Thin-walled
Structures.
Buckling of Structures.
Linear and Nonlinear Structural Dynamics.
Computational Contact Mechanics.
Elastoplastic and Viscoplastic Deformations in
Solids and Structures.
Crystal Plasticity.
Shakedown and Safety Assessment.
Damage, Material Instabilities, and Failure.
Computational Fracture Mechanics.
Homogenization Methods and Multiscale
Modeling.
Computational Modelling of Damage and
Failures in Composite Laminates.
Computational Modeling of Forming Processes.
Computational Concrete Mechanics.
Computational Geomechanics Including
Consolidation.
Multifi eld Problems.
Computational Biomechanics of Soft
Biological Tissue.
Identifi cation of Material Parameters for
Constitutive Equations.
Stochastic Finite Element Methods.
Fluid-structure Interaction Problems.
Acoustics.
Boundary Integral Equation Methods for
Elastic and Plastic Problems.
Boundary Element Methods for the Dynamic
Analysis of Elastic, Viscoelastic, and Piezoelastic
Solids.
Index.
Interessenten: Forscher, Doktoranden
und Ingenieure aus Industrie und Behörden
mit den Fachrichtungen Bauwesen,
Maschinenbau, Geomechanik, Biomedizin,
Luftfahrt, Verfahrenstechnik, angewandte
Mathematik, Informatik und Physik
VOLUME 3: FLUIDS.
List of Contributors.
Preface.
Fluids, Introduction and Survey.
Multiscale and Stabilized Methods.
Spectral Element and hp Methods.
Discontinuous Galerkin Methods for
Computational Fluid Dynamics.
Vortex Methods.
Incompressible Viscous Flows.
Computability and Adaptivity in CFD.
Dynamic Multilevel Methods and
Turbulence.
Turbulence Direct Numerical
Simulation and Large-eddy Simulation.
Turbulence Closure Models for
Computational Fluid Dynamics.
Aerodynamics.
Industrial Aerodynamics.
CFD-based Nonlinear Computational
Aeroelasticity.
Mixed Finite Element Methods for
Non-newtonian Fluid.
Combustion.
Blood Flow.
Finite Element Methods for Fluid
Dynamics with Moving Boundaries
and Interfaces.
Ship Hydrodynamics.
Index
Wiley-VCH, P.O. Box 10 11 61,
D-69451 Weinheim
Tel.: (06201) 606-400
Fax : (06201) 606-184
e-mail: service@wiley-vch.de
17450502_vo

Ausbildung und CADFEM
Unser Beitrag zum Jahr der Physik
In 2005 wird das Einstein-Jahr gefeiert.
Weniger bekannt ist, dass 2005
auch zum World Year of Physics
erkoren wurde.
Dies will CADFEM zum Anlass nehmen,
ein Projekt zu fördern, mit dem das Interesse
unserer Schüler an den Fächern
Physik und Mathematik gestärkt wird. Da trifft es sich gut,
dass CADFEM 2005 seinen 20. Geburtstag feiert und anlässlich
dieses Ereignisses etwas Gutes tun will. Es freut uns, dass
die Eisele Stiftung aus Fellbach unser Vorhaben fi nanziell
unterstützen will – und vielleicht fi nden sich noch weitere
Mäzene aufgrund dieses Editorials.
VirtualPhysics_Lab
Ziel des Projektes ist es, aufbauend auf den Finite Element Programmen
ANSYS und LS-DYNA, ein “VirtualPhysics_Lab“ zu
entwickeln, das Schülern ermöglicht, physikalische Versuche
am Computer nachzuvollziehen. Der Schüler soll die Möglichkeit
bekommen, verschiedene Szenarien zu untersuchen und
damit ein tieferes Verständnis für die physikalischen Effekte
bekommen, was dann vielleicht sein Interesse an den mathematischen
Hintergründen weckt.
Ich behaupte, ohne dies beweisen zu können, dass den meisten
Schülern der Zugang zu Physik und Mathematik leichter
fällt, wenn der Stoff weniger abstrakt vorgetragen wird. Mein
Neffe hat dies bestätigt. Mit den abstrakten Darstellungen
seines Lehrers am traditionellen Gymnasium konnte er wenig
anfangen. Er wechselte zum Technischen Gymnasium. Der
dortige Physiklehrer hat anhand von praktischen Beispielen
die zugrunde liegenden Gleichungen erklärt. Mein Neffe hat
mit hervorragenden Noten Schule, Studium und Promotion
abgeschlossen.
Zu meiner Schulzeit haben wir den Rechenschieber zur Lösung
von Aufgaben benutzt. Er ermöglichte Division und Multiplikation,
Logarithmieren und Potenzieren oder auch Winkelfunktionen
zu bestimmen. Später half dann der elektronische
Taschenrechner mit vielen weiteren Funktionen komplexere
mathematische Gleichungen zu lösen. “VirtualPhysics_Lab“
basierend auf der Finite Element Methode (FEM) ist die logische
Fortentwicklung dieser Tools. Mit FEM können Differenzialgleichungen,
die die Physik beschreiben, gelöst werden.
Damit kann der Schüler einfache Aufgaben der Mechanik,
der Wärmeleitung, elektromagnetische Felder, akustische
Probleme oder strömungsmechanische Vorgänge rechnerisch
simulieren und sicher besser verstehen.
Die FEM ist seit gut 35 Jahren im praktischen Einsatz.
Anfangs in der Luft- und Raumfahrt und im Anlagenbau zur
Absicherung von Kernkraftwerken. Heute wird FEM branchenübergreifend
in der virtuellen Produktentwicklung und
Prozesssimulation eingesetzt und wird sich noch stärker in
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Industrie und Wissenschaft verbreiten. Und sogar im Alltag:
Auch der Zahnarzt wird eine rechnerische Simulation durchführen,
bevor er ein Zahnimplantat einsetzt und der Chirurg
wird eine Operation am virtuellen Modell üben, bevor er sich
an die reale Operation wagt. The world gets virtual – es kann
also nichts schaden, wenn unsere Schüler frühzeitig und nicht
nur mit dem Joystick in virtuelle Welten eintauchen.
ESoCAET
Ein Ausbildungsprojekt größerer Dimension wird auf den
Seiten 12 und 13 des Infoplaners vorgestellt: ESoCAET (European
School of Computer Aided Engineering Technology), so
heißt der Arbeitstitel des Projekts, bei dem wir einen zweijährigen,
berufsbegleitenden und praxisorientierten Studiengang,
Master of Engineering in Applied Computational Mechanics,
vorbereiten, der im Herbst 2005 beginnen soll.
Dieser Studiengang wird zusammen mit Europäischen Partnern
der TechNet Alliance und den Fachhochschulen Landshut
und Ingolstadt entwickelt. Das BIBB (Bundesinstitut für Berufsbildung)
und die Gutachter für die EU fanden ESoCAET sehr
innovativ und haben uns deshalb 2004 einen sechsstelligen
Betrag aus den Leonardo da Vinci Fördergeldern zugesprochen.
Was tun wir noch für die Fortbildung? Wir fördern mit einem
Budget von rund 30.000 Euro pro Jahr technische Facharbeiten
an Schulen, Teilnahmen bei “Jugend forscht“, Diplomarbeiten
an Hochschulen und fi nanzieren Stipendien für
Studenten. Dazu kommt noch ein deutlich größerer Betrag für
Zuschüsse zu Forschungsarbeiten an Hochschulen.
Seminare bei CADFEM
Wir wollen nicht verschweigen, dass wir mit Ausbildung
auch Geld verdienen. Mit unseren Seminaren machten wir im
vergangenen Jahr mit gut 3200 Teilnehmertagen rund eine
Million Euro Umsatz. Wir werden dieses Geschäftsfeld weiter
ausbauen und weiter daran arbeiten, die Nummer 1 bei der
Schulung von CAE-Technologien in Deutschland zu bleiben.
Seit 20 Jahren bilden wir aus – und sind mit unserem (CAE-)
Latein noch lange nicht am Ende.
Abschließend noch ein Wort zu unserem diesjährigen 20.
Geburtstag: Wir hatten eine weitgehend unbeschwerte, sorglose
Jugend – schuldenfrei und profi tabel – und blicken, dank
hervorragender Mitarbeiter und vieler Ideen auf eine weiterhin
erfolgreiche Zukunft. Wenn wir nächstes Jahr das Erwachsenenalter
erreichen, wünsche ich mir, dass uns Spontaneität
und Ungezwungenheit erhalten bleiben. Wir bedanken uns
bei unseren Kunden, Partnern und Lieferanten für die angenehme,
freundschaftliche Zusammenarbeit über viele Jahre.
Dr.-Ing. Günter Müller
Geschäftsführender Gesellschafter
gmueller@cadfem.de
Editorial
1

2
Herausgeber CADFEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafi ng b. München
Tel. +49-(0)8092-70 05-0
Fax +49-(0)8092-70 05-77
E-Mail: marketing@cadfem.de
www.cadfem.de
Inhalt
Table of Contents
Editorial __________________________________________ 1
CADFEM
Company Profi le _____________________________________ 4
CADFEM – 20+ Years in the Charts_____________________ 5
CADFEM Users´ Meeting 2005 _________________________ 6
CADFEM News _______________________________________ 8
CADFEM in Austria and Switzerland __________________ 40
Partner
Mindware Engineering (USA) ________________________ 14
FIGES (Turkey) ______________________________________ 15
Education
ESoCAET – European School of CAE Technology _______ 12
FH Aargau: e-Learning mit “FE-Transfer”______________ 47
Software
CADFEM CAE Software Overview_____________________ 16
ANSYS _____________________________________________ 18
ANSYS Robust Design: Wie tolerant ist Ihr Produkt?____ 22
Spritzgießsimulation mit Moldfl ow:
Angekoppelt – Rheologie & Struktur _________________ 28
LS-DYNA ___________________________________________ 30
Materialkosten sparen mit COST OPTIMIZER___________ 34
Multidisciplinary Optimization &
Robustness Analysis with OptiSLang __________________ 36
Diffpack – Expert Tool for Expert Problems ____________ 37
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Anzeigen/ Alexander Kunz
Koordination/ akunz@cadfem.de
Redaktion Christoph Müller
cmueller@cadfem.de
Layout Astrid Brenner,
KS Computersatz und Druck GmbH,
Ebersberg
FEM-Parliament
The building of the former German
Bundestag in Bonn will host the 23 rd
CADFEM Users´ Meeting – International
Congress on FEM Technology with
ANSYS CFX & ICEM
CFD Conference from
November 9 th to 11 th ,
2005.
Page 7
European School of
CAE Technology
CADFEM and partners initiate a master
program in applied computational
mechanics conceived
to be a
part-time study
course parallel
to the job.
Page 12
Robust Design: Wie
tolerant ist Ihr Produkt?
Stochastische Optimierungsmethoden,
wie sie im ANSYS DesignXplorer verwendet
werden, berücksichtigen
auch die Streuungen
von Parametern,
die auf
ein Bauteil einwirken.
Seite 22
Produktion KS Computersatz und Druck GmbH,
Ebersberg
Aufl age 34.000 Exemplare

Unique CAE Tools
What happens during welding processes
or while car bodies get painted? Special
simulation tools giving insight can help
to analyze and optimize these and
other engineering challenges. Get to
know some very special simulation
tools developed by CADFEM and its
partners, which are applied in R&D
departments.
OptiSLang: page 36
Optimization
Diffpack: page 37
Non standard FEM problems
SST: page 38
Virtual welding
VPS: page 39
Car body painting processes
Diffpack simulation of
electrical activity in the
human heart
FEM als roter Faden in der
Produktentwicklung
Barmag, ein Unternehmen der Saurer
Gruppe, die weltweit als Marktführer im
Textilmaschinenbau
gilt, setzt in der
Entwicklung konsequent
auf Simulation
mit Lösungen
von ANSYS.
Seite 19
Copyright
© 2005 CADFEM GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt
in Deutschland. Jede Verwertung außerhalb der engen
Grenzen des Urheberrechtsschutzes ist ohne Zustimmung der
CADFEM GmbH unzulässig. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen,
Übersetzungen, Mikroverfi lmungen und die Einspeicherung
und Verarbeitung in elektronischen Systemen.
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Success Stories
Barmag: FEM als roter Faden
in der Produktentwicklung __________________________ 19
ANSYS in der Antriebstechnik ________________________ 24
Federn – spannende Bauteile ________________________ 26
Crash Simulation of a Racing Car Suspension __________ 31
Bus Rollover Analysis with LS-DYNA __________________ 32
CADFEM Research & Development
SST: Virtual welding _________________________________ 38
VirtualPaintShop: Simulation of Car Body Painting _____ 39
Knowledge-based Engineering
Konstruktion Plus: CADFEM CAD Services _____________ 42
Bericht des 4. Forum KBE 2004 _______________________ 43
Technology & CAE Basics
German FKM-Guideline for Static and
Cyclic Loaded Structures _____________________________ 35
Grundlagen der FEM: Zeitintegration _________________ 44
Books and Educational Software _____________________ 52
CADFEM Recommendations
The Making of ... “Die CADFEM Klinik“ _______________ 46
Wanderer, kommst Du nach Stuttgart_________________ 48
Wohin in Aadorf? ___________________________________ 49
Events, Internet, Literature __________________________ 50
Advertisments
Encyclopedia of Computational Mechanics ____________ U2
Moldfl ow __________________________________________ 29
Steinhöringer Werkstätten___________________________ U3
Directions __________________________________________ U4
Warenzeichen/eingetragene Warenzeichen
Alle in diesem Heft genannten Produkte sind ein Warenzeichen
bzw. eingetragenes Warenzeichen der jeweiligen
Eigentümer/Hersteller. Aus dem Fehlen der Markierung
kann nicht geschlossen werden, dass eine Bezeichnung ein
freier Warenname ist.
Irrtümer und Änderungen vorbehalten.
Trademarks
All product and company names referred in this magazine
are registered trademarks or trademarks of their respective
companies. Missing trademark symbols do not indicate that
names of companies and products are not protected.
All information subject to mistakes and alteration.
Inhalt
3

4
CADFEM GmbH
Since the founding days of our company in 1985, the CADFEM
name has always stood for excellence in software solutions and
customer services. Our expertise, long-standing experience, 90
highly motivated engineers, tight partnerships with major software
makers and connections to numerous research institutes
take us one step ahead in a highly competitive market. Close
cooperation between our departments and with our customers
builds a solid foundation for effi cient engineering.
Software and Hardware Sales
Since CADFEM offers only the world´s leading fi nite element
tools, you can trust our numbers. No matter what your analysis
needs look like, our products ANSYS, LS-DYNA, ANSYS CFX,
MoldFlow, ICEM CFD, LMS SYSNOISE or LMS FALANCS cover
virtually the full spectrum of general-purpose simulation applications.
A wide range of special-purpose tools completes our
product line. A new service is eCADFEM (www.eCADFEM.com),
where an increasing number of our products is available for
temporary usage.
Last but not least: CADFEM has teamed up with leading computer
makers. That is why we can get customers the hardwaresoftware
installation their business needs.
ANSYS Services
We know that fi nite element analysis can be tough. But with
CADFEM´s training and support services you have one less
thing to worry about. Whoever wants to learn fi nite element
methods will fi nd an adequate seminar in the CADFEM training
CADFEM GmbH
Your contact for:
• FEM-Software:
Dr.-Ing. Jürgen Vogt
Phone +49(0)80 92-70 05-19, E-Mail: jvogt@cadfem.de
• Hardware:
Manfred Bayerl
Phone +49(0)80 92-70 05-39, E-Mail: mbayerl@cadfem.de
FEM-Software on Demand: visit www.eCADFEM.com
(Currently only in German language available.)
• ANSYS Service:
Erke Wang
Phone +49(0)80 92-70 05-28, E-Mail: ewang@cadfem.de
• LS-DYNA:
Wolfgang Lietz
Phone +49(0)160 96 36 19 65, E-Mail: wlietz@cadfem.de
CADFEM GmbH
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
schedule. And when the numbers get too tough, our support
team is ready to assist via phone, fax, e-mail, on-site or internet
collaboration (WebEx).
LS-DYNA Services
The LS-DYNA Services group of CADFEM supports users of this
software with a complete range of accompanying and additional
services. Whenever analysis challenges get explicit, don´t
hesitate to contact CADFEM´s experienced and highly skilled
LS-DYNA team.
FEM and KBE Consulting
Let the CADFEM consulting team do your jobs. Experienced
specialists are available to help when customers face bottlenecks
or require specifi c know-how. If you can´t wait to apply fi nite
element technology in its full range, we offer relief.
Apart from FEM, CADFEM is pioneering applications for Knowledge-based
Engineering (KBE) and Data Quality Management.
The long-term experience of our KBE specialists is the key to
an effi cient implementation of these leading edge applications
right the fi rst time.
Research & Development
This CADFEM department is doing the customization of exiting
software tools and the development of user, company or industry
specifi c solutions, such as the worldwide successful Virtual
Paint Shop tool. Also a tight cooperation with universities and
research institutes is an important task of this group.
TechNetAlliance
CADFEM is a founding member of Technology Network Alliance AG
– www.CAEworld.com
• LS-DYNA Support:
Dr.-Ing. Ulrich Stelzmann
Phone +49(0)371-267 06-1, E-Mail: ustelzmann@cadfem.de
• Consulting:
Klemens Rother
Phone +49(0)80 92-70 05-16, E-Mail: krother@cadfem.de
• Knowledge-based Engineering:
Thomas Schneider
Phone +49(0)80 92-70 05-24, E-Mail: tschneider@cadfem.de
• R&D:
Dr.-Ing. Cord Steinbeck-Behrens
Phone +49(0)51 36-880 92-17, E-Mail: csb@cadfem.de
CADFEM AG (Switzerland, Austria)
General Information:
Markus Dutly
Phone +41(0)52-368 01-01, E-Mail: markus.dutly@cadfem.ch

CADFEM – 20 + Years in the Charts
Part 1: early years & 1985 – 1995 period
(part 2 will be published in Infoplaner 2-2005)
The Early Years
(Günter Müller´s activities before founding CADFEM)
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
1963 – 1969 Studies of Civil Engineering at Technische Hochschule Stuttgart (later named University
of Stuttgart), which was among the fi rst to teach FEM; diploma thesis in FEM
1970 – 1976 Scientifi c Assistant at University of Stuttgart
1976 – 1977 Visiting Scholar University of California, Berkeley, CA, USA – funded by DFG.
Berkeley was at that time the Mekka of FEM: Prof. Wilson, Clough, Scordelis, Pfi ster, Popov, …
1978 – 1982 Employments as Application Engineer at IKOSS GmbH Stuttgart and as Application
Manager at Control Data GmbH Stuttgart and Munich
1982 Start of engineering offi ce and named ANSYS Support Representative Europe. First ANSYS
seminars in Europe.
Hardware Investment: Apple IIe, 64KB, printer, diskdrive: DM 11.000,–
1983 First Users‘ Meeting in Herrsching, Ammersee with main topic “Fluid-Structure-Interaction”
1984 FE-model with 1.000 volume elements, 5.000 degrees of freedom, wavefront 150, runs
40.000 CPU-sec on APOLLO DN 300, 10.000 sec. on PRIME 2250
CADFEM 1985 – 1995
1985 Foundation of CAD-FEM GmbH as engineering service provider and ANSYS Support Distributor
in Germany, Switzerland and Austria; Development of CAD-tools, VDA-interface
1986 Investment in MicroVAX II (2 MB main memory) Tektronix 4111: DM 120.000,–
1987 DYNA3D added to portfolio: Crash analyses of box beams and full car models (5.000
elements)
1988 Participation at 1. European
EUREKA research project: CARMAT
2000 – composite crash boxes.
As a result of a cooperation with
Chinese Ministry of Machinery Erke
Wang joins CAD-FEM GmbH
1989 First issue of Infoplaner
Erke Wang in the news
1990 First contacts to customers in Dresden, Chemnitz, Magdeburg. Extension of consulting
services. Co-Work on Very Large Telescope project of European Southern Observatory (ESO)
1991 Opening of offi ces in Stuttgart and Hannover area
Start of cooperation with partners in East Europe and Russia
Customer runs a FEM-model with 40.000 unknowns on a PC overnight
1992 First Edition of “FEM für Praktiker“. 10th Users‘ Meeting in Arolsen.
Partnership with SVS FEM, Brno, Czech Republic
1993 Headquarter moves from Ebersberg to new offi ce in Grafi ng.
First Users‘ Meeting of SVS FEM in Czech Republic
1994 Opening of offi ce in Chemnitz. Partnership with MESco, Tarnowskie Gory, Poland
1995 10 years anniversary
Company has grown to 31 employees and 6,9 Million DM revenue
Co-founder of CAD-FEM AG in Aadorf, Switzerland
Günter Müller prepares for being an
ANSYS Support Representative
First crashworthiness studies
using DYNA3D
First issue of Infoplaner, September ‘89
Earthquake analysis for ESO – VLT
CADFEM
5

6
PREVIEW
Bonn, Germany, 9 th to 11 th November 2005
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
23 rd CADFEM Users´ Meeting – Intern
with ANSYS CFX & IC
You are cordially invited to attend the largest annual FEM-Conference in Europe in the building
of the former German Bundestag in the city of Beethoven, Bonn.
The Houses of “FEM Parliament“
CADFEM GmbH and ANSYS Germany are pleased to invite you
to a special place to celebrate their 2005 Users´ Conferences: This
year, the International Congress Center Bundeshaus Bonn, where
the German Parliament debated until its transfer to Berlin in 1999,
will host what is probably the largest annual event on analysis and
simulation in Europe. Come to Bonn, the city of Beethoven and
former capital of Germany, situated on the banks of the Rhine,
and take in the historical atmosphere of recent German politics.
There, where Konrad Adenauer, Willy Brandt, Helmut Schmidt,
and Helmut Kohl must surely have had to “simulate” at times to
CADFEM
convince the delegates, you are invited either to tell the audience
about your engineering simulation projects or simply take a seat
and listen to the lecturers as part of the audience.
Ludwig van Beethoven is the most
famous son of Bonn, his house of
birth can be visited.
Don‘t miss the opportunity to

CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
ational Congress on FEM Technology
EM CFD Conference
speak here.
Bonn, the former capital of Germany, is an exciting city situated on the
banks of the Rhine.
However, as you might know, this event always has a lot more
to offer than just technical lectures about different application
areas for numerical simulations with ANSYS, LS-DYNA, ANSYS
CFX, ICEM CFD, Moldfl ow, and other dominating software systems.
Indeed, there will also be workshops, a large exhibition,
unlimited opportunities to discuss with FEM experts and attractive,
surprising supporting events.
For more information visit www.usersmeeting.com
If you are interested in attending the conference or in
participating as a lecturer, exhibitor or sponsor, please
visit www.usersmeeting.com for more information.
You can also contact Mr. Alexander Kunz by E-Mail:
um2005@cadfem.de.
During Bonn’s capital time Villa Hammerschmidt was the fi rst headquarters
of the federal president and still is his second headquarters today.
Further Users´ Meetings 2005
Switzerland / Austria
10th Suisse & Austrian CADFEM Users´ Meeting
June 16th – 17th , 2005 in Zurich
www.cadfem.ch
Czech Republic / Slovakian Republic
13th ANSYS Users´ Meeting for CZ and SK
September 21st – 23rd , 2005 in Perov/CZ
www.svsfem.cz
Russia
Russian CADFEM Users´ Meeting 2005
April 21st – 22nd , 2005 in Moscow
www.cadfem.ru
REVIEW
22 nd CADFEM Users´ Meeting –
International Congress on FEM Technology
with ANSYS CFX & ICEM CFD Conference
Dresden, Germany,
10 th to 12 th November 2004
Fluid, Structure, Interaction
The very fi rst, joint annual Users’ Meeting of CADFEM
GmbH and ANSYS Germany GmbH was held from 10 th
to 12 th November, 2004. The conference motto, “Fluid
Meets Structure”, attracted 650 attendees from the
industry, as well as the sectors of research and teaching,
who met at the recently opened Dresden International
Conference Centre. Participants could choose from up
to 12 simultaneous lecture sessions dealing with a range
of different topics and simulation applications. Thirty-fi ve
companies presented their products and services in the
accompanying exhibition, sponsored by Sun, ANSYS Inc.,
Fujitsu-Siemens Computers, AMD, SGI, Autodesk, Moldfl
ow, and HP.
How to order?
The Conference
Proceedings
with more than 90%
of the lectures held
at the conference can
be purchased at a
price of EUR 90,–
+ VAT (if applicable)
and
delivery.
• Online: visit our shop at www.cadfem.de
• Fax: +49 (+)8092-7005-77 (Attn. Mrs. Wagner)
• E-Mail: iwagner@cadfem.de
CADFEM
7

8
CADFEM Nachrichten
NEWS
CADFEM übernimmt Patenschaft
für einen Studenten
Die CADFEM GmbH hat die Patenschaft für Herrn Gregor
Matz, einen zivilen Studenten des Studiengangs “Mathematical
Engineering“ im Fachbereich Elektrotechnik der Universität
der Bundeswehr München übernommen. CADFEM hat sich
verpfl ichtet, die Studiengebühren in Höhe von EUR 7.700,– pro
Jahr zu tragen.
Caelum XXen
CADFEM evaluiert zur Zeit ein neues Produkt zur Konstruktionsunterstützung,
dessen Fokus auf effi zientem Modellieren und
Datenaustausch liegt.
Caelum XXen von TOYOTA Caelum Inc. bietet folgende herausragende
Merkmale:
• Reibungslose, netzwerkbasierte Zusammenarbeit durch
Austausch von Modellkonzepten mit kleinen Datenmengen.
• Reduktion von Komplexität und Zeiten zur Umsetzung der Konstruktions-Idee
durch Funktionsorientiertes Modellieren.
• basiert auf verschiedenen Geometriekernen und bietet daher
umfassende Interoperabilität mit anderen CAD-Formaten.
Für nähere Informationen zu diesem Tool sowie zu
unseren Erfahrungen damit wenden Sie sich an Herrn
Christian Meyer, Tel. +49(0)80 92-70 05-25 oder E-Mail
cmeyer@cadfem.de.
CADFEM auf der BlechExpo
Die BlechExpo (ehemals Südblech) in Sinsheim gehört in
diesem Jahr zu den wichtigsten Branchentreffs in der Blechbearbeitung.
Über 500 Fachaussteller werden ihr Angebot
vom 1. bis 4. Juni 2005 präsentieren.
CADFEM zeigt Softwareprodukte und Know-how rund um die
Simulation von Umformprozessen mit den Schwerpunkten LS-
DYNA und DYNAFORM sowie dem kompletten Produktspektrum
zur Blechbauteilauslegung der Forming Technologies Inc.
(FTI). Sie fi nden CADFEM in Halle 5 an Stand 5301.
Mehr Informationen: www.blechexpo-messe.de
E-Mail zur Terminvereinbarung:
tmenke@cadfem.de
Anwenderberichte
CADFEM News
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Mit Fleiß ein Preis!
Fach- und Diplomarbeiten jetzt einreichen –
Prämierung durch CADFEM auf dem Users´ Meeting
in Bonn
Schüler und Studenten, die sich im Rahmen einer Fach- oder
Diplomarbeit mit einem interessanten technisch-wissenschaftlichen
Thema auseinandergesetzt haben, sind herzlich
eingeladen, ihre Arbeit bei CADFEM einzureichen. Denn
auch 2005 wird CADFEM jeweils eine Facharbeit mit EUR
250,– und eine Diplomarbeit mit EUR 500,– honorieren. Die
Preisverleihung fi ndet im Rahmen des 23. CADFEM Users‘
Meeting vom 9. bis 11. November 2005 in Bonn statt, zu
dem wir die Gewinner natürlich ebenfalls einladen.
Im vergangenen Jahr gingen die Preise an Herrn Jörg Abel
(Universität Stuttgart) für seine Diplomarbeit “Ermittlung
der kritischen Größe von Finite-Elemente-Modellen des trabekulären
Knochens“ und an Herrn Sebastian Rothbucher
(Jakob-Fugger-Gymnasium Augsburg) für seine Facharbeit
“Numerische Berechnung eines Fadenpendels mit Java“.
Arbeiten sollten bis 31. August 2005 an Herrn Dr.-Ing.
Armin Fritsch gesendet werden, postalisch zu CADFEM
nach Grafi ng oder per E-Mail an afritsch@cadfem.de.

ANSYS User Club e.V.
15. AUC Workshop am 22. und 23. April 2005
in Bad Neuenahr-Ahrweiler
Der ANSYS USER CLUB e.V. (AUC) trifft sich zum diesjährigen
Workshop am 22. und 23. April 2005 in Bad Neuenahr-Ahrweiler.
Eingeladen sind alle neugierigen Anwender von ANSYS, um
sich in informeller Runde weiterzubilden, auszutauschen und
Vorschläge zur Weiterentwicklung des Programms zu erarbeiten.
Für den Plenarvortrag “Virtual Reality als Werkzeug in
FEM-Projekten: Ein Erfahrungsbericht“ konnte Herr Bernd
Folkmer vom HSG-IMIT gewonnen werden. Des weiteren
wurden beim letzten Treffen in Dresden folgende Themenschwerpunkte
angedacht:
SAE World
Congress Detroit
11. – 14. April 2005 in Detroit
CADFEM und TechNet Alliance stellen aus!
Vom 11. bis 14. April
2005 hat CADFEM zum
ersten Mal einen Messeauftritt
in den USA:
Auf dem SAE World
Congress stellt CADFEM
am “German Pavilion“ (MACOMB hall, Standnummer
1641) neben seiner FEM-Expertise die Programme, die von
CADFEM bzw. Partnern entwickelt wurden, einem Fachpublikum
aus der internationalen Automobilindustrie vor.
Schwerpunkte sind:
• OptiSLang (Optimierung – vgl. Seite 36)
• Diffpack (Tool für hochspezifi sche Aufgaben – vgl. Seite 37)
• SST (Schweißprozesse – vgl. Seite 38)
• Virtual Paint Shop (Lackiersimulation – vgl. Seite 39)
Begleitet wird CADFEM von mehreren Partnern der TechNet
Alliance: Mindware (vgl. Seite 14), Anker – Zemer, EnginSoft
und FE-Design.
Mehr Informationen:
www.CAEworld.com . www.sae.org
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
• Bewertung von Ergebnissen
• FE-Idealisierung
• Kunststoff-Simulation
• Verbindungstechniken
• Kleben
• Schweißen
• Nieten
• Schrauben
• Wie lehrt man Workbench an Hochschulen?
Der AUC freut sich auf viele bekannte und neue Gesichter in
Bad Neuenahr!
Mehr Information zum Workshop und zum AUC:
www.auc-ev.de
Kontakt: Tom.tumbrink@t-online.de
CADFEM auf der Hannovermesse – Digital Factory
Zusammen mit den Partnern KISSSOFT AG und ITI GmbH ist CADFEM vom 11. bis 15. April 2005 auf der Hannovermesse
vertreten. Der große Gemeinschaftsstand steht unter dem Motto “Berechnen, Simulieren, Optimieren“
und befi ndet sich in der Teilmesse Digital Factory in Halle 16, Standnummer B22.
Mehr Informationen: www.berechnen-simulieren-optimieren.de . www.hannovermesse.de
5 th European
LS-DYNA Conference
25. – 26. Mai 2005 in Birmingham
Treffen Sie das CADFEM LS-DYNA Team
in Birmingham!
Am 25. und 26. Mai 2005 fi ndet im englischen
Birmingham zum fünften Mal die europäische LS-DYNA
Anwenderkonferenz statt. CADFEM ist vor Ort mit einem
großen Team dabei und unterstützt die Veranstaltung, die
vom englischen LS-DYNA Distributionspartner ARUP organisiert
wird, mit mehreren Fachvorträgen sowie einem großen
Ausstellungsstand. Darüber hinaus ist CADFEM Co-Organisator
und Hauptsponsor der Konferenz.
CADFEM wird in Birmingham die speziellen LS-DYNA-Kompetenzen
seines Teams (u.a. Sitzentwicklung, Composites,
Crash-Boxen, Umformung) vorstellen und den internationalen
Verbund mit Partnern in vielen europäischen Ländern sowie
das LS-DYNA Anwenderforum auf www.lsdyna-portal.com
hervorheben.
Mehr Informationen:
www.arup.com/dyna/conference
www.lsdyna-portal.com
Die Beteiligung von CADFEM an diesen beiden internationalen Großveranstaltungen ist der Grund für den
höheren Anteil an englischsprachigen Beiträgen in dieser Ausgabe des Infoplaners.
CADFEM News
9

10
Prüfung bestanden:
CADFEM nach DIN EN
ISO 9001 (2000) zertifi ziert
Seit Herbst 2004 haben wir es mit Brief und Siegel: Die
Geschäftsprozesse der CADFEM GmbH erfüllen die Qualitätsanforderungen
nach DIN EN ISO 9001 (2000) und wir dürfen
uns fortan ganz offi ziell als ein entsprechend zertifi ziertes
Unternehmen bezeichnen.
CAD und FEM
rücken ganz nahe
zusammen ...
... so nah, dass nicht einmal mehr ein Bindestrich dazwischen
passt.
Deshalb haben wir den Bindestrich nun aus unserem Firmennamen
entfernt und fi rmieren im Einklang mit den schon lange
zusammenhängend geschriebenen CADFEM´s aus dem Firmenlogo
und Domainnamen nun auch offi ziell als CADFEM GmbH
bzw. CADFEM AG.
CAD-FEM � CADFEM
CADFEM kommt nach Österreich!
Felix Austria !
Endlich ist es soweit: Per 1. Juni wird die CADFEM Austria
GmbH aus der Wiege gehoben. Zwar waren wir uns schon
lange bewusst, dass unsere nahezu 100 kommerziellen
österreichischen Kunden und viele Hochschulen eine direkte
Betreuung vor Ort verdienen. Aber Gut Ding will eben Weile
haben.
Am 1. Juni starten Ing. Wolfgang Artner und Dipl.-Ing. ETH
Marc Brandenberger in den neuen Büroräumen unweit des
Wiener Naschmarkts. Marc Brandenberger wird dazu von
Aadorf nach Wien übersiedeln und die Geschäftsleitung sowie
den Vertrieb der bekannten CADFEM Produktpalette übernehmen.
Wolfgang Artner, ein waschechter Österreicher, wird neu
zur CADFEM Familie stossen. Er arbeitet seit einiger Zeit mit
DesignSpace, ANSYS und RiFEST und bringt als konstruktionserfahrener
Entwickler viel neues Know-how mit in die Firma.
Wolfgang wird nach 3 Monaten Einarbeitung in der Schweiz
per 1. Juli die technischen Aufgaben innerhalb der CADFEM
Austria GmbH übernehmen, denn natürlich werden wir auch
in Österreich Schulungen und Consulting anbieten.
Anwenderberichte
CADFEM News
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Stellenportal für
Berechnungsingenieure auf
www.cadfem.de
Das neu gestaltete Internetangebot von CADFEM enthält nun
ein Portal, das CADFEM Kunden auch zur Ausschreibung von
Stellen für Berechnungsingenieure nutzen können. Zudem
haben Hochschulabgänger oder arbeitslose Ingenieure die
Möglichkeit, ihr Profi l in diesem Bereich zu hinterlegen und sich
auf diesem Wege bei potentiellen Arbeitgebern vorzustellen.
Mehr Information:
www.cadfem.de
E-Mail für Stellenprofi le oder -gesuche:
smueller@cadfem.de
Genauere Informationen zur CADFEM Austria GmbH erhalten
unsere österreichischen Kunden in den kommenden
Wochen sowie ausführlich im nächsten Infoplaner.
Fragen vorab können bereits jetzt an Marc Brandenberger
gerichtet werden, per E-Mail an marc.brandenberger@
cadfem.ch.
Achtung: Seminartipps für Österreich fi nden Sie auf den
Seiten der CADFEM AG, d.h. in diesem Infoplaner auf Seite
40 und online unter www.cadfem.ch.

“Optimaler“ Austausch zwischen Forschung
und Industrie
Weimarer Optimierungs-
und Stochastiktage 1.0
Am 2. und 3. Dezember 2004 wurde in Weimar
eine Veranstaltung ins Leben gerufen, die sich
zum Ziel gesetzt hat, den erfolgreichen Einsatz
von CAE-Methoden für Aufgabenstellungen
der multidisziplinären Optimierung und der
stochastischen Analyse in der virtuellen Produktentwicklung
zu fördern: Die Weimarer Optimierungs-
und Stochastiktage.
Unter der Schirmherrschaft der dynardo gmbh sowie der Bauhaus-Universität
Weimar streben die Weimarer Optimierungs-
und Stochastiktage einen Veranstaltungscharakter an, der den
ausgewogenen Austausch zwischen Wissenschaft und Industrieanwendung
mit einer Mischung aus Weiterbildung, Workshop
und Tagung sichert. Bei der “Erstaufl age“ fanden 40 Teilnehmer
aus Lehre, Forschung und Industrie gerade diese Mischung
attraktiv und nutzten beide Tage zur angeregten Fachdiskussion.
Methodischer Höhepunkt war ein Seminar über Grundlagen der
stochastischen Analyse von Professor Christian Bucher (Bauhaus-
Universität Weimar). In der Folge wurden die Teilnehmer mit Keynote-Vorträgen
der Professoren Klaus Schittkowski (Uni Bayreuth)
und Kai-Uwe Bletzinger (TU München) über Methoden der Optimierung
sowie von Professor Christian Bucher über die Methoden
der stochastischer Analyse und Optimierung sowie deren
Anwendungen in virtuellen CAE-Prozessketten eingestimmt.
Den Einführungsvorträgen folgten interessante Anwendervorträge
aus der Fahrzeug- und Fahrzeugkomponentenentwicklung
sowie der Werkzeug- und der Werkzeugmaschinenentwicklung.
Eindrucksvoll wurden die großen Design-Potenziale aufgezeigt,
die mittels Optimierung und stochastischer Analyse erschlossen
werden können. Die Vorstellung und Diskussion aktueller Entwicklungsprojekte
von dynardo und der Bauhaus-Universität
Weimar rundeten das Programm ab.
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Robustheitsbewertung im Blickpunkt
Fazit der zweitätigen Veranstaltung war, dass nach der Einführung
von Optimierung in die virtuellen Produktentwicklungsprozesse
die Robustheit der “optimierten“ Konstruktionen stärker in den
Blickpunkt rückt. Zur qualitativen und quantitativen Bewertung
der Robustheit werden stochastische Analysen zwingend notwendig.
Positiv ist, dass für Robustheitsbewertung bereits heute
erprobte Methoden und Softwaretools zur Verfügung stehen.
Für die Kombination von Optimierung und Robustheitsbewertung
(Robust Design) bzw. Zuverlässigkeitsanalyse (Design for Six
Sigma) existieren viel versprechende Methoden. Deren Eignung
und deren “Bezahlbarkeit“ (Anzahl notwendiger Solver-Runs)
sowie im Besonderen deren Zuverlässigkeit in der Prognose ist
allerdings a priori noch nicht gesichert. Für eine erfolgreiche
Einführung stochastischer Berechnungsmethoden in die bestehenden
Produktentwicklungsprozesse ist hier neben erheblicher
Rechenpower viel F&E-Aufwand, insbesondere hinsichtlich der
Integration, erforderlich. Andererseits war man sich einig, dass
eine Kombination von Optimierung und stochastischer Analyse
bei immer kürzeren Entwicklungszyklen zwingend notwendig ist
und hier großes Potenzial für Innovation und Wettbewerbsvorteil
erhofft wird. Mit Spannung verabredete man sich fürs nächste
Jahr, um Bilanz zu ziehen, welche Fortschritte erreicht werden
konnten.
Am Ende der zwei Tage waren Teilnehmer und Veranstalter hoch
zufrieden und freuen sich schon auf die kommenden Optimierungs-
und Stochastiktage 2.0, die in diesem Jahr am 1. und 2.
Dezember wiederum in Weimar stattfi nden werden. Bei der Auftaktveranstaltung
waren vor allem Entwickler und Anwender aus
dem SLang- bzw. OptiSLang-Umfeld dabei. Für 2005 sind die Veranstalter
optimistisch, einen wachsenden Anteil an Teilnehmern
mit generellem Interesse an der Thematik begrüßen zu dürfen.
Unterlagen
Die Tagungsunterlagen können unter www.dynardo.de
kostenfrei bezogen werden.
Termin 2005
Weimarer Optimierungs- und Stochastiktage 2.0
1. und 2. Dezember 2005 in Weimar
www.dynardo.de
Autor
Dr.-Ing. Johannes Will
dynardo gmbh / CADFEM GmbH
E-Mail: johannes.will@dynardo.de
CADFEM News
11

12
On the pulse of time
The European School of
CAE Technology
CADFEM initiates innovative master program
in cooperation with Fachhochschulen Landshut
and Ingolstadt (Universities of Applied Sciences)
The application of Computer Aided Engineering (CAE) requires
expert knowledge in both engineering and computational
methods. The rapid development of computer and software
technology means CAE specialists must continuously update
their knowledge in this area. In this rapidly expanding business,
the need for expert and interdisciplinary knowledge is pressing,
but sometimes diffi cult to achieve. In cooperation with the Bavarian
Fachhochschulen, Landshut and Ingolstadt (Universities of
Applied Sciences), CADFEM GmbH aims to meet this need with
expert education. In autumn 2005, the company will launch the
fi rst German master program in applied computational mechanics
as a part-time study course parallel to the job.
At present, it is only possible to follow German master programs
in the fi eld of numerical simulation (most of which are theoretically
oriented) while attending a full-time university course. However,
in CADFEM’s view, this does not entirely match the needs of
an industry which requires strong emphasis on application and the
effective solution of complex problems from its engineers. Praxis
shows that, on entering a company a freshman soon realizes his
or her lack of experience in the application of CAE tools, plus the
need to learn more about management issues and perhaps qua-
The Universities of Applied Sciences of the Bavarian cities of Ingolstadt and
Landshut are co-operating with ESoCAET.
Anwenderberichte
Education
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
lity assurance. Unwilling to leave business life for university, they
are potential candidates for the new master program which also
enables them to improve their career without having to attend
university full-time.
New master program to meet the demands of the industry
The “Master of Engineering in Applied Computational Mechanics“
is a joint venture organized by CADFEM GmbH and the
Bavarian Fachhochschulen Landshut and Ingolstadt (Universities
of Applied Sciences). CADFEM has contributed its in-depth experience
in CAE training and excellent contacts within the industry.
In cooperation with the universities, the company is responsible
for both marketing the Master and recruiting lecturers and students.
All parties are involved with the development of a curriculum
focused on the needs of industry, set to high international
standards. In conformity with the changes in German universities
under the infl uence of the Bologna process, the syllabus is organized
in modules, matched with an internationally approved credit
point system (ECTS) and will lead to a Master’s degree awarded
by the Landshut and Ingolstadt universities. With strong focus on
scientifi cally based applications, the curriculum offers an interdisciplinary
approach to CAE topics, and also takes management
issues and software skills into consideration. A variety of optional
subjects, taught on request, deal with the topical issues of Computer
Aided Engineering.
CADFEM received strong signals of approval from the industry
when it analyzed the demand for high-quality education within
the area of CAE. Comments ranged from a “well balanced selection
of topics” to “may encourage people to learn more about
CAE”.
Master course parallel to the job
The master program is currently being subjected to the offi cial
Master of Engineering
in Applied Computational Mechanics.
In short:
• Industry oriented
• Degree: Master of Engineering
• 2 years
• 3 semesters courses (held by renowned lecturers
from various universities and industries)
• E-Learning
• a six-month master thesis in industry
• English language
• Tuition fees (EUR 10.000,– per year)
• Advisory board with representatives from industry
and universities
• Accreditation planed
• Study program parallel to the job
University Partners
• Fachhochschule Ingolstadt (University of Applied Sciences)
• Fachhochschule Landshut (University of Applied Sciences)
Industry Partners
• CADFEM GmbH (Germany)
• EnginSoft (Italy)
• FIGES (Turkey)
• MESco (Poland)
• SVS FEM (Czech Republic)
• TCN (Italy)

approval procedure. Its fi rst course is expected to begin in autumn
2005 and will run for two years, including the time students have
to write their theses. During these two years, participants must
be present at university for 12 weeks (sometimes two connected
weeks at one time) and 14 week-ends (600 lecture hours). Additionally,
they will have to study large areas of the curriculum in
their own time. Attendance will take place at both universities.
Lectures are held by experienced academic staff of the Universities
of Applied Sciences and international CAE experts.
The master course is currently aimed at job beginners as well as
experienced professionals. Its target area is Europe, though non-
European students are also welcome to attend. A student’s company
may also be involved in the course by contributing projects
for participates to develop. A tuition fee will be charged. Lectures
will be in English – a basic German will be of use to students.
The European School of CAE Technology
Studies have been organized by the European School of CAE
Technologies (ESoCAET), set up in 2003 by CADFEM in order
to develop and offer high-quality education within the fi eld of
numerical simulation. ESoCAET is a division of CADFEM GmbH.
It is committed to providing educational offers focused on the
needs of the industry. Its future study programs combine engineering
with management skills, and prepare graduates for an
increasingly complex, rapidly developing market.
Study programs and contents will be developed in cooperation
with universities, and supervised by a quality management which
Overview of the Curriculum
• Mathematics
• Numerical Methods in Engineering
– Computational Methods and Algorithms
– Finite Element Method
• Solid Mechanics and Heat Transfer
– Continuum Mechanics
– Heat Transfer and Thermo Mechanics
• Fatigue and Fracture Mechanics
• Computational Dynamics
– Structural Dynamics
– Multi Body Systems
• Nonlinear Computational Mechanics
– Materials and Material Models
– Geometrical non-linear and Contact Analysis
• Basics in Multi-physics
– Computational Fluid Dynamics
– Mechatronics
• Advanced Simulation Techniques
(Seminar and selected topics)
– Basics in Modeling Techniques, Control Engineering,
Optimization, or Probabilistic Design
– Application of Crashworthiness & Occupant Safety,
Metal Forming, Casting Simulation, Injection Molding,
Acoustics
• Management Skills and Processes
– Project work and Presentation
– Project Management
• Management of Product Development and
Manufacturing Processes
– Quality Management
– Product Development and Manufacturing Processes
Images Courtesy of FH Landshut, FH Ingolstadt,
cities of Landshut and Ingolstadt.
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
includes the accreditation of programs at
a German accreditation agency. Supervised
by a Scientifi c and Industrial Advisory
Board, ESoCAET is able to react quickly to
changing market demands.
Backed by the European Community
ESoCAET is backed by the European
Union’s Leonardo da Vinci program. Granted
as a pilot project in 2004, it has received considerable funding
until 2006. The European Commission voted the scheme “to be
an innovative, original and daring project, on the pulse of time”.
The funding in the Leonardo da Vinci program underlines the
European dimension of ESoCAET and enables it to check market
conditions for its study programs in various European countries.
The Leonardo-Project has eight European partners: FIGES (Turkey),
SVS FEM (Czech Republic), MESco (Poland), TCN and EnginSoft
(both Italy), the Universities of Applied Sciences Landshut and
Ingolstadt (both Germany) and CADFEM GmbH (Germany).
Master program in applied computational mechanics allows
students to combine business life with the acquisition of additional
interdisciplinary CAE knowledge.
Further information and contacts
European School of CAE Technology
Division of CADFEM GmbH
Dr.-Ing. Günter Müller
Marktplatz 2 . 85567 Grafi ng b. München . Germany
Phone +49-(0)80 92 - 70 05 31
Fax +49-(0)80 92 - 70 05 57
E-Mail: gmueller@cadfem.de
www.cadfem.de
Fachhochschule Landshut
(University of Applied Sciences)
Am Lurzenhof 1 . 84036 Landshut . Germany
Prof. Dr.-Ing. Otto Huber
Phone +49-(0)871 - 50 66 55
E-Mail: otto.huber@fh-landshut.de
Fachhochschule Ingolstadt
(University of Applied Sciences)
P.O. Box 21 04 54 . 85049 Ingolstadt . Germany
Prof. Dr.-Ing. Rudolf Dallner
Phone +49-(0)841 - 934 82 39
E-Mail: rudolf.dallner@fh-ingolstadt.de
www.esocaet.com . info@esocaet.com
The ESoCAET is backed by
the European Union´s Leonardo
da Vinci program.
Education
13

14
TechNet Alliance Member from the U.S.
Mindware Engineering Inc.
Mindware provides comprehensive CFD and
CAE consulting services, mainly for clients
of the Automotive Industry. Advanced tools
combined with an experienced organization
and excellent customer relations can support
all fl ow modeling necessities.
Mindware is a member of Technology Network
Alliance AG.
Mindware is a high-end engineering service provider of CFD
and CAE services within the Automotive Industry. Mindware
has built a strong foundation on delivering quality products
and services that exceed our clients‘ expectations during the
past 15 years. This is evident by our recent award of ISO
9001:2000 certifi cation. Highlight of our experience in Automotive
Industry includes:
• Aero-Acoustics
• Aerodynamic
• Brake Cooling
• Climate Control
• Fans & turbines
• Hybrid vehicle systems
• Multimedia Thermal Cooling
• Power Generation
• Powertrain Applications
• Engine Simulation
• Intake & exhaust systems
• Torque converter
• Water jacket
• Pumps & valves
• Vehicle Thermal Management
In addition to supporting our clients with engineering services
we also develop, distribute and support a number of leading
engineering analysis tools. Our commitment to quality begins
with our people. We employ some of the brightest minds in
the industry. This commitment to our people coupled with
our dedication to customer satisfaction has lead to strong
support from most of the automotive OEMs and many within
the tier supplier community.
Anwenderberichte
Partner
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Mindware is globally positioned throughout the world in order
to provide local services to our global clients. With offi ces in
Europe (Stuttgart/Germany), United States (Detroit) and Asia
(Pune/India), we deliver the latest technology and computational
power to our clients‘ where they need it most.
For more information please visit www.mindwr.com
Mindware at the SAE in Detroit
From April 11 th to 14 th Mindware will exhibit at the SAE
World Congress in Detroit. As a partner of CADFEM and
member of TechNet Alliance, Mindware will be present at
the German Pavilion, MACOMB hall, booth number 1641.
Images courtesy of Ford Motor Co.

TechNet Alliance Member from Turkey
FIGES
FIGES, founded in 1990,
is the leading CAE company
in Turkey with the
main offi ce in Bursa,
and branch offi ces in Ankara and Istanbul.
The company is providing high quality fi nite
element software products and related engineering
services to research and product
development departments of industry companies.
In 2003, FIGES was declared as “Preferred
Analysis Supplier” by Fleetguard Inc.
(Cummins Group).
FIGES offers ANSYS Multiphysics, ANSYS CFX, ICEM CFD and
other complementary software products such as LS-DYNA,
RecurDyn, FEMFAT, DEFORM, TOSCA and modeFRONTIER.
In addition to fi nite element technology, FIGES is also dealing
with system simulation technology using Matlab&Simulink.
Systems comprise components or subsystems, which can be
treated using fi nite element techniques. System simulation
Engine Mount Optimization
Courtesy of Bayrak Plastik
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
enables us to encapsulate subsystems and treat them as
inseparable entities that can be incorporated in a hierarchical
fashion within the system itself, where Matlab&Simulink lets
you quickly create, model, and maintain a detailed block diagram
of your system using a comprehensive set of predefi ned
blocks. This approach considerably reduces development and
simulation time.
Training
Offering training classes on various levels and subjects to
increase user’s effi ciency is a major commitment of FIGES. To
increase the quality of our own and the customers’ staff, the
company has been organizing extensive training courses under
the title “Summer School for Advanced Engineering Techniques”
for selected young mechanical engineers, who have just
graduated from their universities. These courses are being held
since 1999 and their content consists theory, software training
and applications. The theoretical part covers FEA Fundamentals,
CFD, Multi-Body Simulation, Explicit Dynamics, Nonlinearities
in FEA, Experimental Modal Analysis and Optimization. The
theoretical part is being conducted in a close cooperation with
leading universities of Turkey.
FIGES is an active member of the project “European School
of Computer Aided Engineering Technology” (ESoCAET, see
page 12) which is a master program backed by Leonardo da
Vinci program of EU and addressing primarily CAE engineers
working in the industry.
For more information please visit www.fi ges.com.tr.
FIGES´ areas of expertise
• Structural Mechanics
• Multi-Body Simulation
• Computational Fluid
Dynamics
• Heat Transfer
• Metal Forming
Simulation
• Fatigue and Fracture
Mechanics
• Optimization
• System Modeling and
Control
Partner
15

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SOFTWARELÖSUNGEN VON CADFEM
Anwendungsübergreifende Simulationslösungen – General Purpose Programs
Anwendungen Programm und Entwickler
High-End Komplettlösungen für
• Lineare Statik / Dynamik • Strömung, FSI • Multiphysik
• Nichtlineare Statik / Dynamik • Temperaturfelder • Akustik
• Robustheit / Optimierung • Emag • Kontakt
• Implizite und explizite Solver • Piezo • Fatigue
Komplettlösung für die konstruktionsbegleitende Berechnung von
• Statik • Eigenfrequenzen
• Dynamik • Schwingungen
• Temperaturfelder • Optimierung
High-End Komplettlösung für
• Crash • Insassensicherheit • ALE
• Impakt • Fußgängerschutz • FSI
• Umformung • Biomechanik • Explosion
eCADFEM: Berechnungssoftware On Demand
eCADFEM ist ein Service der CADFEM GmbH, der bedarfsgerecht
und mit sekundengenauer Abrechnung – und daher
besonders wirtschaftlich – die Nutzung weltweit führender
Simulationsprogramme ermöglicht. Über das Internet
Lösungen für die Strömungssimulation – Computational Fluid Dynamics
Anwendung Programm Entwickler
Komplettlösung für CFD ANSYS CFX
Pre- und Postprocessoren für CFD ANSYS ICEM CFD
CAD2Mesh
CFX Mesh
Hexaedermesher für CFD, Strukturmechanik ANSYS ICEM Hexa
und Elektromagnetik
Ihr Ansprechpartner: Dr.-Ing. Volker Bäumer, Tel.: +49(0)80 92-70 05-51, E-Mail: vbaeumer@cadfem.de
Lösungen für die Umformsimulation – Metalforming
Anwendung Programm Entwickler
Blechumformung und leistungsstarker DYNAFORM und LS-DYNA
Automesher für Werkzeugvernetzung
One-Step-Solver zur Bewertung der Umformbarkeit
von Blechbauteilen
www.eta.com www.lstc.com
• allgemein (CAD unabhängig)
FASTFORM
• integrierte Version für CATIA
CATFORM
Optimierung von Materialkosten bei Blech- COST OPTIMIZER
bauteilen
Berechnung komplexer Platinenzuschnitte
www.forming.com
• allgemein (CAD unabhängig)
FASTBLANK
Anwenderportal auf
• integrierte Version für SolidWorks BLANKWORKS
www.cadfem.de
Optimale Schachtelung von Platinen BLANKNEST
Ihr Ansprechpartner: Tobias Menke, Tel.: +49(0)5136-880 92-20, E-Mail: tmenke@cadfem.de
ANSYS DesignSpace
www.designspace.com
LS-DYNA
Ihr Ansprechpartner: Dr.-Ing. Jürgen Vogt, Tel.: +49(0)80 92-70 05-19, E-Mail: jvogt@cadfem.de
www.lsdyna-portal.com . www.lstc.com
Mehr zu ANSYS und ANSYS DesignSpace erfahren Sie auf den Seiten 18 ff., zu LS-DYNA auf den Seiten 30 ff.
Anwenderberichte
Software
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
www.ansys.com
auch verfügbar auf www.eCADFEM.com
als ANSYS/LS-DYNA verfügbar auf www.eCADFEM.com
bietet eCADFEM unmittelbaren Zugriff auf ANSYS und weitere
FEM-Lösungen und gewährleistet dabei dem Anwender
ein Höchstmaß an Flexibilität und Kostenkontrolle.
www.eCADFEM.com
www.ansys.com
auch verfügbar auf www.eCADFEM.com

Lösungen für die Betriebsfestigkeitsanalyse – Fatigue Analysis
Anwendung Programm Entwickler
Betriebsfestigkeitsanalyse allgemein LMS FALANCS www.lmsintl.com
auch verfügbar auf www.eCADFEM.com
Bewertung von FEM-Ergebnissen
nach FKM-Richtlinie
Statistische Auswertung
von Schwingversuchen
RiFEST IMA Dresden www.ima-dresden.de
SAFD
RWTH Aachen
Inst. für Werkstoffkunde www.iwk.rwth-aachen.de
Betriebsfestigkeitsanalyse allgemein ANSYS Fatigue Modul www.ansys.com
Ihr Ansprechpartner: Klemens Rother, Tel.: +49(0)80 92-70 05-16, E-Mail: krother@cadfem.de
Optimierungsstrategien – Numerical Optimization
Anwendung Programm Entwickler
Multidisziplinäre Optimierung
OptiSLang
und Robustheitsbewertung
www.dynardo.de
Freiformoptimierung von
FF-Shop
Schalenstrukturen
Schalendickenoptimierung POPT
www.inutech.de
Parameterfreie Topologie-, Form-
TOSCA www.fe-design.de
und Sicken-Optimierung
auch verfügbar auf www.eCADFEM.com
Parametrische Optimierung
DesignXplorer
und Robustheitsbewertung
www.ansys.com
Successive Response Surface Method LS-OPT
www.lstc.com
Ihr Ansprechpartner: Rainer Rauch, Tel.: +49(0)711-990 745-22, E-Mail: rrauch@cadfem.de
Material – Material
Anwendung Programm Entwickler
Werkstoffdesign Palmyra www.matsim.ch
auch verfügbar auf www.eCADFEM.com
Analyse von Faserverbundstoffen ESAComp
www.componeering.com
Diese Produkte werden in Partnerschaft mit der PlastSim GmbH bzw. über die CADFEM AG (ESAComp) vertrieben und unterstützt.
Ihr Ansprechpartner für Palmyra: Joscha Sehnert, Tel.: +49(0)80 92-7005-96, E-Mail: joscha.sehnert@plastsim.com
Ihr Ansprechpartner für ESAComp: CADFEM AG, Markus Dutly, Tel. +4 (0)52-368 01-01, E-Mail: markus.dutly@cadfem.ch
Akustik – Acoustics
Anwendung Programm Entwickler
Akustiksimulation
allgemein
Körperschallbewertung schwingender
Strukturen
LMS
SYSNOISE
SBSound CADFEM
Ihr Ansprechpartner: Dr.-Ing. Marold Moosrainer, Tel.: +49(0)80 92-7005-45, E-Mail: mmoosrainer@cadfem.de
Kunststoff – Plastics
Anwendung Programm Entwickler
Spritzgießen Moldfl ow
Blasformen B-SIM
Thermoformen T-SIM
Extrusion Flow2000
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Diese Produkte werden in Partnerschaft mit der PlastSim GmbH vertrieben und unterstützt.
Ihr Ansprechpartner: Joscha Sehnert, Tel.: +49(0)80 92-7005-96, E-Mail: joscha.sehnert@plastsim.com
www.lmsintl.com
auch verfügbar auf www.eCADFEM.com
www.moldfl ow.com
www.accuform.com
www.compuplast.com
Software
17

18
Die ganze Welt der
Simulation
Strukturmechanik –
Strömungsmechanik –
Elektromagnetik –
Multiphysik
Der Name ANSYS steht für das
kompletteste Angebot an High-End
FEM-Simulationstechnologie auf
dem Markt, genutzt von der größten
FEM-Anwender-Community
weltweit. Die ANSYS Softwarepakete
decken branchenübergreifend
einen Großteil der heute möglichen
FEM-basierten Simulationsanwendungen
in der Produktentwicklung ab.
ANSYS Produkte sind keine Insellösungen, sondern aufgrund
enger Kooperationen mit den führenden Anbietern von CAD-
Systemen und ergänzender C-Technologien perfekt in den
Entwicklungsprozess integrierbar. ANSYS betrachtet Simulation
nicht als starres Glied am Ende der Entwicklungskette, sondern
als Werkzeug, dessen Vorteile in praktisch allen Phasen genutzt
werden können. Mit der Benutzerumgebung Workbench ist
das Programmpaket ANSYS skalierbar und kann besonders
effi zient an unterschiedliche Anforderungen der Anwender
angepasst werden.
Strömung mit CFX
Mit ANSYS CFX enthält die ANSYS Produktpalette nun einen
der leistungsfähigsten CFD-Codes für die Strömungssimulation.
Erhältlich ist ANSYS CFX als Standalone-Produkt und als integrierte,
für gekoppelte Fluid-Struktur-Berechnungen geradezu
prädestinierte Lösung, wobei darin auch elektromagnetische
und Temperaturfeld-Effekte einbezogen werden können.
ANSYS DesignSpace
Speziell für Anwender aus der 3D-Konstruktion wurde das
Programm ANSYS DesignSpace entwickelt. Direkt angebunden
an die führenden CAD-Programme ermöglicht
ANSYS DesignSpace erfahrungsgemäß bereits nach 1 bis
2 Tagen Einarbeitung einen effi zienten, konstruktionsbegleitenden
Einsatz.
Anwenderberichte
Software
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
ANSYS CAE Software im Überblick
Mit ANSYS CAE Software werden verschiedenste Einsatzgebiete
der FEM abgedeckt: Statik/Dynamik (linear und
nichtlinear), Temperaturfelder, Elektromagnetische
Felder, Hochfrequenzen, Piezoelektrik, Strömung, Akustik
– sowohl einzeln als auch gekoppelt (Multiphysik).
Praktisch durchgehend hat der Anwender dazu neben der
klassischen Programmoberfl äche die ANSYS Workbench
zur Verfügung. Workbench ist der erste Vertreter einer neuen
Generation von Entwicklungsumgebungen und setzt Maßstäbe
hinsichtlich
• Automatisierung von Berechnungsschritten (Vernetzung,
Kontaktdefi nition, Berichterstellung ...)
• CAD-Integration
• Rechenperformance und Ergebnisqualität
• Integration anderer Berechnungsprogramme und -disziplinen
(z.B. MKS, als Beta-Feature in 9.0 kostenfrei
verfügbar)
• Fatigue
• Robust Design (vgl. Seite 22)
Ein echter Wettbewerbsvorteil für ANSYS – und von
ANSYS. Und damit auch für die vielen
neuen Kunden, die
sich in Benchmarkprojekten
für ANSYS entschieden
haben.
Ausschlag gebend
Wassermantelgekühlter
Abgassammler eines Gasmotors.
Mit freundlicher Genehmigung
der GE Jenbacher GmbH & Co OHG
dafür waren,
neben den genannten
signifi kanten
Vorteilen der Workbench
Benutzerumgebung, die gegenüber Wettbewerbssystemen
wesentlich schnellere Verfügbarkeit von Berechnungsergebnissen
bei höchster Ergebnisqualität.
Der Vertrieb von ANSYS inklusive sämtlicher begleitender
Serviceleistungen erfolgt in Deutschland, Österreich und
der Schweiz seit fast 20 Jahren über die CADFEM GmbH
bzw. CADFEM AG. Eingehende Beratung bei Einstieg
und Ausbau der Software gehören hier genauso dazu
wie ein gesicherter und schneller Hotline-Support und
ein umfassendes Schulungsprogramm für Einsteiger und
Fortgeschrittene.
Ihre Ansprechpartner für ANSYS:
Vertrieb
Dr.-Ing. Jürgen Vogt
Tel. +49(0)80 92-70 05-19, E-Mail: jvogt@cadfem.de
Support
Jens Otto
Tel. +49(0)80 92-70 05-17, E-Mail: jotto@cadfem.de
Schulungsberatung
Dr.-Ing. Volker Bäumer
Tel. +49(0)80 92-70 05-51, E-Mail: vbaeumer@cadfem.de

FEM als roter Faden in der
Produktentwicklung
Finite Element Berechnungen werden künftig
immer stärker in den gesamten Entwicklungsprozess
integriert. Beim Weltmarktführer für
Textilmaschinen ist die Zukunft schon Realität.
Barmag mit Sitz in Remscheid ist als Zweigniederlassung der
Saurer GmbH & Co. KG Teil der Saurer Gruppe, die ihrerseits
als weltweiter Marktführer für Full Service Lösungen im Textilmaschinenbau
gilt. Im Remscheider Technikum, dem größten
seiner Art, entwickelt und produziert Barmag Spinnereianlagen,
Texturiermaschinen sowie eine Vielzahl an komplexen Maschinenkomponenten
für die Chemiefaserindustrie. Eine hochmoderne
Entwicklungsumgebung ist die Basis für die überragende
Innovationskraft des Unternehmens und damit ein wichtiger
Faktor für seine Dominanz in einzelnen Segmenten, in denen
Barmag Marktanteile von bis zu 40% hält.
1.050 Mitarbeiter sind bei Barmag am Standort Remscheid
beschäftigt, davon gehören etwa 70 Personen dem Entwicklungsbereich
der Business Unit Spinnmaschinen an. SolidWorks
als konzernweiter CAD-Standard in der Saurer Gruppe ist
auch bei Barmag die Entwicklungsplattform. Zudem spielen
bei Barmag Applikationen für Berechnung und Simulation
bereits seit vielen Jahren eine wichtige Rolle. Grund: Die Entwicklung
von Produkten mit kleinen Stückzahlen, die zudem
oft den kundenspezifi schen Vorgaben entsprechend angepasst
werden müssen, setzt ein Höchstmaß an Flexibilität und Reaktionsschnelligkeit
voraus. Eine traditionelle Vorgehensweise auf
der Basis vieler Prototypentests kann dieses nicht mit einem
akzeptablen Zeit- und Kostenaufwand bieten. Dazu kommt
ein immenser Wettbewerbsdruck, vor allem aus Fernost, dem
Barmag am wirkungsvollsten durch Ausbau der Innovationsführerschaft
begegnen kann. Gerade bei Produktgruppen, die im
Produktlebenszyklus bereits weit fortgeschritten sind und deren
Weiterentwicklungen hauptsächlich in den Details stattfi nden,
sind die Werkzeuge der Simulation ein wichtiger Faktor.
Kapazitätsengpässe der zwei ANSYS Mechanical Lizenzen
werden über den On-Demand-Service eCADFEM ausgeglichen,
über den auf Mietbasis eine weitere, ausschließlich
nach Nutzungszeit berechnete Lizenz gezogen werden kann.
Eine Abteilung “Technical Calculation“ mit drei ausschließlich für
Berechnung und Simulation zuständigen Mitarbeitern, als Stabsstelle
unmittelbar der Bereichsleitung unterstellt, ist daher fester
Teil der Business Unit Spinnmaschinen. Seit Anfang der 90er Jahre
setzt Barmag hier neben Tools zur Bewegungssimulation und
mathematischen Auslegung mit ANSYS eine sehr vielseitige und
technologisch führende Lösung für die Finite Element Berechnung
ein. Da es trotz zwei fester ANSYS Mechanical Lizenzen
(und einer weiteren Pre/Post-Lizenz) gelegentlich zu Kapazitätsengpässen
kommt, hält Barmag zusätzlich ein Stundenkontin-
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Bild 1: Luftaufnahme Barmag-Firmengelände Remscheid
gent über den On-Demand-Service eCADFEM. Bei Bedarf kann
hier auf Mietbasis über Internet eine weitere, ausschließlich nach
Nutzungszeit berechnete Lizenz gezogen werden.
Die wichtigsten Anwendungsfelder von ANSYS bei Barmag liegen
in den Bereichen Maschinen-/Rotordynamik, lineare und nichtlineare
Steifi gkeits- und Verformungsberechnungen (einschließlich
Kontaktprobleme, Schraubverbindungen und nichtlinearen Materialien),
Traglastberechnungen, zyklische Festigkeitsnachweise
sowie, in geringerem Umfang, Temperaturfeldberechnungen.
ANSYS Workbench
Seit dem Jahr 2003 verfügt das Programmpaket ANSYS
neben der klassischen Benutzeroberfl äche über das sogenannte
Workbench-Interface, dessen intuitives Handling und
dessen hoher Automatisierungsgrad wenn immer möglich
auch bei den Berechnungsspezialisten von Barmag zum Einsatz
kommt. Besonders positiv werden von den Anwendern
die schnelle Modellgenerierung und das problemlose Einlesen
von CAD-Modellen über die – im Falle von Barmag – Parasolid-Schnittstelle
bewertet. Unter anderem werden z.B. nahezu
alle tragenden oder durch Fliehkraft hoch belasteten Bauteile
heute vor der Serienfreigabe berechnet. Insbesondere hoch
beanspruchte Schraubenverbindungen gehören zu den
Standardberechnungen, die in der Workbench-Umgebung
sehr komfortabel durchführbar sind. Auch die verlustfreie
Übergabe eines Modells in die klassische ANSYS Umgebung,
in der dann weitergehende komplexe Berechnungen angegangen
werden können, wird hervorgehoben. Workbench
eignet sich für schnelle Prinzipstudien. Die kurzen Antwort-
Bild 2: Die CAx-Prozesskette am Beispiel eines Gussgehäuses
ANSYS Anwenderbericht
19

20
zeiten und aussagekräftigen Ergebnisdarstellungen, die diese
Umgebung ermöglicht, steigern nicht nur die Akzeptanz
der Dienste der Berechnungsabteilung bei Konstrukteuren,
sondern fi nden mittlerweile sogar bei Fachdiskussionen mit
Produktmanagern und anderen nicht unmittelbar in den
technischen Entwicklungsprozess involvierten Mitarbeitern
Verwendung.
Nahm vor wenigen Jahren die Übertragung eines großen
Modells von CAD nach FEM noch etwa 4 Mannwochen
in Anspruch, ist dies im Zusammenspiel von SolidWorks
und ANSYS Workbench – einschließlich Vernetzung – in
der selben Qualität in einer einzigen Stunde (!) möglich.
Die CAx-Prozesskette am Beispiel der Steifi gkeitsberechnung
eines Gussteils
Bild 2 auf Seite 19 zeigt die CAx-Prozesskette anhand der
Steifi gkeitsoptimierung eines Gussgehäuses. Der in Solid-
Works gezeichnete Entwurf wird nach ANSYS übertragen,
was zugleich ein Paradebeispiel dafür ist, wie Entwicklungszeiten
durch die in ANSYS Workbench verfügbaren Technologien
dramatisch verkürzt werden können: Nahm vor
wenigen Jahren die Übertragung eines solchen Modells von
CAD in ANSYS und andere Berechnungsprogramme noch
etwa 4 Mannwochen in Anspruch (2D-MEDUSA �� reales
3D-Holzmodell � ANSYS-Flächenmodell), ist dies in ANSYS
Workbench – einschließlich Vernetzung – in der selben Qualität
in einer einzigen Stunde (!) möglich (SolidWorks � Workbench).
Auf dem Wege der Simulation konnte schließlich, bei
geringerer Baugröße und nur unwesentlich größerer Masse,
eine nahezu verdoppelte Steifi gkeit für die relevanten Lastfälle
erzielt werden. Die Validierung des Modells am realen
Prototypen erfolgte durch Messung auf einer 3D-Messmaschine
mit dem Ergebnis, dass bereits der erste Abguss Serienstatus
hatte und bis zum heutigen Tag nahezu unverändert
im Einsatz ist.
Erweitertes Nutzungskonzept der Berechnung
Mit dem Aufkommen konstruktionsnaher Programme vor
rund 5 Jahren wurde der Einsatz von Berechnungsanwendungen
durch die Anschaffung von Float-Lizenzen der Software
ANSYS DesignSpace auf die Konstruktionsabteilungen sinnvoll
erweitert.
Ziel der Einführung von ANSYS DesignSpace war, die Berechnungsabteilung
zu entlasten, indem einfache und wiederkeh-
Bild 3: Optimierung eines Düsenpakets mit ANSYS DesignSpace
Anwenderberichte
ANSYS Anwenderbericht
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Bild 4 und 5: komplette
Anlage mit Spulköpfen der
ACW-Baureihe und der
Baureihe ACW6T1200 als
8-fach Spulkopf
rende Berechnungsaufgaben in die Konstruktion verlagert
wurden. Mittlerweile kommt der Anwendung eine weitere
wichtige Funktion zu, das sogenannte “Frontloading“:
Simulation in frühesten Entwicklungsstadien unterstützt das
Verständnis des CAD-Anwenders für “sein“ Bauteil und eine
zielgerichtete Entwicklung der Produkte. Im Idealfall spiegelt
sich dies in optimierten und schneller entwickelten Produkten
wider.
Mit ANSYS Workbench hat sich nicht nur das Aufgabenfeld
der Konstrukteure erweitert. Auch die Funktion der
Mitarbeiter der Berechnungsabteilung hat sich verändert.
Hatten sie sich früher als nachgeschalteter interner Dienstleister
vorzugsweise mit der Nachrechnung von Bauteilen
zu beschäftigen, sind sie seit der Einführung von ANSYS
Workbench/DesignSpace unmittelbar in den Entwicklungsprozess
eingebunden. Die Berechnungsabteilung agiert heute
abteilungsübergreifend zwischen Konstruktion, Versuch und
Messtechnik und kann durch sehr frühe Machbarkeitsstudien
anhand virtueller Prototypen neben Optimierung vorhandener
Produkte auch proaktiv Impulse für neue Ansätze geben.
Verstärkt wird dieser Trend zur Integration der FEM-Berechnung
durch ihre enge Anbindung an das CAD-Modell und
den drastisch verkürzten Zeitaufwand für die Geometrieaufbereitung,
die schnelle Reaktionszeiten auf Berechnungsanfragen
anderer Abteilungen möglich macht.
Ein weiterer Bereich im Aufgabenspektrum der Berechnungsabteilung
ist nun auch die Betreuung der mit Simulationsaufgaben
betrauten Mitarbeiter aus der Konstruktion. Dazu gehören
Schulungsleistungen, Beratung zur Vorgehensweise und Support
bei Problemen. Aufgrund der identischen Datenbasis
von ANSYS DesignSpace, ANSYS Workbench und den ANSYS
Mechanical Paketen der spezialisierten Berechner ist eine
Modellübergabe und Weiterbearbeitung jederzeit möglich.
Beispiel: Optimierung mit ANSYS DesignSpace
Als Beispiel für den Einsatz der Berechnung im Konstruktionsumfeld,
vom 3D-CAD Anwender in dessen gewohnter
Umgebung, wird die Optimierung eines selbstdichtenden
Düsenpakets skizziert. In einem solchen Düsenpaket wird die
fl üssige Kunststoffschmelze verteilt, gefi ltert und durch sehr
fein gelochte Platten zu den Einzelfi lamenten versponnen, die
– abgekühlt – zusammen den späteren Faden ergeben. Die
Berechnungsabteilung stand dem Konstrukteur nur beratend
zur Seite, als dieser selbständig eine komplette Baureihe auf

die einzuhaltenden Flächenpressungen (Metalldichtungen),
zulässigen Verformungen, optimalen Wandstärken und Plattendicken
optimiert hat.
ANSYS, Workbench, DesignSpace und SolidWorks bilden
in Verbindung mit CADFEM ein komplettes Paket, um
den Prozess der Integration von Berechnung und Simulation
in die kürzer werdenden Entwicklungszyklen voranzutreiben.
Jochen Adler, Mitarbeiter der Berechnung Barmag
Zusammenfassung
Die beschriebenen Lösungen
von ANSYS bilden nach Ansicht
von Herrn Jochen Adler, bei
Barmag verantwortlich für die
ANSYS-Entwicklungsumgebung,
in Verbindung mit den
ergänzenden Dienstleistungen
der CADFEM GmbH, die von
eCADFEM, Beratung und
Schulung über Anwendersupport
und Weiterbildungsmöglichkeiten
wie Technologietage
oder das CADFEM Users´
Meeting reichen, ein komplettes
Berechnungspaket.
Insbesondere eignen sich die
zur Verfügung stehenden
Lösungen und die allgemeine
Strategie des Herstellers, den
Prozess der Integration von
Berechnung und Simulation in
die immer kürzer werdenden
Entwicklungszyklen voranzutreiben.
Die Saurer Group
Der Saurer Textilkonzern ist weltweit führender Hersteller
von technologisch ausgereiften Systemen zum Spinnen,
Zwirnen, Sticken und zur Texturierung. Das Logo der Saurer-
Group vereint acht Markennamen: Allma, Barmag, Melco,
Neumag, Texparts, Schlafhorst, Volkmann und Zinser. Die
Produkte und Dienstleistungen all dieser Unternehmen
spielen eine Schlüsselrolle beim Wertschöpfungsprozess in
der Textilindustrie. Das hohe Niveau an technischer Kompetenz
im Bereich Textilmaschinen wird mit bemerkenswerter
Kundenorientierung gekoppelt: Damit entstehen Lösungen,
die den Saurer-Kunden überall auf der Welt beträchtliche
Vorteile in deren schwierigen Wettbewerbsumfeldern
bieten.
Barmag, eine Zweigniederlassung der Saurer GmbH &
Co. KG mit 1.050 Mitarbeitern am Standort Remscheid,
wurde 1922 als Barmag AG gegründet und ist der Weltmarktführer
im Bereich Spinnanlagen für Nylon, Polyester
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Trotz anfänglicher Akzeptanzprobleme, die eine Veränderung
der Entwicklungsarbeit zwangsläufi g mit sich bringt,
etwa bei der Einführung der konstruktionsbegleitenden
Berechnung, gilt der Einsatz von Berechnungs- und Simulationswerkzeugen
bei Barmag inzwischen als fester Bestandteil
bei der Lösungsfi ndung. Im Falle Barmag führt der konsequente
und durchgängige Einsatz in der Entwicklung – vom
einfachen Prinzipmodell bis zur komplexen Betriebsfestigkeitsuntersuchung
– vielfach zu kürzeren Entwicklungszeiten,
weniger Prototypen und letztlich zu Vorteilen im
Wettbewerb.
Bild 6: Screenshot einer Workbench-Berechnung: Vergleichsspannung in einem Spulkopf-Traggestell;
Projekt in Zusammenarbeit mit Herrn Dr.-Ing. Heiko Schüler, CADFEM Chemnitz
und Polypropylen sowie Texturiermaschinen. Zu den Kernkompetenzen
gehören neben Spinnerei- und Texturieranlagen
die Fertigung der zugehörigen Komponenten wie
Spulköpfe, Pumpen und Galetten. Im Barmag-Technikum,
dem weltgrößten seiner Art, werden innovative und technologisch
führende Produkte für morgen entwickelt. Ein
umfassender After Sales Service rundet das Produktprogramm
ab.
Die Hauptmärkte für Barmag sind Asien und hier insbesondere
China und Taiwan sowie der Nahe und Mittlere Osten
und Europa. Entsprechend ist das Unternehmen im Netzwerk
der Saurer Gruppe mit weltweit 7.500 Mitarbeitern in 120
Ländern mit Produktions-, Vertriebs- und Serviceorganisationen
präsent.
Internet: www.saurer.com, www.barmag.com
Kontakt: info@barmag.de
ANSYS Anwenderbericht
21

22
Wie tolerant ist Ihr Produkt?
ANSYS DesignXplorer: Erhöhung der Produktqualität
und Produktsicherheit durch Robust
Design Optimization.
Alle Parameter, die auf ein Bauteil einwirken,
unterliegen einer Streuung. Hier stoßen klassische,
deterministische Optimierungsansätze oft
an ihre Grenzen. Stochastische Methoden wie
sie der ANSYS DesignXplorer bietet, berücksichtigen
dagegen Toleranzen.
Änderungen im virtuellen Entwicklungsprozess
Der virtuelle Entwicklungsprozess hat sich in den letzten zehn
Jahren entscheidend verändert. Die Produktzyklen sind häufi g
nur noch auf wenige Monate beschränkt. Außerdem müssen die
zu entwickelnden Produkte immer mehr an die Kundenwünsche
angepasst werden. Darüber hinaus muss die Produktentwicklung
in immer kürzerer Zeit und mit “built-in-quality“ und “built-inreliability“
erfolgen.
Deterministische Optimierung
Die multidisziplinären Optimierung besitzt eine große Bedeutung
im virtuellen Entwicklungsprozess zur Verbesserung der
Design-Eigenschaften und zur Reduzierung der Herstellungskosten.
Die Anwendung der deterministischen Optimierung
kann aber unter Umständen zu nicht-robusten Designs führen,
da die im Allgemeinen immer auftretenden Streuungen von
Eingangsgrößen nicht berücksichtigt werden können. Darüber
hinaus führt häufi g eine deterministische Optimierung an die
Grenzen der Design-Parameter, so dass kein oder nur ein sehr
kleiner Toleranzbereich gegenüber den Streuungen im Design,
in der Herstellung und in der Nutzung vorhanden ist.
Design for Six Sigma
Das Six-Sigma-Konzept charakterisiert eine Businessstrategie,
die Entwicklungskosten sparen und gleichzeitig Produktqualität
erhöhen möchte. Infolge der erfolgreichen Einführung des
Six-Sigma-Konzeptes bei Motorola Ende der 80er Jahre mit
insgesamt über $15 Mrd. (Quelle: www.isixsigma.com/library/
content/c020729a.asp) Einsparungen, führten weltweit hunderte
Firmen dieses Konzept ein. Design for Six Sigma (DFSS) ist ein
Konzept, in dem Qualität und Zuverlässigkeit explizite Ziele im
Optimierungsprozess sind. Für die Bewertung der Zuverlässigkeit
werden stochastische Methoden notwendig. Deshalb spricht man
dann auch von stochastischer Design-Optimierung.
Anwenderberichte
Software
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Bild 1: Normalverteilung mit
2-Sigma- und 6-Sigma-Level und
Abgrenzung zwischen robusten
Design (RD) und zuverlässigen
Design (ZD) in Abhängigkeit eines
gewählten Versagenszustandes g(X),
z. B. eine nicht zu überschreitende
Spannung oder Verformung. Die
Ausfallwahrscheinlichkeit P(f) gibt
die Wahrscheinlichkeit an, dass ein
Design die defi nierten Versagenskriterien
nicht erfüllt.
Stochastische Design-Optimierung
In der stochastischen Design-Optimierung werden die Streuungen
der Design-Parameter und eventuell zusätzlicher
stochastischer Parameter (d.h. streuende Einfl ussgrößen,
die keine Optimierungsparameter sind) berücksichtigt. Das
betrachtete Wahrscheinlichkeitsniveau reicht dabei vom 1- bis
2-Sigma-Level bis hin zum 6-Sigma-Level. Dabei bezeichnet
“Sigma“ die Standardabweichung. Für eine Standard-Normalverteilung
(Bild 1) ergeben sich in Abhängigkeit des jeweiligen
Sigma-Levels die zugehörigen Ausfallwahrscheinlichkeiten im
Bild 2. In Abhängigkeit der Sigma-Level ist es innerhalb der
stochastischen Optimierung sinnvoll, zwischen der robusten
Optimierung und der zuverlässigkeitsorientierten Optimierung
zu unterscheiden.
Robust Design Optimization
Die optimierten Designs im Sigma-Level ±2 werden als
robuste Designs (RD) charakterisiert. Diese optimierten Designs
weisen eine geringe Streuung der Antwortgrößen, z. B. Spannungen,
Verformungen oder auch Lebensdauerkennwerte,
usw. um die Mittelwerte auf. Ziel der Methoden der robusten
Optimierung ist folgerichtig das Auffi nden eines Designs mit
möglichst geringer Streuung wichtiger Modellantworten oder
mathematisch gesehen die Minimierung der Varianz wichtiger
Modellantworten. Robust Design Optimization lässt dabei typischerweise
Aussagen über Ereignisse im ± 2 Sigma-Level zu.
Reliability-based Optimization
In der zuverlässigkeitsorientierten Optimierung wird das
Optimierungsproblem durch zusätzliche stochastische Nebenbedingungen
erweitert, z. B. sollen vorgegebene Ausfallwahrscheinlichkeiten
nicht überschritten werden können (Bild 1).
Oder es wird die Ausfallwahrscheinlichkeit selbst in die Zielfunktion
integriert. Abhängig von den verwendeten stochastischen
Methoden können hierbei auch Ereignisse mit kleinen
Wahrscheinlichkeiten (> 2 Sigma-Level) abgesichert werden.
Die Bestimmung der Ausfallwahrscheinlichkeit für ein Sigma-
Level > ± 4 erfordert allerdings eine qualifi zierte Bestimmung
der Verteilungsfunktionen der stochastischen Parameter und
effi ziente und robuste Methoden der Zuverlässigkeitsanalyse.
Möglichkeiten im ANSYS DesignXplorer
Mit dem ANSYS DesignXplorer ist es möglich, sowohl deterministische
Optimierung als auch robuste Optimierung und
Sigma Variation Ausfall- Ausfallrate Ausfallrate pro
Level wahrschein- pro Million Million (long term
lichkeit (short term) – ±1,5 shift)
±1 68.26 6.1 E-1 317,400 697,700
±2 95.46 4.5 E-2 45,400 308,733
±3 99.73 2.7 E-3 2,700 66,803
±4 99.9937 6.3 E-5 63 6,200
±5 99.999943 5.7 E-7 0.57 233
±6 99.9999998 2.0 E-9 0.002 3.4
Bild 2: Sigma-Level und zugehörige Ausfallwahrscheinlichkeit und Ausfallraten
für eine Normalverteilung und für eine Normalverteilung mit um 1.5
verschobenen Mittelwert (Diese Mittelwertverschiebung von 4,5 �auf 6,0 �
der Normalverteilung wird eingeführt, da i. A. die Antwortgrößen nicht normalverteilt
sind und dient als Sicherheitsabstand für zufällige Schwankungen
der Design-Parameter während der gesamten Lebensdauer).

Bild 3: Einfache Defi nition von beliebigen CAD-, FE- und Fatique- aber auch
APDL-Parameter per Mausklick.
zuverlässigkeitsorientierte Optimierung innerhalb eines DFSS-
Konzeptes durchzuführen.
Der DesignXplorer basiert auf Design of Experiment (DOE) und
Response-Surface-Approximation des Design-Raumes sowie
des Raumes zufälliger Parameter. Response-Surface-Approximationen
sind dabei besonders geeignet für kleine Parameterräume
und Wahrscheinlichkeitsniveaus < 3 Sigma. Mit nur
wenigen zusätzlichen Workbench- oder ANSYS-Berechnungen
können Design- und Sensitivitätsuntersuchungen bis hin zum
Finden eines robusten optimierten Design äußerst kostengünstig
durchgeführt werden. Der DesignXplorer arbeitet dabei
nutzerfreundlich in der Workbench-Umgebung, so dass jede
Art von CAD-, FE- aber auch APDL-Parametern einfach per
Mausklick verwendet werden kann.
Hierfür existieren durch die Integration in Workbench bi-direktionale
Schnittstellen zu Autodesk Inventor, SolidWorks, Solid
Edge, Mechanical Desktop, Unigraphics und Pro/ENGINEER.
Autor und Ansprechpartner für Robust Design und
ANSYS DesignXplorer:
Dr.-Ing. Dirk Roos, CADFEM GmbH
Tel. +49(0)3643-9008-34
E-Mail: droos@cadfem.de
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Bild 6:
Einfache Modifi kation
der Optimierungs- und
der streuenden Parameter.
Bild 4:
Defi nition beliebiger Zielgrößen
für die Optimierung,
z.B. Lebensdauerberechnung mit
ANSYS Workbench.
Bild 7:
Workbench ermöglicht
beliebige Design- und
Sensitivitätsuntersuchungen
bis hin zum Finden eines
robusten optimierten Design.
Bild 5:
Response-Surface-Approximation
des Design-Raumes und des Raumes
zufälliger Parameter zur Design-Optimierung
und zur Berechnung der
Ausfallwahrscheinlichkeit.
Seminar
Design for Six Sigma und Robust Design
Optimization – Stochastische Optimierung in der FEM
Inhalte
• Einführung in Design for Six Sigma
• Robuste Optimierung
• Zuverlässigkeitsbasierte Optimierung
• Methoden der stochastischen Optimierung (Zufallsvariablen,
Design of Experiments, Antwortfl ächenverfahren,
Monte-Carlo-Simulation, statistische Auswertungsverfahren)
• Einführung in DesignXplorer mit praktischen Anwendungen
(Parametrisierung des Simulationsmodells)
• Generierung von Antwortfl ächen mit Design of Experiments
• Übungen am Rechner
• Ausblick auf weitere Entwicklungen
Referent
Dr.-Ing. Dirk Roos, Marc Vidal, CADFEM GmbH
Termine
29. – 30.09.2005
in Leinfelden-Echterdingen bei Stuttgart
04. – 05.10.2005
in Aadorf/Schweiz (Bodenseeraum)
Kosten
EUR 820,– bzw. SFr. 1260,– (jeweils zzgl. MwSt.)
Information und Anmeldung
Bitte besuchen Sie www.cadfem.de oder wenden Sie sich
an Frau Gudrun Grosse unter Tel. +49 (0)80 92-70 05-98
oder E-Mail seminar@cadfem.de.
Software
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ANSYS in der Antriebstechnik
Die Universität der Bundeswehr als kompetenter
Entwicklungspartner für elektrische Antriebe.
Am Lehrstuhl für “Elektrische Antriebstechnik
und Automation“ der Universität der Bundeswehr
in München stehen neben der Lehre
Forschungsprojekte zu elektrischen Antriebssystemen
im Mittelpunkt, zumeist im Auftrag
der Industrie. Zur Entwicklungsinfrastruktur
gehören ANSYS genauso wie teilweise weltweit
einzigartige Prüfstände.
Gegenwärtige Forschungstätigkeiten am Lehrstuhl für “Elektrische
Antriebstechnik und Automation“ der Universität der Bundeswehr
in München beinhalten unter anderem die Verbesserung
der theoretischen Beschreibung und Modellierung elektrischer
Antriebe, die Entwicklung und Optimierung neuer Systeme und
Komponenten und die Integration von Antrieben in Applikationen.
Neben der Funktionalität haben insbesondere Kosten und
Qualität als entscheidende Randbedingungen einen wesentlichen
Einfl uss auf den Entwurf elektrischer Antriebe. Zusätzlich zu
diesen theoretisch zu behandelnden Themen stehen umfangreiche
und zum Teil weltweit einmalige Prüfstände zur Verfügung,
um die theoretischen Berechnungen verifi zieren zu können.
Bei der Bearbeitung dieser Themen werden neben der Grundlagenforschung
auch in großem Umfang applikationsspezifi sche
Problemstellungen behandelt. Hierbei pfl egt der Lehrstuhl einen
intensiven Kontakt zur einschlägigen Industrie. Die betrachteten
Anwendungen reichen derzeit von der Hausgerätetechnik über
Industrieantriebe bis hin zum Automobilbereich.
Als Anwendungsbeispiele sind im Folgenden zwei besondere
Herausforderungen bei der Berechnung von Permanentmagnetmaschinen
dargestellt.
Berechnung der Temperaturentwicklung einer
PM-Maschine unter Last
Die Ausnutzung elektrischer Maschinen wird ganz wesentlich
durch die Eigenerwärmung bzw. die Kühlbedingungen begrenzt.
Deshalb ist es erforderlich, die Temperaturentwicklung unter Last
genau zu berechnen; dies ist mit ANSYS für eine PM-Maschine
mit Oberfl ächenmagneten durchgeführt worden: Bild 1 zeigt das
erzeugte Netz (Ausschnitt), Bild 2 die berechnete Temperaturverteilung
in diesem Ausschnitt der Maschine bei einer bestimmten
Lastsituation. Bei dieser Berechnung ist eine Flüssigkeitskühlung
des Statorgehäuses angenommen.
Wie Bild 1 zeigt, ist dabei auch die Nutisolation modelliert und
vernetzt, deren Einfl uss im Gegensatz zur Berechnung magnetischer
Größen bei thermischen Betrachtungen nicht vernachlässigt
werden kann. Auf der anderen Seite darf die Modellierung im
Sinne einer akzeptablen Rechenzeit nicht zu detailliert sein: Z.B.
sind bei der hier betrachteten Maschine nicht einzelne Leiter der
Wicklung mit der umgebenden Luft oder Vergussmasse modelliert,
sondern ein im gezeigten Querschnitt ausgedehnter Leiter
mit effektiver elektrischer und thermischer Leitfähigkeit.
Anwenderberichte
ANSYS Anwenderbericht
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Bild 1: FEM-Netz einer PM-Maschine (einschl. Nutisolation) zur Berechnung der
Temperaturverteilung (Ausschnitt).
Mit Hilfe von Parameterstudien für den Wert der thermischen
Leitfähigkeit des Nutisolationsmaterials kann nun z.B. der Einfl
uss des verwendeten Materials auf die Temperatur im “hot
spot“ (Wicklung, siehe Bild 2) der Maschine ermittelt werden.
Es ist aber auch möglich, den Einfl uss von Lufteinschlüssen zu
untersuchen, indem man die effektive thermische Leitfähigkeit
des Nutisolationsmaterials entsprechend reduziert. Ziel solcher
Untersuchungen kann die Auswahl eines bestimmten Nutisolationsmaterials
oder die Ermittlung der notwendigen Genauigkeit in
der Fertigung (Verguss der Wicklung) sein, um einen bestimmten
Maximalwert der Wicklungstemperatur im Betrieb der Maschine
nicht zu überschreiten.
Bild 2: Temperaturverteilung in der PM-Maschine unter Last (Ausschnitt).
Berechnung sättigungsabhängiger Induktivitäten
Insbesondere bei Permanentmagnetmaschinen mit vergrabenen
Magneten ist es schwierig, die sättigungsabhängigen Induktivitäten
in den beiden ausgezeichneten Richtungen (Ld: Induktivität
in der “direct axis“, Lq: Induktivität in der “quadrature axis“)
korrekt vorherzuberechnen. Da die Größen dieser Induktivitäten
aber entscheidend das Drehmoment bestimmen, kann das
Betriebsverhalten nur bei genauer Kenntnis dieser sättigungsabhängigen
Induktivitäten gut vorherberechnet werden.
Die Induktivitäten können prinzipiell auf zwei Arten berechnet
werden: Mit Hilfe der Flussverkettung oder aus der Summe
von magnetischer Energie und Co-Energie. Bei sorgfältiger
Anwendung der Methoden führen beide Alternativen auf das
gleiche Ergebnis, allerdings ist die FEM-Berechnung mit Hilfe der
magnetischen Energie und Co-Energie im Allgemeinen deutlich

Bild 3: Verteilung des magnetischen Flusses in der PM-Maschine unter Last.
zeitaufwändiger (nachfolgend wird deshalb die Berechnung mit
Hilfe der Flussverkettung näher betrachtet).
Die konventionelle Methode zur Ermittlung der Flussverkettung
besteht darin, von der gesamten Flussverkettung (aufgrund des
Statorstromes und des Rotormagnetfl usses) den Anteil aufgrund
des Permanentmagnetfl usses zu subtrahieren. Hieraus lässt sich
dann die Induktivität bestimmen. Da die Eisenkennlinie nichtlinear
ist, und in der Maschine ortsabhängig mehr oder weniger starke
Sättigung auftritt, ist diese Methode ungenau. Besser ist die so
EAA
Lehrstuhl für
Elektrische Antriebstechnik und Automation
an der Universität der Bundeswehr München
Die Universität der Bundeswehr München bietet militärischen
und zivilen Studenten die einmalige Gelegenheit, im Zeitraum
von nur 3 ¼ Jahren (auf Grund der Trimester-Einteilung des
Studienjahres) ein hochwertiges Elektrotechnik-
Studium unter hervorragenden Forschungs-
und Studienbedingungen zu absolvieren.
Hierbei gibt es eine sehr enge Kooperation
mit der Industrie: Jedem zivilen Studenten
ist eine Firma als Pate zugeordnet. CADFEM
hat beispielsweise die Patenschaft für den Studenten
Gregor Matz übernommen, der sein Studium am 1.
Oktober 2004 aufgenommen hat.
Der Lehrstuhl für “Elektrische Antriebstechnik und Automation“
an dieser Universität beschäftigt sich in der Forschung
mit elektrischen Antriebssystemen von der Regelung bis hin
zur elektrischen Maschine. Im Fokus stehen hierbei
• die Systemanalyse / Systemauslegung,
• der Entwurf elektrischer Maschinen (einschließlich analytischer
bzw. numerischer Magnetkreisberechnung und
Optimierung) und
• die Dimensionierung der Ansteuerung und Regelung.
Weitere Informationen und Kontaktdaten zum Lehrstuhl
für “Elektrische Antriebstechnik und Automation“ sind zu
fi nden unter:
http://elektrische-antriebe.et.unibw-muenchen.de
Autor Autor:
Univ.- Univ.-Prof. Prof. Dr.-Ing. Dr.- Ing. Dieter Gerling
Universität der Bundeswehr München, Institut für Elektrische Antriebstechnik
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Bild 4: Induktivitäten Ld und Lq als Funktion des Statorstromes; Vergleich zwischen
“Fixed Permeability Method“ (FPM) und konventioneller Finite-Elemente-Methode.
genannte “Fixed Permeability Method“ (FPM), bei der zunächst
für jedes Element des FEM-Netzes eine eigene relative Permeabilität
(bei Erregung der Maschine mit Statorstrom und Permanentmagnetfl
uss) bestimmt wird. Dann werden diese relativen
Permeabilitäten festgeschrieben und die Maschine ausschließlich
mit dem Statorstrom erregt. Die mittels dieser Flussverkettung
berechnete Induktivität berücksichtigt die nichtlineare Eisenkennlinie
wesentlich genauer. Das beschriebene Verfahren muss für
jeden interessierenden Betriebspunkt wiederholt werden.
Bild 3 zeigt die Flussverteilung in einer solchen PM-Maschine
unter Last, Bild 4 zeigt den Vergleich der Berechnung beider
Induktivitäten mit den zwei verschiedenen Finite-Elemente-
Methoden (beide Methoden sind mit Hilfe von ANSYS durchgeführt
worden): konventionelle Methode und “Fixed Permeability
Method“. Die konventionelle Methode führt gegenüber der FPM
auf deutlich kleinere Induktivitäten, weil der Sättigungszustand
der Maschine nicht korrekt berücksichtigt wird.
Seminar – Elektrische Antriebe – Design und Analyse
Inhalte
• Grundlagen Elektrischer Maschinen
• Überblick über Auslegungs- und Simulationsverfahren
(Analytische Verfahren, FE-Analyse, Systemsimulation)
• Praktische Berechnung von Elektrischen Maschinen und
Antrieben (ASM, SRM, SM)
• Antriebssysteme: Berücksichtigung von Leistungselektronik,
Reglern und mechanischer Lasten (CASPOC, Simulink)
Zielgruppe
Elektro- und Maschinenbauingenieure, die sich mit der
Entwicklung von Elektrischen Maschinen und Antrieben
beschäftigen
Referenten
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Gerling, Uni BW München
Dr.-Ing. Hans-Joachim Köbler, Uni BW München
Peter van Duijsen, Simulation Research
Termin 05. – 08. Juli 2005 in Grafi ng bei München
Kosten EUR 1.640,– (zzgl. MwSt.)
Information und Anmeldung
Bitte besuchen Sie www.cadfem.de oder wenden Sie sich
an Frau Gudrun Grosse unter Tel. +49 (0)80 92-70 05-98
oder E-Mail seminar@cadfem.de.
ANSYS Anwenderbericht
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Federn –
spannende Bauteile
Federbauteile in allen Varianten werden von den
Ingenieuren der Scherdel-Gruppe in der Tochter
INNOTEC Forschungs- & Entwicklungs GmbH
entwickelt. ANSYS hat sich zur Bewältigung der
vielfältigen, meist nichtlinearen Problemstellungen
bei der Auslegung der Produkte nicht nur
bewährt: In vielen Fällen ist die rechnerische
Simulation unumgänglich geworden.
Innerhalb der Scherdel-Gruppe, weltweit u.a. als Entwickler
und Hersteller hochwertiger Komponenten aus Metallen
und anderen Werkstoffen, Maschinen und Anlagen erfolgreich,
nimmt die INNOTEC Forschungs- & Entwicklungs
GmbH Entwicklungs- und Konstruktionsaufgaben, etwa von
Stanz-Biegeteilen wie technischen Federn und verschiedenen
Baugruppen, wahr. Hoch belasteten federnden Bauteilen
kommen in ihren verschiedenen Anwendungen meist zentrale
Funktionen zu, weshalb eine besonders detaillierte Umsetzung
der Spezifi kationen des Auftraggebers höchste Priorität
genießt. Gerade bei der optimalen Auslegung und Gestaltung
der Federn ist der Rückgriff auf Werkzeuge zur computergestützten
numerischen Simulation praktisch unverzichtbar
geworden, wobei aufgrund der stets vorhandenen großen
Verformungen nichtlineare Aufgabenstellungen dominieren.
Häufi g auftretende Problemstellungen sind beispielsweise die
Realisierung von Vorspannungen, die Berechnung von ungespannten
Ausgangsformen, die Montage von Federn in die
vorgespannte Position und die dynamische Analyse federnder
Elemente. Zum Einsatz kommt für solche und weitere Aufgabenstellungen
bei INNOTEC das Berechnungswerkzeug
ANSYS, dessen Anwendung nachfolgend an einigen ausgewählten
Beispielen demonstriert wird.
Dynamische Auslegung einer Ventilfeder
Federnde Bauteile unterliegen häufi g hochdynamischen Lasten.
Das klassische Beispiel dafür ist die Ventilfeder in Verbrennungsmotoren.
Als Basis für deren dynamische Untersuchung
wird der Federkörper mit Balkenelementen (Beam189) und
die Kontaktbereiche der Windungen mit Kontaktelemente
(Contac52) abgebildet. Eine erste statische Berechnung zeigt,
dass das erstellte Modell die progressive Kraft-Weg-Kennlinie
korrekt wiedergibt.
Nach der Überprüfung der Abbildbarkeit genereller Dämpfungseffekte
durch Reibung zwischen gegeneinander schwingenden
Drahtstücken wird in einem weiteren Schritt getestet,
ob, in wie weit und unter welchen Bedingungen auch die sehr
lokal auftretenden Windungs-Windungs-Kontakte mit relativ
geringen Bewegungen aber hohen Kontaktkräften ausreichen,
um eine Feder zu dämpfen. Hierzu wird die Feder in verschiedenen
Varianten auf Block gedrückt und dann schlagartig
entlastet. Bild 1 zeigt eine Sequenz aus der Animation einer
Ventilfeder bei 15.000 U/min.
Anwenderberichte
ANSYS Anwenderbericht
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Bild 1: Dynamik der Ventilfeder bei 15.000 U/min.
Abstand der Einzelbilder: t = 5 ms
Spannungsberechnung eines
Einschraubstücks im Bereich
der Einspannung
Unsachgemäß ausgeführte Krafteinleitungsstellen
können die Ursache
für Versagen sein. Auch die
Nachrechnung dieser kritischen
Bereiche erfordert die besondere
Aufmerksamkeit des Berechnungsingenieurs.
Im Fall des in Bild 2
dargestellten Netzes einer Verbindung
aus Einschraubstück und
Federanbindung müssen sowohl
die Vorspannung im Federkörper
als auch das Übermaß des Einschraubstückes
unbedingt berücksichtigt
werden.
Bild 3 zeigt eine Sequenz aus
der Animation des Belastungsverlaufs
der Verbindung. Der
Kreis markiert die Stelle, an der
der Federdraht über den spitzen
Gewindeauslauf gleitet. Dadurch
kommt es zu erhöhten Spannungen
im Federkörper und zu
Verschleiß durch Reibung, was
eine verringerte Lebensdauer
nach sich zieht.
Aufgrund der gewonnenen
Erkenntnisse wurde das Einschraubstück
umgestaltet und
die Verschleißeffekte durch Reibung
auf ein Minimum reduziert.
Bild 4 zeigt die Verschleißspuren
der optimierten Variante in der
Berechnung und im getesteten
Prototypen nach Abschluss der
Dauerlaufprüfung.
Bild 3: Belastung der
Einschraubverbindung
Bild 2: Netz und Randbedingungen
der Baugruppe
aus Einschraubstück und
Feder

Bild 4: Flächenpressung am umgestalteten Einschraubstück und
Druckstellen am realen Bauteil nach ca. 100.000 Lastwechseln
Montage-Simulation einer Klappenfeder
Federnde Bauelemente sind stets unter Vorspannung in einer
Baugruppe integriert. Im Normalfall liegen die zur Vorspannung
notwendigen Verschiebungen in der Größenordnung der Bauteildimensionen
und erfordern nicht selten den größten Berechnungsaufwand.
Besonders komplex sind Fälle, bei denen die federnden
Bauteile während der Montage deutlich größeren Verformungen
unterzogen werden, als später im Betrieb erforderlich.
Bild 5:
Klappenfeder
unter
70 bar
Druckbelastung
Das in Bild 5 dargestellte
Stanz-Biegeteil fi ndet Verwendung
als Rückschlagventil
in hydraulischen
Hochdrucksystemen. Die
runden Klappen decken
Bohrungen ab, die von
innen mit Druckpulsen von
70 bar belastet werden.
Des weiteren wird über die Steifi gkeit der einzelnen Klappen der
Öffnungsdruck eingestellt. Das Bauteil muss durch eine Montageöffnung
von 9 mm Durchmesser montierbar sein, ohne dass
plastische Verformungen auftreten.
Zur Berechnung
der Druckbelastung
wurde die
Federinnenseite
mit 70 bar
Druck belastet.
Die Bohrungen
wurden in Form
von starren Körpern
modelliert.
Bild 6: Kennlinien der einzelnen Klappen
Springs – high stress components
A variety of springs have been developed by the engineers
of the Scherdel Group at INNOTEC research and development
GmbH. ANSYS has not only proven to be the ideal
tool for solving the manifold, mostly non-linear problems
of product design but, in many cases this form of analysis
has become an essential part of the design process.
INNOTEC Forschungs- & Entwicklungs GmbH is responsible
for the development and design of stamped and shaped
wire components, such as engineering springs, and a
range of different assemblies. It is part of the Scherdel
Group, a company which has enjoyed international success
within the area of developing and manufacturing
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Zur Berechnung der Klappensteifi gkeit wurde an jeder Bohrung
ein Zylinder angebracht, der nach innen verschoben wird. Aus
den Reaktionskräften und Verschiebungen der einzelnen Zylinder
ergeben sich die Kennlinien in Bild 6.
Bild 7 zeigt die Montage der Klappenfeder durch eine Öffnung
mit Durchmesser 9 mm. Durch die Umgestaltung der äußeren
Stege zu Trapezen (Markierung) konnten die entstehenden Spannungen
so gleichmäßig verteilt werden, dass keine plastischen
Verformungen entstehen.
Bild 7: Montage-Simulation
Autor
Georg Hannig, INNOTEC Forschungs- & Entwicklungs
GmbH, SCHERDEL-Gruppe
www.scherdel.de
Der Beitrag ist ein Auszug aus dem Vortrag “Einsatz von
ANSYS in der Entwicklung von Federn anhand von Anwendungsbeispielen”,
der auf dem 22. CADFEM Users´ Meeting
2004 in Dresden gehalten und vom ANSYS User Club
e.V. prämiert wurde.
Das vollständige Vortragspapier kann per E-Mail unter
kennziffer@cadfem.de angefordert werden.
high-quality components in metal and other materials, as well
as special machines and systems. Due to the central functions
the highly stressed spring components have in different applications,
an extremely detailed turn-round of our customers’
specifi cations is an absolute priority. The use of computerbased
numerical simulation tools has become almost indispensable
in order to guarantee the optimum calculation and
design of a spring. Due to existing large-scale deformations,
non-linear tasks, such as simulating pre-stresses, calculating
non-stressed initial stages, mounting springs in pre-stressed
positions and the dynamic analysis of springable components
are dominant. For these and other tasks, INNOTEC uses the
ANSYS analysis tool, the application of which is demonstrated
in this article together with some selected examples.
ANSYS Anwenderbericht
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28
Angekoppelt –
Rheologie & Struktur
CADFEM und PlastSim ziehen eine erfolgreiche
Zwischenbilanz nach fast einjähriger Kooperation
mit Moldfl ow: Die Portfolio-Erweiterung
um das dominierende Programmpaket für die
Spritzgießsimulation an sich und ganz speziell
die gekoppelte rheologisch-strukturmechanische
Berechnung – als Dienstleistung von
PlastSim oder anhand der Schnittstelle Moldfl
ow-ANSYS – stoßen auf großes Interesse.
Seit Sommer 2004 sind CADFEM und PlastSim Ansprechpartner
für Moldfl ow, der unangefochten führenden Simulationssoftware
für verschiedenste Herausforderungen beim Spritzgießen.
Neben dem Vertrieb des Programms werden sämtliche produktbegleitenden
Dienstleistungen erbracht und die von zahlreichen
Anwendern gewünschte Schnittstelle von Moldfl ow und ANSYS
vorangetrieben – Ergebnis: Im nächsten Moldfl ow MPI-Release
5.1 ist in jeder Warp Lizenz eine ANSYS (Classic)-Schnittstelle
enthalten.
Rheologisch-strukturmechanische Berechnung im Auftrag
Mangels Anbindung der verschiedenen Systeme waren im Kunststoffbereich
bislang gekoppelte Analysen zwischen Rheologie
und Struktur eher unbefriedigend. Die Schwierigkeit ist hier
die Übernahme der in der rheologischen Analyse ermittelten
Faserorientierung und lokalen Materialparameter in die strukturmechanische
Berechnung. Genau hier liegt neben reinen
Moldfl ow-Projekten eine der großen Stärken von PlastSim in der
Auftragsberechnung. So wurde für die Firma Trilux-Lenze eine
Informationstage – Moldfl ow und ANSYS
Termine
09. Juni 2005 in Aadorf, Schweiz (Bodenseeraum)
27. Juni 2005 in Grafi ng bei München
04. Juli 2005 in Leinfelden-Echterdingen bei Stuttgart
30. August 2005 in Burgdorf bei Hannover
20. Oktober 2005 in Wien
jeweils von 10:00 bis ca. 16:00 Uhr
Kosten: EUR 100,– zzgl. ges. MwSt.
Seminare – Einführung in Moldfl ow
Termine
13. – 14. Juni 2005 in Grafi ng bei München
07. – 08. November 2005 in Grafi ng bei München
Kosten: EUR 820,– zzgl. ges. MwSt.
Weitere Informationen zu den Informationstagen und
Seminaren und Anmeldung auf www.cadfem.de oder
www.plastsim.com.
Anwenderberichte
Software
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Strukturmechanische Auslegung einer Kunststoffklemme mit ANSYS
Workbench.
Mit freundlicher Genehmmigung der Trilux-Lenze GmbH + Co.KG
Klemme für eine Lampenabdeckung ausgelegt. Ziel des Projektes
war festzustellen, ob die seither aus zwei Teilen bestehende
Komponente auch in ein Bauteil integriert werden kann. Trilux
wusste, dass ein Werkzeugwechsel nur eine Frage der Zeit ist und
wollte bei einem Fertigungsvolumen von jährlich 20 Mio. Stück
eine neue, ökonomischere Variante der Geometrie einführen. Um
sicher zu gehen, nach welchen Kriterien diese ausgelegt werden
soll, orientierte man sich an den Werten für Spannungen der
bestehenden Geometrie, die vorab rechnerisch ermittelt wurden.
Den Grenzwert sowie die sehr aufwändigen Werkzeuganforderungen
galt es bei der neuen Variante zu berücksichtigen,
deren Sperrklinke und Klemme in einem Teil gespritzt werden
sollten. Ein Projektteam von PlastSim und CADFEM erreichte eine
Gewichtsreduzierung von ca. 12% bei einer Spannungsreduzierung
von 50% und einer Dehnung von max. 0,5 %. Im Anschluss
wurde mit Moldfl ow abgesichert, dass die Fasern in den höher
beanspruchten Regionen dem Kraftverlauf folgen und sich dort
keine Bindenähte bilden. Klemme und Sperrklinke wurden mit
zwei Brücken verbunden, die so ausgelegt wurden, dass sich die
zwei verschachtelten Kavitäten zur gleichen Zeit füllen.
Schnittstelle Moldfl ow-ANSYS
Die Moldfl ow-ANSYS-Schnittstelle wurde von PlastSim und
CADFEM fertig gestellt. Sie wird mit dem nächsten Moldfl ow
MPI-Release 5.1 in jeder Warp Lizenz enthalten sein. Die Schnittstelle
schreibt eine CDB-Datei, die für jedes Element im Netz
ein eigenes orthotropes Material beinhaltet, dass mit seinem
Elementkoordinatensystem an der Faserorientierung ausgerichtet
ist. Somit erhält jedes Element E-Modul, Schubmodul und
Querkontraktionen für alle drei Hauptspannungsrichtungen und
Temperaturausdehnungskoeffi zienten. Dies ermöglicht eine anisotrope
linearelastische Strukturanalyse, die je nach Lage des
Anspritzpunktes unterschiedliche Ergebnisse liefert. Bei den
Mittelfl ächenmodellen wird neben dem CDB-File auch ein IST-
File (Initial Stresses) exportiert. Bei der 3D-Vernetzung ist dieses
bereits über Surface-Pressures mit im CDB-File enthalten.
Ihr Ansprechpartner
PlastSim GmbH
Joscha Sehnert
Tel. +49 (0)80 92-70 05-96, E-Mail: joscha.sehnert@plastsim.com
www.plastsim.com

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LS-DYNA
Explicit analysis of all kinds of highly nonlinear
physical phenomena
LSTC’s powerful, explicit and implicit analysis
software LS-DYNA, supported and marketed in
Germany, Austria and Switzerland by CADFEM,
has much more to offer than crash-worthiness
simulations for the automotive industry. Beside
this, its most emblematic application, LS-DYNA
is the right tool for analyzing a broad range of
further phenomena.
LS-DYNA is developed by LSTC, Livermore Software Technology
Cooperation, in California, USA. Although LSTC was founded
in 1986, the beginnings of LS-DYNA can be traced back to the
early 70´s. As a fi rm partner of LSTC, CADFEM has been supporting
and marketing LS-DYNA in Germany, Austria and Switzerland
since 1987. Moreover, owing to its partners in many
European countries, CADFEM’s LS-DYNA expertise is required
all over Europe.
LS-DYNA main application areas are:
• Crashworthiness
• Occupant and pedestrian safety
• Road safety
• Metal forming
• Drop test, impact
• Building safety
• Biomechanics
The expertise of CADFEM and its partners covers all
application areas. Additionally, specifi c expertise can be
offered regarding issues, such as:
• Composite materials
• Crash performance of car, aircraft and train seats
• Numerical homologation of commercial vehicles
• Specifi c types of explosion simulations
Contact
Wolfgang Lietz
Phone +49 (0)160-96 36 19 65
E-Mail: wlietz@cadfem.de
Anwenderberichte
Software
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
LS-DYNA Information
5th European LS-DYNA Conference
25 th – 26 th May, 2005, Birmingham/UK
CADFEM is co-organizer, exhibitor and main sponsor
of the 5 th European LS-DYNA Conference, to be held in
Birmingham and hosted by LS-DYNA’s British distributor,
ARUP.
For more information: www.arup.com/dyna/conference
LS-DYNA Forum
The LS-DYNA Forum is the platform where LS-DYNA users
can ask questions and receive answers, exchange comments,
news and tips as well as acquiring the latest information
about LS-DYNA. We highly recommend LS-DYNA
users take part in these discussions.
Visit www.lsdyna-portal.com
Short Training Course,
including LS-DYNA Educational Software
Every month, CADFEM organizes a one-day LS-DYNA training
course. The EUR 100.00 (+ VAT) participation fee includes
a (limited) educational version of LS-DYNA. Attendees
receive a general overview of the LS-DYNA software and its
capabilities, and an introduction to the main stages of LS-
DYNA analysis. Lastly, participants learn to carry out a simple
LS-DYNA analysis on their own. The included software provides
the participants with an opportunity to study LS-DYNA
on their own after completion of the course. Training courses
are usually held in German.
Beside its short courses, CADFEM also provides a wide
range of LS-DYNA basic and advanced seminars.
For further information, please visit www.cadfem.de
Central European LS-DYNA Users’ Meeting
at CADFEM Users’ Meeting
A LS-DYNA Users’ Meeting will take place during the
23 rd CADFEM Users’ Meeting which runs from 9 th to 11 th
November 2005 in Bonn and is probably the largest annual
Conference on FEM Technology in Europe. Dr. John Hallquist
from LSTC is expected to present the latest improvements
of LS-DYNA, and outline future developments.
Experts from both the industry and research institutes will
give those present an insight into their daily work using LS-
DYNA in both its main and special application areas.
For further information, please visit
www.usersmeeting.com
CADFEM Consulting with LS-DYNA – Images courtesy of Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG
Droptest simulation of a technical measurement device with special emphasis on deformation and stress on the carrying holder.

Crash Simulation of a
Racing Car Suspension
Pankl Drivetrain Systems GmbH supplies a wide
range of drivetrain and suspension components
and systems to various classes of motorsport.
Recently it has extended its product range to
include racing gearboxes.
This report illustrates how the loads, which are
necessary to verify the concept of a gearbox
maincase at quite an early design stage, where
no car prototype exists and thus no test results
are known, can be predicted with the help of
LS-DYNA.
Lack of information about acting loads usually creates a major
problem during the early design stages, especially when a
completely new product is being developed. In the motorsport
business, where relatively small batches of an advanced product
are released, it becomes more important, especially when development
times are short and costs high.
An additional requirement to the existing FIA regulations regarding
the rear test was that gearbox maincases should be sturdy
enough to withstand potential on-track collision.
Since no regulations or test data for the suspension are available
up to date, existing impact testing requirements, partially
based on the FIA Formula 3000 Technical Regulations, were
adopted to develop the load scenario.
Such a typical rear suspension system, which is widely used on
open wheel formula cars, is presented in Fig. 1.
Description of the Model
The FE model of the suspension system is shown in Fig.2.
The need to simplify the FE model is evident. The main aim at this
stage of analysis is to estimate the peak values of forces transmitted
through the mounting points onto the gearbox housing.
For this reason, the analysis of the crash behavior focused on
studying the time frame immediately after collision.
As the wishbones and push-rod have a crucial infl uence on the
behavior of the system, painstaking care was taken over detail
during modeling.
As it is believed that the complete wheel itself does not excessively
infl uence the system during side impact, it was modeled in a
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Fig. 1: Rear view of a formula car suspension
rudimentary form. Additionally, proper representation of the tire
was not one of the aims of this analysis.
Owing to its relatively high stiffness, the upright assembly was
mounted using rigid beams.
The load scenario was defi ned as a collision between a 780 kg
sledge moving laterally against the rear on the right hand side
suspension at a speed of 10 m/s.
The gearbox housing shown in Fig. 2 was only added to increase
the orientation of the model, and was not stressed during
analysis.
Results
The results in the form of displacement and stress distribution
were used to control the correctness of the run as well as to
indicate which parts should be modeled more accurately during
the following stages of analysis.
Deformations of the selected components of the suspension
system are presented in Fig. 3. As the wheel and entire upright
assembly were considerably simplifi ed, their deformation cannot
contribute incisively.
Conclusion
The aim of this analysis was to help estimate the peak values of
reaction forces in the rear suspension mounting points, which
were then used as reference values to estimate the loads on the
gearbox housing being designed at Pankl at that time.
Even such a quick, simple analysis provided valuable information
at an early design stage where no detailed data was available.
Author: Dr. Piotr Biłogan,
Pankl Drivetrain Systems GmbH, Kapfenberg, Austria
Fig.2: FE model Fig.3: Deformation of the wishbones and the push-rod
LS-DYNA Case Study
31

32
Bus Rollover Analysis
with LS-DYNA
This project, initiated by the TechNet Alliance
members FIGES and CADFEM, is a perfect
example for a cost-effective solution by a “virtual
company“ in a network. FIGES acted as focus
point to the customer and managed the project.
CADFEM trained the customer in using LS-DYNA,
supervised the project and selected the certifi cation
agency TÜV Süddeutschland. Lasso provided
consultation in proper application of the ECE
regulation.
TEMSA A.S., an important bus and coach manufacturer from
TURKEY, is currently embarking on high-technology CAE projects
in cooperation with well known European CAE consulting
companies.
TEMSA´s production facilities are located in the city of Adana in
Turkey, and set out over a surface area of 400.000 square meters,
including 58.500 square meters of covered areas. TEMSA’s annual
output target is 1.250 coaches, 1.500 midi-buses and 13.000
trucks. TEMSA offers new markets and customers the skills of its
qualifi ed workforce and advantageously low production costs.
As one of the largest, independent bus and coach producers in
the world, with the advent of globalization TEMSA inevitably saw
the need to integrate its product line with some of the world’s leading
component manufacturers. TEMSA collaborates with highly
esteemed European consultants in an effort to further expand its
horizons through the continuous development and innovation of
its range of vehicles.
If its aim is to offer coach-manufacturing solutions tailored to clients’
specifi c needs, a manufacturing company must have a versatile,
high quality production capability, as well as state-of-the-art
technology and in-depth design experience. These are TEMSA’s
main achievements. TEMSA is currently determined
to focus on achieving customer satisfaction, and
continue along its path of success by confi dently
improving, innovating and developing its vehicles.
Owing to these ambitious goals, TEMSA began
using CAE technologies for its product development
activities making investments in software,
hardware and human resources.
Anwenderberichte
LS-DYNA Case Study
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
In addition to standard Finite Element Analysis (FEA) applications
using CAE tools such as ANSYS, TEMSA drew up and carried out a
project in cooperation with CADFEM GmbH and TÜV Süddeutschland
in Germany which aimed to perform regulatory bus rollover
analyses.
A rollover event is one of the most crucial hazards for the safety
of passengers and bus drivers. In past years it was observed that
the deforming body structure seriously threatened passengers’
lives. Today, European regulation “ECE R66” is in force to prevent
the catastrophic consequences of such rollover accidents from
occurring and thereby ensuring passenger safety for buses and
coaches. According to said regulations, certifi cation can be obtained
either by full-scale vehicle testing, or by numerical simulation.
The bending deformation enables scientists to investigate whether
there is any intrusion in the passenger survival space (residual
space) along the entire vehicle.
The non-linear explicit dynamics code LS-DYNA (solver) and
ANSA software (crash FEA pre-processor) were purchased to use
throughout the bus rollover analysis project. Based on a comprehensive
agreement made between CADFEM GmbH, Figes Ltd.
and TEMSA which included software sales, on-the-job training,
consultancy, testing and certifi cation, two FEA engineers from
TEMSA were assigned to start on-the-job training under the
close supervision of highly skilled staff in the CADFEM GmbH
premises in Germany and perform rollover analyses on the
TOURMALIN 12.8 vehicle.
During the fi rst stage, the verifi cation of the calculation procedure
following regulation ECE R66 was performed. Two
separate specimens (breast knot + roof edge knot extracted
from the vehicle) were prepared and sent to TÜV Automotive
for experimental investigations. These parts were subjected to
specifi c boundary conditions and quasi-static loads at TÜV’s
testing facility. The same test scenarios were simulated by using
LS-DYNA. Force-defl ection curves both for the experiment and
simulation were compared, and it was observed that there was
a good correlation between experiment and simulation. The
verifi cation by calculation is a compulsory requirement of the
regulation, as it is the technical service’s responsibility (TÜV Süddeutschland
in this case) to verify the assumptions used in the
numerical analysis.
The FEA model of the full vehicle comprised 589.250 fi rst order
explicit shell elements, 338 beam elements and 114.605 mass
elements. Element length was assigned as 10 mm in both critical
regions (a verifi ed assumption resulting from the verifi cation
of calculation) and up to 40 mm was used for those under the
fl oor (lower structure-chassis). The number of elements per pro-
Result plots of rollover analysis of entire bus.

fi le width was at least 3 for the upper structure; the number of
elements per width was 4 for sidewall pillars which are signifi cant
for rollover deformation.
Tension tests were carried out on several specimens at TÜV
Süddeutschland facilities in order to obtain material data. The
true stress-strain curves were obtained and imposed in LS-DYNA
accordingly. The material model for the deformable structure in
LS-DYNA is the so-called “MAT Type 24, Piecewise Linear Isotropic
Plasticity model”. This is an elastic model made of plastic
which applies the Young’s Modulus if the stress is lower than
the yield stress, and measured stress-strain-curves if the stress is
greater than the yield stress. Rigid parts (engine, gear box, fuel
tank, axles, etc) are modeled using the so-called “Rigid Material,
MAT Type 20”. “MAT Type 9, Null Material” was used to defi ne
the survival space (residual space).
Upon completion of the mesh generation of the bare structure,
masses were imposed according to a structured methodology.
Firstly, a list of TOURMALIN Vehicle masses was prepared. The
engine, gearbox and fuel tank were roughly 3D modeled as
rigid parts. Inertias were calculated analytically, and mass and
inertia were imposed on a representative node (on the approximate
center of gravity points for the relevant part) of these
parts. The axles were modeled using rigid truss elements and
the mass and inertias imposed using the same method. The
fi xed masses were imposed by using mass elements. The distributed
masses were imposed by changing the density of the
related region.
The “Center of Gravity (CoG)” of the vehicle was measured by
test in TEMSA. The measured values were in a good agreement
with the ones coming from the FEA model. To exactly match the
measured and calculated CoGs, the CoGs of engine, gearbox and
the axles were fi ne tuned in the FEA model.
When it came to the defi nition of survival space, the statement
in the regulation ECE R66 was used to form the basis of the
survival space model. It was introduced 500 mm above the
fl oor, under the passengers’ feet, 300 mm away from the inside
surface of the side of the vehicle, throughout the entire vehicle
(trim lengths were also considered and added to these values).
The model of the survival space consists in rigid beam frames in
each section (10 sections), rigidly mounted in the hard region
under the fl oor. There is no stiffness connection between these
rigid beam frames as these shell elements are modeled using
“Null material”, for visual purposes only.
At the fi nal stage, non-linear explicit dynamic solutions were performed
in LS-DYNA software.
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Testing and simulation results of a roof component show high correlation.
The total energy according to the formula indicated in the ECE
R66 regulation was as follows:
E*= 0.75 Mgh (Nm) was applied to the structure by a rotational
velocity to all the parts of the vehicle. h is the vertical distance
between the vehicle CoG at free fall position, and the vehicle CoG
which is kinematically rotated up to the ground contact position.
The hardware resources utilized were 2 PCs running with Linux
Suse O/S for the generation of FE mesh in ANSA Software, and a
LINUX cluster with 6 XEON processors (to perform the solutions)
located in CADFEM GmbH‘s premises in Grafi ng near Munich.
The multiple analyses were carried out until the fi nal design which
met the requirements of the ECE R66 regulation was eventually
obtained. The entire project was supervised by TÜV and certifi -
cation granted to TEMSA’s TOURMALIN 12.8 following a fi nal
meeting in Germany.
The simulation project was initiated in CADFEM GmbH subsidiaries
in Chemnitz and Leinfelden, Germany and continued at
TEMSA A.S. in Adana, Turkey. The fi nal stage, and the simulations
in LS DYNA were performed in Chemnitz. Both CADFEM GmbH
and TEMSA A.S. were consulted by LASSO Ingenieurgesellschaft
mbH and TÜV Süddeutschland during the various stages of the
project.
Finally, very special thanks go to the CADFEM GmbH staff, especially
Dr. Ulrich Stelzmann for his patience, dedication, expertise,
and effort during the entire duration of the project. Also many
special thanks to Dr. Ulrich Hindenlang of LASSO and Mr. Franz
Bartl of TÜV Süddeutschland for their precious, constructive cooperation.
Authors
Kadir Elitok, FEA Engineer TEMSA A.S.
Fatih Han Avci, FEA Engineer TEMSA A.S.
Contacts
TEMSA A.S.
www.temsa.com.tr
Crash Analysis with LS-DYNA
Dr. Ulrich Stelzmann, CADFEM GmbH
E-Mail: ustelzmann@cadfem.de
LS-DYNA (international sites)
www.lstc.com . www.lsdyna-portal.com
Figes (LS-DYNA distributor in Turkey)
www.fi ges.com.tr
TÜV Süddeutschland
www.tuev-sued.de
LS-DYNA Case Study
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Blechbauteile
Runter mit den
Materialkosten!
Die internationalen Stahlmärkte sind geprägt
von massiven Preissteigerungen. COST OPTI-
MIZER setzt hier an und bietet Herstellern
von Blechbauteilen ein umfangreiches Funktionsspektrum
rund um die Ermittlung von
Bauteildesign, Platinenzuschnitten und der
Schachtelung auf dem Coil mit den Materialkosten
als Optimierungsziel.
COST OPTIMIZER ist
das jüngste Produkt
aus dem Hause Forming
Technologies, Inc. (FTI) und bietet Ingenieuren und
Projektverantwortlichen erstmals einen systematischen
Ansatz, die Herstellkosten von Blechbauteilen bereits in
sehr frühen Phasen der Produktentwicklung zu analysieren.
Ziel des Einsatzes der Software ist dabei, die Geometrie des
Blechbauteils (Platinenermittlung) sowie die Anordnung auf
dem Coil (Schachtelung) dahingehend zu optimieren, dass
die im wesentlichen von den Materialkosten geprägten Herstellungskosten
minimiert werden können.
Das Programm COST OPTIMIZER benötigt dazu lediglich die
Produktgeometrie und entwickelt auf dieser Basis Ansätze
hinsichtlich der optimalen Schachtelung der Platine auf dem
Coil sowie material sparenderer Varianten. Die Ausgangsplatine
für die Werkzeugkonstruktion wird innerhalb von
COST OPTIMIZER mit dem darin integrierten Tool FASTBLANK
berechnet. Anschließend daran ermittelt das ebenfalls im
Paket enthaltene Tool BLANKNEST die optimale Materialausnutzung.
Dazu können unterschiedliche Szenarien wie
Standardzuschnitte, gespiegelte Platinen oder ein- oder
zweireihige Schachtelungen untersucht werden. Abschließend
versetzt COST OPTIMIZER den Anwender in die Lage,
Bauteiländerungen auf signifi kante Einsparungen bezüglich
der Materialkosten zu untersuchen.
Bedarf aus der Automobilindustrie
Wie so viele andere Engineering-Lösungen zuvor, wurde
der Wunsch nach einem Tool mit den Eigenschaften des
COST OPTIMIZER erstmals von Projektingenieuren aus der
Automobilindustrie geäußert. Gefragt war ein interaktives
Kosten-Analyse-Tool zur Bewertung des Bau teildesigns
hinsichtlich der Kosten. Durch die Integration von Platinenermittlung,
-schach telung und Kostenoptimierung in eine
assoziative Benutzeroberfl äche konnte FTI dies im COST
OPTIMIZER umsetzen und die Effi zienz und Zuverlässigkeit
der Herstellbarkeits- und Kosten analyse drastisch verbessern.
Anwenderberichte
Software
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Pilotanwender konnten bei einem abteilungsübergreifenden,
interdisziplinären Ansatz auf Anhieb bis zu 15% der Materialkosten
einsparen, was vor allem bei großen Stückzahlen
eine schnelle Amortisierung der Investition in die Software
sichert.
FORMING SUITE –
die Benutzerumgebung für die
Blechbauteilentwicklung
COST OPTIMIZER ist die erste Lösung, der die effi ziente
Benutzerumgebung FORMING SUITE zugrunde liegt. FOR-
MING SUITE stellt für Anwender aus der blechverarbeitenden
Industrie eine innovative, weil äußerst fl exible und vollständig
parametrisierte Simulationsumgebung zur Verfügung.
FTI-Lösungen zur Auslegung von Blechbauteilen
CADFEM ist Partner der Forming Technologies, Inc.,
einem führenden Anbieter von Softwarelösungen für
Entwickler und Hersteller von Blechbauteilen. Umfangreiche
Informationen sind auf dem FTI Anwenderportal auf
www.cadfem.de hinterlegt.
Ihr Ansprechpartner
Tobias Menke
Tel. +49 (0)51 36-880 92-20
E-Mail: tmenke@cadfem.de
www.forming.com

German FKM-Guideline
for Static and Cyclic Loaded
Structures
Since 1991, experts from both parts of the
reunifi ed Germany have been working together
to develop a guideline to assess static and
fatigue strength within the area of mechanical
engineering.
The results of a variety of research projects, and a careful, systematic
analysis of the knowledge about strength up to this time,
was detailed in a written document entitled the “FKM-Guideline
Analytical Strength Assessment“. The project was supported by
important research institutes and chaired by German fatigue
expert Prof. Dr. Erwin Haibach.
The FKM-Guideline was circulated all over the industry, and quikkly
accepted and used as a basis for strength assessment for static
and cyclic loading.
The 5 th Edition of the German FKM-Guideline “Analytical Strength
Assessment”, is currently available in both German and English,
as part of the continuous process to improve it. This manual,
together with the RiFESTplus software, is available from CADFEM.
They form a package (“Cookbook and Cake Pan”) which supports
History of FKM-Guideline
• 1991: Start of Project
• 1993: 1 st edition of guideline
• 1998: 3 rd fully revised edition
• 2002: 4 th edition, including aluminum
• 2003: 5 th edition, plus English version
Seminar – FKM-Richtlinie
“Festigkeitsnachweis“ im Maschinenbau
Die Teilnehmer erlernen Struktur und Bausteine eines Festigkeitsnachweises
am Beispiel der FKM-Richtlinie “Festigkeitsnachweis“
und des PC-Rechenprogramms RiFESTplus
anhand von Beispielen.
Termine
06. – 07.10. 2005 in Aadorf/CH
10. – 11.10. 2005 in Wien/A
24. – 25.11. 2005 in Grafi ng bei München
Kosten
EUR 820,– bzw. SFr 1260,– jeweils zzgl. ges. MwSt.
Referenten
Dr. Bernd Händel, IMA Dresden
Rainer Rauch, CADFEM GmbH
Information und Anmeldung
Bitte besuchen Sie www.cadfem.de oder wenden Sie sich
an Frau Gudrun Grosse unter Tel. +49 (0)80 92-70 05-98
oder E-Mail seminar@cadfem.de
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
engineers worldwide in assessing the static or fatigue strength of
parts. The guideline specifi cally covers stress deriving from the use
of Finite-Element-Analysis, and covers beam, shell and solid type
structures. (RiFESTplus is limited to shells and solids, and nonwelded
parts). RiFESTplus software cuts the strength analysis of
the critical location down to just minutes, and comprises a welldocumented
report covering strength analysis.
Static strength, particularly fatigue, is infl uenced by a number
of parameters concerning the material involved (i.e. brittle or
ductile), temperature, load histories, surface roughness, and
surface treatments, to name but a few. The guideline contains
the knowledge, rules and empirical approaches to covering most
of them in a conservative manner. The application is also ideal to
support those designers who are not particularly well-acquainted
with fatigue analysis after a short training period. For experienced
strength specialists, on the other hand, the directive is a quick
means for confi rming or providing important input using more
complex methods.
The FKM-Guideline and RIFESTplus software can be
purchased from CADFEM either in English or German:
FKM-Guideline “Analytical Strength
Assessment“
5 th , revised edition, 2003,
English version
Price EUR 180,–
(EUR 168,22 + 7% VAT if applicable)
FKM-Richtlinie “Rechnerischer Festigkeitsnachweis”
5., erweiterte Ausgabe, 2003, deutsche Ausgabe
Preis: EUR 200,– (EUR 186,92 + 7% ges. MwSt.)
RiFESTplus Software
English or German version
Price EUR 990,– (EUR 843,45 + 16% VAT if applicable)
All prices as of March 2005, subject to change.
How to order?
• Online: visit our shop at www.cadfem.de
• Fax: +49 (+)8092-7005-77 (Attn. Mrs. Wagner)
• E-Mail: iwagner@cadfem.de
Fore more information about either the FKM-Guideline or
RiFESTplus, please visit www.cadfem.de.
Software
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OptiSLang –
optimizing your virtual
product development
Virtual product
development
calls for cost
and time effi ciency as well as product robustness
and reliability.
Therefore, CAE methods for multidisciplinary
optimization, as well as robustness and reliability
analysis have to be integrated in the
digital product development processes.
While the integration of optimization methodology is a rather
straightforward consequence of the common engineering
trial-and-error approach, the integration of stochastic analysis
is considerably more expensive and complicated. Generally,
engineers are unable to verify the results of stochastic analysis
(such as probabilities, standard deviations, variation or correlation
coeffi cients) using his or her simulation experience with
deterministic analysis for validation. Experts are often needed,
and the software itself must guarantee reliability. In other
words, the software must ensure the user can trust the result
of stochastic analysis.
In cooperation with the Bauhaus-University Weimar and
science+computing AG, Dynardo has designed a software
package called optiSLang (the Optimizing Structural Language),
which combines leading scientifi c algorithms and undertakes to
make them easy to use.
For the past 15 years, our algorithmic base, SLang (the Structural
Language – Bauhaus-University Weimar), has been one of the
leading scientifi c software packages for reliability analysis. By
combining leading optimization technology with SLang, Dynardo
is currently able to offer outstanding software, consulting and
support services for optimization and reliability analysis.
Fig. 2: Optimization
and robustness evaluation
of passive safety
Anwenderberichte
Software
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Fig. 1: Robustness evaluation of airbag test simulation
Over the past two years, we have managed to convince three
key customers (Robert Bosch GmbH, DaimlerCrysler AG and
BMW AG) to integrate optiSLang into their virtual product
development process. Each company has been able to make
signifi cant improvements in the performance and robustness of
their products. We are now looking forward to supplying our
expertise and software to other customers.
OptiSLang follows a GUI-based workfl ow concept to connect
arbitrary external solver lines, to defi ne the optimization or
robustness task, and to perform the analysis. The only limits to
the connection of external solver lines are that all optimization/
stochastic variables and responses must be found in ASCII fi les,
and that the external solver line runs in batch mode. Therefore,
setting up a problem with multiple external solvers and post
processing algorithms can normally be completed in a single
day. In optiSLang, we offer powerful, easy-to-use methodologies
for gradient based optimization, Design of Experiments,
Adaptive Response Surface methodology, evolutionary and
genetic optimization, multiobjective (Pareto) optimization, as
well as robustness evaluation and reliability analysis.
Regarding stochastic analysis, we currently evaluate the
robustness of products as well as simulation processes/models
successfully using Latin Hypercube Sampling and Statistics.
Robustness evaluation is required in order to create a base for
reliability analysis, as well. Here, it is used to identify the most
important scattering variables or loads, and their correlation to
the most important structural responses.
In future, integration of optimization and reliability analysis will
be one of the key innovations for virtual prototyping. For this
topic, we offer gradient based algorithms (FORM), as well as
sampling based algorithms (Latin Hypercube, adaptive and/or
directional sampling). Combinations of gradient based and
sampling algorithms like ISPUD or Response Surface Methodology
are also available.
More information on OptiSLang:
dynardo gmbh
Dr.-Ing. Johannes Will
Phone +49 (0)36 43-90 08-35
E-Mail: Johannes.will@dynardo.de

Diffpack ® – Expert Tools
for Expert Problems
Diffpack, developed by inuTech
GmbH, is an object-oriented software
system for the numerical
modeling and solution of partial
differential equations. User applications
cover a wide range of
engineering areas and span from simple educational
applications to major product development
projects. Examples of customers in different
segments include Bosch, Cambridge, Canon,
CEA, Cornell, DaimlerChrysler, Furukawa, Intel,
Mitsubishi, Natexis Banque, NASA, Nestlé, Shell,
Siemens, Stanford, Statoil, Petrobras, Veritas,
and XEROX.
Complementary to Standard FEM-Programs
Diffpack is a problem-solving environment designed to provide
maximum modeling fl exibility for construction of highly
customized FEM solvers. For users of FEM-applications like
ANSYS, CFX, FLUENT, NASTRAN, LS-DYNA, etc. … Diffpack
offers a complementary approach which can give signifi cant
benefi ts for solving problems with special model features.
Extensions and Interfaces
The user can make his own development fully interoperable
with Diffpack. Existing code, for example in FORTRAN, can be
made interoperable via a thin communication interface. This
makes it easy to extend Diffpack into a tool tailored to the
user’s particular application area.
For preprocessing, Diffpack can interface several tools, such as
ANSYS, ABAQUS, and NASTRAN. Postprocessing supports popular
programs like MATLAB, Gnuplot, IRIS Explorer, AVS and Vtk.
Powerful Numerics
Diffpack is organized as a collection of C++ libraries embedded
in an environment of software engineering tools. It contains
over 600 C++ classes ranging from basic data structures
to major modules for e.g. mixed FEM, adaptive meshing,
multi-level algorithms and parallel computing.
Selected Customer Applications
There are more than 270 customers in more than 30 countries
world-wide, including major industrial enterprises, consulting
companies, software vendors, and research institutes employing
Diffpack in such diverse areas as (amongst others) multiphase
fl ow in porous media, fuel cells, tribology, biomedical
sciences, seismic and fi nancial modeling.
Flexibility and Effi ciency
In Diffpack, low-level computing intensive operations are
always performed in a FORTRAN-like style, while object-oriented
principles are only used for higher-level administrative
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
tasks. This ensures fl exible APIs and computational effi ciency
competing with tailored FORTRAN codes.
FEM for Special Topics
Diffpack is designed for the engineer with insight into the
mathematics of his simulation problem. When programming in
Diffpack, he can concentrate entirely on the essential numerics.
The code of a basic FEM solver can fi t on one or two sheets of
paper and advanced multi-physics simulators can be constructed
by linking simpler sub-simulators together.
Electrocardial Simulations
Example with 900 Million DOFs
As an example of a very complicated problem solved by Diffpack
we consider a model of the electrical activity in the human heart
(courtesy of Simula Research Laboratory AS). The mathematical
model consists of 3 coupled partial differential equations (PDE)
– one is modeling the propagation of the electrical signal in the
heart chambers, the second one in the heart tissue, and the third
models the transport from the heart surface throughout the
body. In addition to the PDEs there is a set of 12 coupled ODEs
modeling the chemical reactions defi ned locally for each node.
Electrical Signal in the Human Heart
The problem was solved by fi nite elements using Diffpack
standard FEM tools, multigrid methods and adaptive gridding
(wave front). The ODEs were solved in parallel. Sub-problem
simulators were built and tested separately and joint by administration
class. For an accurate 3D solution a grid of approx.
40.000.000 nodes was used, resulting in a discretized system
of more than 900 million unknowns. On a Linux cluster of 64
processors, the solution took around 15 days (1000 sec. per
time step).
More information on Diffpack
inuTech GmbH
Frank Vogel
Phone +49-(0)911-323843-10
E-Mail: frank.vogel@inutech.de
www.inutech.de or www.diffpack.com
Software
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Virtual Welding
CADFEM has developed a special tool for Virtual
Welding, the “SST Schweißsimulationstool“
(weld simulation tool). Developing such a
weld process simulation tool is a tough job: you
must be a physics specialist for the local heat
source details, a metallurgics specialist for the
microstructure and hardness, an engineer to
solve temperature distribution and mechanical
deformation, a software designer to develop
the code, a manufacturing specialist to relate
the application to current experience. All this
competence was available during the SST project,
a cooperation of widely known partners
like Bosch, ThyssenKrupp, DaimlerChrysler,
Trumpf, research institutions, and CADFEM
GmbH, funded by BMBF.
The tasks to be solved are several features which are signifi cant
for the welding simulation
– microstructural changes, metal phase changes,
– resulting effects like TRIP (transformation induced plasticity),
– elastic-plastic and viscoplastic material behavior,
rate dependancy.
Fig. 1: Butt weld application
Fig. 2: Results using microstructure kinetics
Anwenderberichte
Research & Development
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
These features were integrated into the ANSYS program. The
current efforts focus on laser weld processes and applications like
tailored blanks and volumetric parts. Tailored blanks are plane
metal sheets of different wall thicknesses which are welded together
like a patchwork. These fl at sheets – tailored with respect to
wall thickness – are then formed into the fi nal shape. This process
is common for car body parts.
Microstructural changes
For microstructure changes different methods can be used. The
user should decide according to the material data available. On
the basis of CCT diagrams the Denis or Leblond method can provide
the microstructure changes and the structural response in a
coupled thermal and structural application.
Results using microstructure kinetics
On the basis of dilatometric results the structural results can be
obtained with a sequencial thermal and structural solution using
the STAAZ procedure. This STAAZ procedure was proposed by
Michailov (2002) and does not require the data transfer from dilatograms
to CCT diagrams to microstructure model parameters.
The TRIP effect: Transformation induced plasticity
Among the effects to be taken into account is the transformation
induced plasticity, TRIP. When metal transforms between the
(austenitic) and the (ferritic) phase the yield limit is reduced and
a specifi c plastic deformation occurs. This is shown in dilatogram
results under mechanical load. The deformation of welded parts
is highly infl uenced by this TRIP strain. This effect is included in
the SST weld simulation tool.
Plasticity
In the pool wake and the heat affected zone the stress exceeds
the yield signifi cantly. And compression is followed by tension. So
plasticity models and hardening rules are important. The SST weld
simulation tool offers bilinear isotropic, kinematic and mixed hardening
material models and viscoplasticity. This variety is needed
for steels, aluminium and non-ferrous metals and other materials.
Closing the gap
The open gap before the weld point is modeled considering that
the gap distance is related to the overall deformation of the part.
The gap may open when fl at sheets are considered. The gap may
close when circumferential welds are simulated. The closed gap
leads to a change in thermal and mechanical transfer conditions,
contact elements have to be used, contact forces and pressures
have to be considered.
More information on
virtual welding and SST:
Clemens Groth
Phone +49(0)51 36-880 92-12
E-Mail: cgroth@cadfem.de
Papers about virtual welding
and SST for download:
www.cadfem.de/fi leadmin/
downloads/sst-1.pdf
www.cadfem.de/fi leadmin/
downloads/sst-2.pdf

Analysis of body in white using computer based
simulation for car body painting
VirtualPaintShop ®
VirtualPaintShop ® (VPS), developed by CADFEM
GmbH, enables car body design to be checked
early in the development process of new body
in white. Like crash, NVH or fatigue, checking a
new body in white with respect to painting and
corrosion protection can be done without need
of a physical prototype.
Car body painting covers a complex production process. The
quality of car body painting affects long term performance of
a car concerning corrosion. Image and economical risk with
respect to corrosion protection, look and feel of a car body are
relevant issues for each automotive manufacturer. Risk with
respect to car body painting can be reduced using computer
based simulation in the early phase of development. BMW
Group has implemented a software solution, developed by
CADFEM, called VirtualPaintShop ® . Different modules for
dipping a car body in basins fi lled with fl uids for cleaning or
coating, application of electrocoat, curing process of coat and
other purposes available.
Besides issues to assess the painting process of a new car body
structure VirtualPaintShop ® will also support the impact of
painting on structural issues, i.e. thermal driven deformation
and also stresses in the drying ovens or forces on the structure
while dipping through a basin. Modern structures consisting
of different materials (steel, magnesium, aluminum, polymers)
or structures showing high differences in local stiffness or
mass concentrations (i.e. space frame technology or convertible
cars) are prone to high stresses due to the curing process.
Buckling, bake hardening or adhesive curing are very much
dependent on the transient process during curing.
The VPS/DIP module allows the simulation of dipping of structures in
basins fi lled with lacquer, cleaning agents or other fl uids.
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
To ensure a high quality coating process, i.e. for electrocoat,
or a high quality in safety relevant issues like bake hardening
or adhesive curing, design of the body structure and manufacturing
processes must fi t together. Late changes on a new
body in white can be avoided by an early investigation using
VirtualPaintShop ® , but also the paint process itself could be
improved.
“VPS is fully integrated into the design process at the BMW
Group. Simultaneously to the fi rst crash and fatigue simulations
90% of all new bodies in white are checked by use of VPS. The
remaining 10% differ only in minor changes to already checked
ones. The expenses for simulation are fully covered by the
individual project budgets. Alternative design concepts can be
checked to get an optimum temperature distribution for best
curing and corrosion protection. Most of the parameter sets of
our EC-ovens have been calibrated and added to the VPS database.
Adjustment is done internally. Additionally, signifi cant
savings in equipment have been achieved at BMW using VirtualPaintShop
® “ (Stefan Kern, BMW Group, VPC Conference,
Stuttgart 2004).
VirtualPaintShop ® modules
VirtualPaintShop ® (VPS) consists of several software modules
developed to simulate different processes for painting
car bodies. The following modules of VirtualPaintShop ® are
currently available:
VPS/DRY Simulation of the drying process for
electro-, base- and top/clear coat
including curing simulation of paint/
adhesives and structural analysis
VPS/EDC Simulation of Electrocoating
VPS/DIP Simulation of dipping of structures
in basins fi lled with lacquer,
cleaning agents or other fl uids
VPS/CP Design and
evaluation
of spray nozzle
supported by
simulation CATIA V5
integrated
CATIA-Toolkit Creating models for VPS/EDC,
VPS/DIP based on CATIA geometry data
More information on VPS an CADFEM Research &
Development, Customization:
Dr.-Ing. Cord Steinbeck-Behrens
Phone +49(0)51 36-880 92-17
E-Mail: csb@cadfem.de
Research & Development
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ANSYS räumt ab –
in Österreich und in der
Schweiz!
CADFEM AG aus Aadorf und Lausanne hat in der
Schweiz die mit Abstand stärkste Marktpräsenz
eines FEM-Anbieters noch weiter ausgebaut.
Diese Präsenz werden wir, von Wien aus, auch
in Österreich erweitern. Unsere bereits sehr
starke Kundenbasis, darunter die Top-Firmen
Österreichs, wurde bisher aus der Schweiz
betreut. Per 1. Juni 2005 wird die CADFEM Austria
GmbH eröffnet. Direkt vom Naschmarkt
in Wien aus werden Dipl.-Ing. Marc Brandenberger
und Ing. Wolfgang Artner unseren
FEM-Service vor Ort expandieren (siehe auch
Meldung auf Seite 10). Dieser Meilenstein fällt
mit dem 10-jährigen(!), erfolgreichen Bestehen
der CADFEM AG Schweiz zusammen.
10 Jahre CADFEM AG stark und froh – macht weiter so!
16 Kolleginnen und Kollegen (inkl. Lehrling und Teilzeitstellen)
arbeiten nun bereits bei der CADFEM AG in Aadorf, Lausanne
und Wien. Wer hätte das vor 10 Jahren gedacht? Es ist Zeit
für einen kleinen Rückblick. Mit 2 PCs 586 und je 96 MB RAM
haben Ronni Friedt und Markus Dutly das Unternehmen gestartet.
Legendär war der Abschluss des ersten Projekts. Die Resultate
wurden auf dem Flughafen Kloten übergeben (E-Mail war
damals noch nicht üblich). Die Einnahmen waren 2000 Fr, wir
jubelten! Mittlerweile sorgt Ronni Friedt für Qualität und Termintreue
bei Gross- und Kleinprojekten. CADFEM AG Schweiz
wuchs stetig und auf sicherem Fundament weiter. Torsten Johne
verstärkte uns in den Bereichen Projekt, Support und Seminar.
Heute sorgt Torsten Johne dafür, dass Sie sich mit immer neuen
Seminaren weiterbilden können. Jacqueline Hug brachte 1998
Ordnung in die Buchhaltung. Sie ist zudem mit ihrer freundlichen
und ausgeglichenen Art bei Kunden und Kollegen sehr
beliebt. Roland Rombach wurde uns von seinem Professor empfohlen
und er erfüllte die hohen Erwartungen. Heute leitet er
unseren technischen Support. Mit seinem Wissensdurst dringt
er in die Tiefen der FEM-Theorie vor. Mitbewerber wurden kleiner
oder unbedeutend. CADFEM schaffte es, dank dem hohen
Einsatz des Teams und den best-in-class Produkten von ANSYS,
seine Stellung stetig auszubauen.
Fluktuation des Kernteams bei praktisch Null
Eine tiefe Fluktuation ist das beste Zeichen für Kontinuität, der
Kunde kann sich auf uns verlassen. 1999 kam Marc Brandenberger
dazu. Sein Know-how im Bereich Mehrkörpersysteme
(MKS) ergänzte ideal unsere Dienstleistungspalette. Der Vertrieb
hat mit ihm einen versierten Techniker und einen wichtigen
Sympathieträger gewonnen. Die Erfahrungen, aus bald 6
Jahren CADFEM, werden ihm beim Aufbau der Niederlassung
Österreich zugute kommen. Monique Eisenbart ist seit 2001
Anwenderberichte
CADFEM
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
für den Innendienst von ANSYS verantwortlich. Sie nimmt ihre
Arbeit sehr genau und bleibt sogar unter Druck immer freundlich.
Im Nebenamt managt sie noch das Users‘ Meeting. Auch
sie ist ein Glücksfall. Roger Stahel kam frisch von der ZHW,
Abteilung Maschinenbau. Die Empfehlung seines Professors
war goldrichtig. Roger Stahel besticht durch seine Lockerheit
unter hoher Belastung und durch seine schnelle Auffassungsgabe.
Ihn kann wenig aus der Ruhe bringen. Seine Seminare
erhalten die Höchstnoten. Das Schicksaal von Roberto Rossetti
war vom ersten Arbeitstag an, im März 2002, besiegelt. Seine
Vielsprachigkeit und seine Herkunft aus Lausanne machten ihn
zum kommenden Mann für die Romandie. Mit grosser Beharrlichkeit
und précision baute er, mittlerweile mit Pascal Sabbagh,
unserem Quarterback für Support und Projekte, unsere Präsenz
in der Westschweiz aus.
Nutzen Sie am 10. Schweizer CADFEM Users´ Meeting die
Gelegenheit auch alle weiteren Mitarbeiter, die an dieser Stelle
aus Platzmangel nicht vorgestellt werden konnten, kennen zu
lernen.
Jubiläumstermin – bitte vormerken!
10. CADFEM Users´ Meeting in Zürich
16./17. Juni 2005
Mehr Info: www.cadfem.ch
Wissensdefi zit aus dem Weg räumen
Wir bieten neu ein vergünstigtes Jahresabo für regelmässige
Weiterbildung und Training an. Mehr Infos unter
www.cadfem.ch/Special_Offers.3917.0.html.
Unsere Seminar-Tipps in Österreich und in der Schweiz
Österreich (Wien)
Rechn. Betriebsfestigkeitsanalyse 09. – 11.05.2005
von Schweissverbindungen
Infotag Akustik 22.06.2005
Berechnung von Schraubenverbindungen 29.08.2005
nach VDI 2230
FKM-Richtlinie Festigkeitsnachweis 10. – 11.10.2005
im Maschinenbau
Schweiz (Aadorf)
Simulation elektrischer Schalter 04. – 05.04.2005
Qualitätsmanagement für Berechnungs- 11. – 12.04.2005
ingenieure und Risikominimierung der Haftpfl icht
FKM-Richtlinie, Festigkeitsnachweis 07. – 08.04.2005
im Maschinenbau
Strukturdynamische Berechnungen 10. – 13.05.2005
in ANSYS
Infotag Schweissen 23.05.2005
Berechnung dünnwandiger Bauteile 06. – 07.06.2005
Infotag Kleben 28.06.2005
Information und Anmeldung
Besuchen Sie www.cadfem.ch/Seminare.1431.0.html
oder senden Sie eine E-Mail an Daniel Häberli unter
daniel.haeberli@cadfem.ch.

“We don‘t sell Software – we license Technology!”
Dieses Credo ist von Dr. John Swanson, dem genialen Gründer
von ANSYS, Inc.. Es ist unser Leitbild! Das CADFEM Team
setzt sich, mit Hilfe unseres grossen Bruders aus Deutschland,
für die Belange und Wünsche der Kunden in Österreich und
der Schweiz ein. Die notwendige Professionalität und das
grosse FEM Know-how wird ergänzt mit viel Freude an der
Arbeit.
Schweiz
Aebi räumt auf – mit DesignSpace!
Die Aufgaben eines Konstrukteurs bei Aebi & Co. AG in
Burgdorf sind anspruchsvoll und abwechslungsreich. Sie reichen
vom Erstellen des Pfl ichtenheftes über das Styling des
Fahrzeuges mit Hilfe eines Designers, hin zur Entwicklung
von Chassis, Antrieb und Aufbau.
Danach wird die Prototypmontage unterstützt, die Planung
von Tests des Antriebstranges auf dem Prüfstand durchgeführt.
Versuche im praktischen Einsatz werden verfolgt. Es
folgt die Fahrzeugoptimierung bezüglich Gewicht, Festigkeit
und Ergonomie sowie die Homologation des Fahrzeuges in
der Schweiz und in der EU.
Ebenfalls dazu gehört die Schulung von Verkaufspersonal
und Mechanikern und die Unterstützung des Kundendienstes
so lange die Maschine im Betrieb ist. Das ist PLM pur!
Aebi setzt auf Solid Edge und DesignSpace. Jean-Michel
Daffl on, Konstrukteur und Berechner bei Aebi eliminiert
dank Simulation frühzeitig Schwachstellen.
Mehr Information zu Aebi & Co. AG:
www.aebi.com
Kritische Spannungsbereiche an einer Rippe
der Achsaufhängung
Kehrmaschine zur Strassenreinigung
Autor: Markus Dutly, CADFEM AG
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Wir erheben den unbescheidenen Anspruch, dass keine FEM-
Evaluation ohne Einbezug von CADFEM und unseren Produkten
stattfi nden darf. Es wird teuer, wenn nicht die beste Lösung
in Ihrem Hause zum Einsatz kommen würde!
Wir freuen uns auf Ihren Besuch! Ihre CADFEM AG
Haben Sie unsere neue Homepage schon entdeckt?
www.cadfem.ch
Österreich
Greiner Extrusionstechnik GmbH –
erfolgreich mit ANSYS und CFX
Greiner Extrusionstechnik GmbH ist mit über 800 Mitarbeitern
Weltmarktführer im Bereich Werkzeugbau für die
Fensterprofi lextrusion. ANSYS wird bereits seit 10 Jahren
erfolgreich eingesetzt. Die Anwendungsgebiete erstrecken
sich von Strukturberechnungen (Verformung von Profi len,
Dichtungssimulationen, Düsenverformungen) über thermische
Berechnungen (Abkühlung von Profi len, Temperaturverteilung
in der Kalibrierung, U-Wert-Berechnung) bis
hin zur Strömungssimulation der PVC-Schmelze durch die
Düse. Die Simulationsmöglichkeiten werden neben dem
Hauptanwendungsgebiet im Bereich R&D sowie der Auslegung
von Werkzeugen verstärkt auch als Dienstleistung für
unsere Kunden angeboten, was einen deutlichen Wettbewerbsvorteil
gegenüber den Mitbewerbern darstellt.
Eine der größten Vorteile von ANSYS stellt die Möglichkeit
der Automatisierung von FEM-Berechnungen mit Hilfe von
APDL dar. So ist es uns gelungen eine Reihe von immer
wiederkehrenden Simulationsaufgaben soweit zu automatisieren,
dass sie vom Konstrukteur ohne FEM-Kenntnisse
selbstständig durchgeführt werden können. Dies wurde
mit Hilfe eines sogenannten “FEM-Servers“ erreicht, einem
Standard-PC für den eine ANSYS-Lizenz reserviert ist und
der ausschließlich Berechnungsanforderungen seitens des
Konstruktionsbüros abarbeitet. Dabei können alle Standard-Simulationen
von jedem unserer 40 CAD-Arbeitsplätze
durchgeführt werden, ohne dass eine zusätzliche Software
auf der lokalen Arbeitsstation installiert werden muss.
Im Bereich Strömungssimulation setzen wir seit kurzem
auf CFX. Als wesentlicher Vorteil gegenüber FLOTRAN
erweist sich das WALL-SLIP-Modell, mit dem nun auch
Wandgleiten simuliert werden kann. Auch hier sind wir
zuversichtlich, mit Hilfe von Perl-Scripts einen hohen Automatisierungsgrad
zu erreichen.
Mehr Information zu Greiner Extrusionstechnik GmbH
www.greiner-extrusion.at
E-Mail: bernhard.hubl@greiner-extrusion.at
CADFEM
41

42
Konstruktion Plus
Die Standardprogramme für die Konstruktion
sind mächtige Werkzeuge. Trotzdem: Mit Zusatzlösungen
kann ihr fi rmenspezifi scher Nutzen
noch deutlich erhöht werden. Das CAD-Team bei
CADFEM hat sich auf die Konzeption, Realisierung
und Implementierung solcher Tools spezialisiert.
Bereits seit 1997 beschäftigt sich ein Team bei CADFEM systemübergreifend
mit einem breiten Aufgabenspektrum rund
um die 3D CAD-Konstruktion, das in drei Segmente unterteilt
werden kann: Entwicklung von Software und wissensbasierten
Systemen, CAD-Modellierung und Vernetzung sowie Datenqualität
und Interoperabilität.
Software-Entwicklung, Vertical Applications
Ins CAD-System integrierbare oder auch unabhängig laufende
Applikationen, z.B. regel- oder wissensbasierte Applikationen,
können Konstruktionsprozesse automatisieren und beschleunigen.
Besonders effi zient wird dies in “Vertical Applications“
umgesetzt, in denen mehrstufi ge Aufgabenstellungen als ein
Prozess in einem Werkzeug zusammengefasst werden. Ein Beispiel
dafür ist der von CADFEM entwickelte “CATIA Toolkit“.
Ein weiteres Betätigungsfeld ist die Integration von Konstruktions-
und Berechnungswerkzeugen unter einer Oberfl äche.
Gerade für Anwender, die keine Berechnungsspezialisten
sind, kann hier die Einarbeitung in zusätzliche Experten-Tools
erspart bleiben. Für die simulationsunterstützte Konstruktion
von Spritzdüsen zur Hohlraumkonservierung von Fahrzeugkarosserien
wurden beispielsweise neben der Düsenkonstruktion
die FEM-basierten Prozessschritte Modellbildung, Vernetzung,
“CATIA Toolkit”
Applikation zur Aufbereitung der CATIA-Modelle von
Pkw-Rohkarosserien für die Simulation von Lackierprozessen.
Unterstützt die Modellvorbereitung, die Erzeugung
geschlossener Hohlraumvolumina (bis zu 300 in einem
einzigen Karosseriemodell) und die automatisierte Vernetzung
innerhalb CATIA V4. Der zugrundeliegende Prozess
ist auch auf andere Aufgabenstellungen übertragbar (z.B.
Modellierung für CFD).
Teilautomatisierte Modellbildung und Vernetzung für die Simulation
von Lackierprozessen für Fahrzeugkarosserien – CATIA-Toolkit
Anwenderberichte
Knowledge-based Engineering
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Berechnung und Postprocessing unter der Oberfl äche von
CATIA V5 zusammengefasst. Die Applikation übernimmt nicht
nur die Kommunikation mit dem Simulationstool ANSYS, sondern
auch die komplette Datenverwaltung.
Applikation zur Simulation der Hohlraumkonservierung von Pkw-Karosserien
Derartige Entwicklungsprojekte werden grundsätzlich in enger
Abstimmung mit dem Auftraggeber durchgeführt. Der typische
Projektablauf umfasst folgende Meilensteine:
• Anforderungs- und Machbarkeitsanalyse
• Erstellung eines Lasten- und Pfl ichtenheftes
• Realisierung/Programmierung
• Implementierung und Schulung
• Wartung, Support, Weiterentwicklung
CAD-Modellierung und Vernetzung
Die Spezialisten des CAD-Teams decken auf verschiedenen
CAD-Plattformen anspruchsvolle Aufgaben von der CAD-
Modellierung bis zur Vernetzung ab. Bedingt durch die
Kernkompetenz in Sachen FEM bei CADFEM stellt gerade
die Vernetzung einen Schwerpunkt dar, wobei im CAD-Team
neben ANSYS hauptsächlich CAD-integrierte Vernetzer in
CATIA V4 und V5 zum Einsatz kommen.
Datenqualität und Interoperabilität
Interoperabilität, also die Austauschbarkeit von Informationen
zwischen verschiedenen Systemen, ist ein weites Feld, auf dem
trotz vieler Fortschritte bei weitem noch nicht alle Probleme
gelöst sind. Fehlern, die aus dem Datenaustausch zwischen
verschiedenen Entwicklungsapplikationen resultieren, kann
allerdings sehr effi zient mit maßgeschneiderten regelbasierten
Systemen zur Kontrolle und Verbesserung der CAD-Modellqualität
vorgebeugt werden. Ebenso ist eine Überprüfung von
CAD-Modellen in Bezug auf Fertigungsregeln oder funktionellen
Anforderungen möglich. Das CAD-Team von CADFEM berät und
unterstützt Kunden, die sich mit der Einführung entsprechender
Systeme befassen.
Viele Projekte setzen sich aus Komponenten aller drei Bereiche
zusammen. Auch die Kompetenzen von CADFEM in der Optimierung
fl ießen dabei mit ein.
Ansprechpartner zum Thema Konstruktion und CAD:
Thomas Schneider
Tel. +49(0)80 92-7005-24, E-Mail: tschneider@cadfem.de

Bericht vom 4. CADFEM
Forum Knowledge-based
Engineering
Im November 2004 fand in Dresden zum vierten
Mal das CADFEM Forum Knowledge-based
Engineering (KBE) statt. Von Veranstaltungen
zum allgemeinen Wissensmanagement hebt
sich das Forum durch seine klare Fokussierung
auf das Thema “Konstruktionsprozesse” ab.
Weil “Wissensbasiertes Konstruieren“ als immer noch neues
Thema sehr viele Fragen aufwirft, wurde das Konzept der Veranstaltung
gegenüber den Vorjahren etwas verändert: Auf vier
ausführliche Keynote-Vorträge namhafter Referenten folgte
jeweils direkt im Anschluss eine von Prof. Vajna moderierte Diskussion
im Teilnehmer- und Expertenkreis. Diese Kombination
hat sich bewährt und ergab sowohl für Spezialisten als auch für
Neueinsteiger eine ergiebige Informationsquelle.
Die Referenten 2004
Prof. Dr.-Ing. Sándor Vajna (Uni Magdeburg) verwies in
seiner Hinführung zum Thema auf die Tatsache, dass in der
heutigen Zeit die Ermittlung der optimalen Informationsmenge
– zwischen Informationsfl ut und Informationsmangel – von
großer Bedeutung ist. Da Wissen ähnlich dem Produktlebenszyklus
einen Prozess von der Erzeugung bis zur “Ausserdienststellung“
durchläuft, kann die Archivierung, Bereitstellung
und Verteilung durchaus ähnlichen Mechanismen wie bei
EDM/PDM-Sytemen folgen. Besonderer Wert muß dabei auf
die Einführungsmaßnahmen im Sinne einer ganzheitlichen
Betrachtung der Faktoren Mensch, Organisation und Technologie
gelegt werden.
Die umfassenden Möglichkeiten zur Wissensbasierten Produktentwicklung
werden laut Prof. Dr.-Ing. Udo Lindemann (TU
München) – auch in Deutschland – noch zu wenig genutzt.
Am Beispiel einer Getriebeentwicklung aus den 80er Jahren (!!)
zeigte er, dass schon vor 20 Jahren unter bestimmten Voraussetzungen
eine Kosten sparende (Teil-) Automatisierung von
Konstruktionstätigkeiten mit guter Ergebnisqualität möglich
war. Trotz ihrer enormen Leistungsfähigkeit sollte man sich
beim Einsatz der modernen, intuitiv anwendbaren Systeme im
Sinne eines effi zienten KBE auf technisch und wirtschaftlich
sinnvolle Teilaspekte konzentrieren, ganz nach der Maxime:
“So viel wie nötig, so wenig wie möglich!“.
Aus Anwendersicht schilderte Ir. Roland Jordan (EADS)
den fl ächendeckenden Einsatz eines Wissensbasierten Konstruktionssystems.
Es wurde gezeigt, dass KBE-Methoden
aus dem Konstruktionsprozess bestimmter Baugruppen aus
Zeit- und Kostengründen nicht mehr wegzudenken sind.
Das Ziel, diese Methoden im Konstruktionsprozess fest zu
verankern wurde durch eine spezielle Vorgehensweise bei
der Wissenserfassung, der Wissensrepräsentation und der
Anwendungsentwicklung erreicht. Jordan belegte, dass wissensbasierte
Methoden den Sprung vom Nischendasein in
den Konstruktionsalltag vollzogen haben. Hervorgehoben
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Neben technischen Anforderungen und Lösungswegen standen
Fragen zur Überwindung von Barrieren bei der Wissensakquise
sowie zur Implementierung und Wirtschaftlichkeit von KBE-
Applikationen im Mittelpunkt. Anwender berichteten von ihren
Erfahrungen aus der Praxis. Es kristallisierte sich heraus, dass
die mit der Automatisierung einhergehende Standardisierung
der Prozesse nicht zu einem Verlust an Kreativität und Anspruch
führen muss, solange KBE professionell umgesetzt und kontinuierlich,
mit Bedacht weiterentwickelt und angepasst wird.
Die Beschleunigung von CAD-Prozessen bei gleichzeitiger
Fehlerminimierung führt über die sinnvolle Verwendung von
Standards und Nutzung relevanter Zusammenhänge und
Regeln. Dies ist analog zur
Verwendung hochautomatischer
Fertigungssysteme
in der Produktion, für deren
Bedienung hochqualifi ziertes
– und kreatives – Personal
erforderlich sind.
Das 5. CADFEM Forum KBE
fi ndet am 13. Oktober 2005
in München statt.
www.forum-kbe.de
wurde, dass so auch der Weggang erfahrener Entwickler
zumindest “abgefedert“ werden kann.
Moderne CAD-Systeme bieten eine Vielfalt verschiedener Technologien
zur Automatisierung, die jedoch nur bei sorgfältiger
Auswahl und Kombination den gewünschten Erfolg erbringen.
Hier hält Thomas Schneider (CADFEM) die Unterstützung von
erfahrenen Spezialisten für maßgeblich. Die Skalierbarkeit der
KBE-Werkzeuge in den modernen CAD-Systemen erlaubt eine
Anpassung der Applikationen an das technische und organisatorische
Umfeld und vermeidet, salopp gesprochen, dass “mit
Kanonen auf Spatzen geschossen wird“.
Systematisch geförderte innerbetriebliche Kommunikation ist
für Dr.-Ing. Walter Weiblen (ICPI GmbH) eine der Grundvoraussetzungen
für die effektive Bereitstellung und Verteilung
von Wissen – zur richtigen Zeit am richtigen Ort. Dabei kommt
es nicht wie bei einer Diät auf kurzfristige, heftige Aktionen
sondern langfristige, gleichmäßige Bemühungen an. Mit einem
ausgewogenen Verhältnis von technischen Inhalten, Führung/
Strategie, (IT)-Tools und den beteiligten Menschen ist nachhaltiger
Erfolg zu erreichen.
Expertenrunde:
• Prof. Dr. Metin Ersoy, verantwortlich u.a. für strategische Produktplanung,
ZF Lemförder Fahrwerktechnik AG & Co. KG
• Dr. Josef Mendler, Leiter Structural Engineering, EADS
Deutschland GmbH
• Dr. Bernhard Valnion, Chefredakteur CADplus
• Hubertus Prinzler, Leiter Entwicklung, Freudenberg Dichtungs-
und Schwingungstechnik
• Andreas Schäfer, Produktmanager KBE, UGS
• Klemens Rother, Leiter Geschäftsbereich Consulting,
CADFEM GmbH
Die vollständigen Unterlagen des Forums können für
EUR 100,– zzgl. ges. MwSt. bei Frau Monika Esche-Bertl,
Tel. +49 (0)80 92-7005-68 oder E-Mail meb@cadfem.de
angefordert werden.
Knowledge-based Engineering
43

44
Grundlagen der FEM –
Zeitintegration
In der vorliegenden Artikelreihe wollen wir
die Grundlagen von Simulationsprogrammen
untersuchen. Nachdem in den letzten Artikeln
Methoden zur Orts-Diskretisierung (wie z.B.
das Galerkin-, Ritz-, Trefftz-, oder das Finite-
Differenzen-Verfahren) behandelt wurden,
beschäftigen wir uns hier mit zeitabhängigen
Differentialgleichungen. Die Zeitabhängigkeit
wird typischerweise mit Finiten Differenzen-Verfahren
diskretisiert. Hier werden die
Unterschiede der impliziten oder expliziten
Zeitintegration am Beispiel der Wärmeleitungsgleichung
dargestellt.
Zeitintegration am Beispiel des Grillens
Da sich vom mathematischen Standpunkt aus die Zeitabhängikeit
einer Differentialgleichung nicht von der Ortsabhängigkeit
unterscheidet, könnten zur Diskretisierung der Zeitabhängigkeit
prinzipiell die gleichen Methoden angewandt werden wie zur
Ortsdiskretisierung. Der Zeit kommt im Raum-Zeitkontinuum
jedoch eine Sonderrolle zu (z.B. ist die zeitliche Entwicklung
i. A. nur in einer Richtung möglich), daher geschieht die Zeitintegration
meist nicht mit komplizierteren FE-Ansätzen sondern
mittels fi niter Differenzen.
Die Anwendung auf die Zeitintegration wollen wir am Beispiel
des Grillens erläutern. Die zeitunabhängige Form der Wärmeleitungsgleichung
hatten wir bereits in der letzten Ausgabe
dieser Reihe kennengelernt. Hier interessiert uns nun nicht die
Gleichgewichtslösung der Temperaturverteilung, die sich nach
entsprechend langer Zeit einstellt und kulinarisch kein zufriedenstellendes
Ergebnis liefert, sondern der zeitliche Verlauf der
Temperatur im Fleisch.
Im Folgenden betrachten wir ein großes (“unendlich ausgedehntes“)
Steak von 1.5 cm Dicke und interessieren uns für die
Temperaturverteilung im Inneren, d.h. den Temperaturverlauf
von x=0cm bis x=1.5cm. Für das Material verwenden wir eine
Temperaturleitfähigkeit von k= 0.0013cm 2 /s (das ist der Quotient
aus Wärmeleitfähigkeit =0.5W/(Km) und der spezifi schen
Wärme c=3936J/(kgK) mal die Dichte =1040kg/m 3 .) Die (eindimensionale)
Wärmeleitungsgleichung lautet dafür
In diesem Artikel wird ein stark vereinfachtes Modell mit
konstanten Stoffparametern verwendet und auf die Temperaturabhängigkeit
der Parameter verzichtet. Zur Defi nition
der Randbedingungen nehmen wir eine feste Temperatur
( =200°C) auf der Unterseite (die Temperatur des Grills) und
auf der Oberseite des Steaks ( =30°C, die Temperatur der
umgebenden Luft) an und betrachten ein von der jeweiligen
(zeitabhängigen) Temperaturdifferenz abhängigen Wärmefl uss
Anwenderberichte
Grundlagen
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
(1)
zwischen Fleisch und Umgebung mit einem angenommenen
Wärmeübergangskoeffi zient =19W/(m 2 K). Mathematisch ist
dies eine gemischte Randbedingung, die vom Funktionswert
und der Ableitung abhängt:
(Wärmefl uss von der Unterseite des Steaks zum Grill),
(Wärmefl uss an die umgebende Luft)
(Anfangstemperatur des Steaks aus dem Kühlschrank)
Da unser Steak direkt vom Kühlschrank auf den Grill gelegt
wurde, beträgt die Anfangstemperatur des Steaks 6°C.
Zur Berechnung der Temperaturverteilung im Steak gehen wir
von dem (semidiskreten) Gleichungssystem aus, das wir im letzten
Artikel mittels zentraler Differenzen fanden:
und diskretisieren die Zeitabhängigkeit mittels fi niter Differenzen.
Explizite Zeitintegration
Die einfachste Näherung der zeitlichen Ableitung erhält man
mit Vorwärtsdifferenzen, d.h. durch Anwendung des Euler-
Verfahrens:
(2)
(3a)
wobei t die Zeitschrittweite, also die Differenz von t i+1 und t i
angibt. Setzen wir diese Approximation in Gleichung (2) ein, so
ergibt sich:
Das Euler-Verfahren liefert uns also die Temperaturverteilung
zum Zeitpunkt t i+1 , die nur von Temperaturen zu t i abhängt,
d.h.
Wie in Bild 1 skizziert, kann die zeitliche Entwicklung von t i
nach t i+1 direkt mittels der (bekannten) Temperaturverteilung
angegeben werden. Daher wird das Euler-Verfahren als explizites
Verfahren bezeichnet. Der Preis für diese einfache Zeitentwicklung
ist allerdings, dass bei expliziten Verfahren starke
Einschränkungen an die Zeitschrittweite t gelten. Wird die
(4)

Schrittweite zu groß gewählt, wächst die Lösung stark an oder
oszilliert wie in Bild 2 zu sehen ist. Man kann zeigen, dass das
Verfahren für Zeitschritte t h 2 /2k stabil ist.
Implizite Zeitintegration
Einschränkungen an die Zeitschrittweite entfallen, wenn die
Ableitung mittels Rückwärtsdifferenzen gebildet wird. Dazu
betrachten wir zum Zeitpunkt t i+1 die zeitliche Entwicklung
ausgehend von t i :
Das Pendant zu Gleichung (4) lautet so:
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
. (3b)
Im Gegensatz zum expliziten Euler-Verfahren hängt nun die
Temperaturverteilung bei t i+1 sowohl von bekannten Werten als
auch von unbekannten Werten ab. Deshalb wird dieses Verfahren
auch implizites Euler-Verfahren genannt. Zur Zeitentwicklung
müssen wir nun folgendes Gleichungssystem lösen:
Die so ermittelte Temperaturverteilung im Steak ist in Bild 3
dargestellt.
Anders als bei expliziten Verfahren gelten bei solchen impliziten
Bild 1: Schematische Darstellung zum expliziten (links) und impliziten
(rückwärtigen) Eulerverfahren. Während bei ersterem nur bekannte
Werte benutzt werden, fl ießen bei dem impliziten Verfahren sowohl
bekannte als auch unbekannte Werte in die Berechnung ein.
Bild 3: Mittels des impliziten Euler-Verfahrens berechnete Temperaturverteilung
im Steak: Das Fleisch wurde nach 5 min gewendet (d.h. die
Randbedingungen für x 0 und x N wurden vertauscht).
(5)
.
Verfahren keine Einschränkungen an die Schrittweite. Vielmehr
kann man zeigen, dass das implizite Verfahren hier für alle t
stabil ist. Während explizite Verfahren zunächst verlockend
erscheinen, da die Lösung zu einem späteren Zeitpunkt direkt
aus der vorherigen Lösung angegeben werden kann, ist es bei
impliziten Verfahren oft möglich mit sehr viel gröberen Zeitschritten
zu rechnen.
Die beiden vorgestellten Verfahren stellen die einfachsten
Methoden zur Zeitintegration dar. Selbstverständlich sind noch
viele weitere (kompliziertere) Verfahren gebräuchlich, wie z. B.
das Crank-Nicholson-Verfahren, das eine Kombination beider
Verfahren darstellt, oder Mehrschrittverfahren, die Informationen
zu mehr als zwei Zeitschritten betrachten. Es sei noch
angemerkt, dass die hier vorgestellte Methode zur Zeitintegration
unabhängig von der gewählten Ortsdiskretisierung (z.B.
fi nite Elemente, fi nite Volumen) ist.
Das Beispiel wurde als Mathcad Arbeitsblätter aufbereitet
und steht unter www.inutech.de/Dokumente zur Verfügung.
Eine HTML-Version der Arbeitsblätter fi nden sie unter
www.inutech.de/FEM.
Literatur:
H. P. Langtangen, Computational Partial Differential Equations,
Springer.
Ch.Großmann, H.-G. Ross, Numerik partieller Differentialgleichungen,
Teubner
Bild 2: Lösung der Wärmeleitung mittels des expliziten Eulerverfahrens
bei einer Zeitschrittweite t = 0.926 h 2 / (2k): Die Temperaturverteilung
im Steak oszilliert und ist keine physikalisch sinnvolle
Lösung.
Autoren
Dr. Andreas Krug, Dr. Wigand Rathmann
inuTech GmbH
E-Mail: wigand.rathmann@inutech.de
www.inutech.de
Grundlagen
45

46
Förderung von jungen Schauspieltalenten bei CADFEM
The Making of …
“Die CADFEM Klinik“
Am 11.11.2005 erlebten ca. 700 Teilnehmer des
CADFEM Users’ Meetings in Dresden die Premiere
des CADFEM Filmes “Die CADFEM Klinik“.
Das vorrangige Konzept ist eine Parodie auf das
Alltagsgeschäft in Anlehnung an die Schwarzwaldklinik.
Zum Einsatz kamen neben den
Laienschauspielern von CADFEM junge Schauspieltalente,
die wir im Rahmen dieses Filmes
ganz bewusst fördern wollen.
Friedlich beginnt der Tag in der
CADFEM Klinik. Chefarzt Dr.
Müller begleitet in OP-Kleidung
einen Patienten zum Ausgang
und klärt ihn über die virtuellen
Therapie-Methoden der
CADFEM Klink auf. Die ersten
Patienten melden sich am Empfang
an. Es geht hektisch zu.
Economy, Business oder Senator
Schalter. Je nach Versicherung
– vielmehr Wartungsvertrag –
reihen sich die Patienten in der
Schlange ein. Im Wartungszim-
Wie im richtigen Leben:
Charmanter Empfang bei CADFEM.
mer liegen die neuesten Ausgaben des Infoplaners zur Lektüre
bereit. Unter den Wartenden ist auch ein Dummy, der eigens
aus Stuttgart angereist ist. Patienten werden aufgerufen und
von einer adretten Schwester in den Behandlungsraum zur FE-
Analyse gebracht.
Doch plötzlich ein Notfall: Ein schwerer Windowsabsturz wird
gemeldet. Dr. Erke Wang sieht nur noch eine Möglichkeit: Die
Wo(r)k-bench ...
Wie geht es weiter in der Klinik von Dr. Müller? Bekommt Dr.
Wang den Windowsabsturz seines Patienten auf der Wok-
Bench wieder in den Griff? Und: Bekommt die Liebe zwischen
dem jungen Assistenzarzt Christoph und der attraktiven
Krankenschwester Doreen am Ende eine Chance?
CADFEM Empfehlung
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Wenn die Schulmedizin am
Ende ist: Chinesische Heilkunst
aus der CADFEM Klinik.
Diese und viele weitere Interna
aus der CADFEM Klinik erfahren
Sie in diesem Streifen, der das
ZDF möglicherweise zu der Neuaufl
age der Schwarzwaldklinik
inspiriert haben
könnte.
Angefordert werden kann das Werk
in digitaler Form bei Christoph Müller,
dem Initiator und gemeinsam mit Lars
Krüger Projektleiter und treibenden
Kraft des CADFEM Films.
E-Mail genügt: cmueller@cadfem.de
Frisch vernetzt ist halb kuriert.
Programm-Absturz!
Wenn hier nicht der teufl ische Dr. Watson
dahinter steckt .... Das Produktionsteam.
Professionelle Unterstützung
Wie wichtig ein professioneller Support ist, das war
während der Vorbereitung, am Drehtag wie auch bei
Schnitt und Nachbearbeitung des Films zu spüren. Neben
jungen Schauspielstudenten der Filmhochschule München
seien hier ganz besonders der Produzent Roland
Kanamüller mit dem Team seiner Firma Rolmade sowie
die aus Film und Fernsehen bekannte Schauspielerin
und Geschäftsfrau Sylvia Leifheit (Rote Meile, SAT.1,
14 Tage – Lebenslänglich) und ihre Schwester Doreen
genannt, für deren tolle Unterstützung wir an dieser Stelle
noch einmal ganz herzlich Dankeschön sagen möchten.
Mehr Information zur Produktionsfi rma Rolmade:
www.rolmade.de
Mehr Information zu Sylvia Leifheit:
www.sylvialeifheit.com .www.mostwantedmodels.com

FE-Transfer:
Hilfestellung bei der
Durchführung von ersten
Berechnungsprojekten
Die Einführungsschulung in eine FE-Software
befähigt den Teilnehmer, das Programm selbständig
zu bedienen. Die Erfahrung, wie eine
Simulationsaufgabe angepackt und durchgeführt
wird, erwirbt der Anwender dagegen erst
nach und nach. Der e-Learning-Kurs FE-Transfer
beschleunigt diesen Prozess.
In den letzten Jahren sind die Simulationsprogramme bedienerfreundlicher
geworden. Die Geometrie der Bauteile kann
aus den CAD-Systemen übernommen werden. Entsprechend
ist die FE-Simulation auch zu einem unverzichtbaren Werkzeug
für die konstruktionsnahe Produktentwicklung geworden. Man
muss sich aber bewusst sein: Auch das Finite-Element-Modell
ist nur ein vereinfachtes Abbild der Wirklichkeit. Die Ergebnisse
der Simulation sind nur so gut wie es die getroffenen Idealisierungen
zulassen.
Die Simulation technischer Systeme ist eine komplexe Aufgabe
und verlangt ein breites, gut vernetztes Fach- und Methodenwissen.
Genau dies ist der Schwerpunkt des e-Learning Kurses
“FE-Transfer“: Die Teilnehmer lernen anhand von Fallstudien
Probleme zu analysieren und in methodisch strukturierten
Schritten das FE-Modell aufzubauen, zu validieren und auszuwerten
(siehe Bild 1). Der Kurs ist an kein bestimmtes FE-Tool
gebunden.
Bild 1: FE-Prozess
Was bedeutet e-Learning?
Die Kursteilnehmer lernen und arbeiten wann
und wo sie wollen und sind dabei über das Internet
mit anderen Teilnehmerinnen, dem Dozenten
oder dem Kursserver in Kontakt. Damit die
online Unterstützung dem komplexen Thema
gerecht wird, wurde ein e-Learning System ent-
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
wickelt, das einen Lerndialog ermöglicht (siehe Bild 2). Für
dieses innovative Konzept wurde FE-Transfer ein “European
Academic Software Award 2004“ verliehen (www.easaaward.net).
Ablauf
Der Kurs beginnt mit einem zweitägigen und endet mit einem
eintägigen Seminar. Dazwischen wird selbständig mit dem e-
Learning System gearbeitet. Nach dem Abschlussseminar kann
optional eine zweite Fallstudie bearbeitet werden.
FE-Transfer
Bild 2: Benutzeroberfl äche
Teilnehmer des Kurses werden anhand von Fallstudien
Schritt für Schritt durch eine Simulationssaufgabe geführt.
Die gezeigte Vorgehensweise kann anschliessend für
eigene Projekte übernommen werden. Der Kurs wird durch
e-Learning unterstützt, so dass zum Teil zuhause gearbeitet
werden kann. Die notwendige fachliche und methodische
Unterstützung wird online geleistet.
Termin:
1. – 2. September 2005: Einführung (Kontaktseminar)
3. – 19. September 2005: 1. Fallstudie (e-Learning, 30 – 40h)
20. September 2005: Evaluation und Vertiefung
(Kontaktseminar)
anschliessend: 2. Fallstudie (optional)
Ort:
Kontaktseminare: Grafi ng
Fallstudie: beliebiger Arbeitsplatz am WWW
Seminarleiter:
Prof. Dipl.-Ing. P. Fritzsche ist Dozent für Technische
Mechanik und Konstruktion an der FH Aargau Nordwestschweiz.
Seine Hauptinteressen gelten der praxisorientierten
Vermittlung der FE-Simulation und der Simulation des
Versagens von Faserverbundbauteilen.
Weitere Informationen zum Kurs:
www.fe-transfer.ch
Education
47

48
Reisender
kommst Du nach Stuttgart ...
Wieder einmal sehnen wir uns danach, den
Winter bald überwunden zu haben und unsere
frühlingshungrigen Seelen in den Strahlen der
wärmenden Frühlingssonne baumeln lassen zu
dürfen. Auch der gewöhnlich hastige Reisende
überlegt sich, wo und wie er seiner meist eher
nüchternen Geschäfts-Mission für ein paar Stunden
zusätzlichen Glanz verleihen kann. Also Reisender
kommst Du nach Stuttgart ....
In Stuttgart gibt es einen schönen, mit einem blauen Strumpf
ausgeschilderten Rund weg, den zu begehen es sich lohnt. Es ist
der “Blaustrümpfl erweg“, ca. 7 km lang und bergab, bergauf.
Der Weg führt vom Albplatz oben in Degerloch mit der Zahnradbahn
hinunter zum Marienplatz, dann über die Willi-Reichert-
Staffel hinauf zur Karlshöhe, weiter zur Hasenbergsteige, dann
zum Blauen Weg, wieder hinunter zur Talstation der Seilbahn,
mit ihr wieder hinauf zum Waldfriedhof und über den “Haigst“
zurück zum Albplatz nach Degerloch.
Im weiten Bogen gehen wir meist auf Halbhöhenwegen um den
Stadtteil Heslach herum und erfreuen uns an prächtigen Ausblicken
auf die im Tal gelegene Stadtmitte, den Stadtteil Heslach
und auf die umgebenden Hänge mit vielen Gärten und noch
immer Weinbergen.
Der Name “Blaustrümpfl er“ für die Einwohner des Stadtteils
Heslach geht auf Herzog Ulrich zurück. Die Heslacher mussten
angeblich blaue Strümpfe tragen, nachdem sie ihren umstrittenen
Herzog anno 1519 verraten hatten.
Schön ist der Weg im Herbst, wenn das schon gelichtete bunte
Blattwerk der Bäume und Sträucher die schönen weiten Blicke in
die hügelige Umgebung freigibt. Am schönsten aber ist der Weg
im Frühjahr, wenn der erste grüne Schimmer durch die Wälder
geht, die Aussicht vom Blattwerk noch nicht zugewachsen ist,
die Frühlingsblumen und Obstbäume in den Gärten erblühen
und die Luft mit ihrem Duft erfüllen.
Und spätestens durch den “Blaustrümpfl erweg“ wird klar,
warum Stuttgart neben der weltbekannten Industriemetropole
immer auch eine schöne und über aus lebenswerte “Großstadt
zwischen Wald und Reben“ ist.
Blick von der Karlshöhe ins Stadtzentrum
Anwenderberichte
CADFEM Empfehlung
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
Einige Highlights des Blaustrümpfl erwegs:
Die Zahnradbahn
Die Fahrt mit der Zahnradbahn, der einzigen in einer deutschen
Großstadt, führt uns im mittleren Abschnitt der etwa 10-minütigen
Fahrt über die “Alte Weinsteige“ und bietet grandiose Blicke
auf Stuttgart-Mitte und die umgebenden Hänge und Hügel.
Die Karlshöhe
Die Karlshöhe, ca. 100 m über dem Stuttgarter Talkessel gelegen,
ist benannt nach König Karl (1864-1891), dem dritten von
vier württembergischen Königen. Er hat die Höhe ursprünglich
gärtnerisch gestalten lassen, u.a. mit Weinbergen. Ein Teil davon
ist noch erhalten. Von den später errichteten großbürgerlichen
Villen existieren trotz Krieg und Abrisswahn der Nachkriegszeit
noch einige schöne. Von dem bei warmer Witterung bewirtschafteten
kleinen Park bietet sich uns ein schöner Blick auf
Stadt und Umgebung.
Die Hasenbergsteige
Nordwestlich der Karlshöhe führt die Hasenbergsteige weiter
steil hinauf. Sie ge hört zu den besten und teuersten Wohnlagen
in Stuttgart, mit schönen alten, teils im Jugendstil errichteten
Gründerzeitvillen.
Der Blaue Weg
Fast oben, beim Wasserwerk, zweigt der “Blaue Weg“ nach links
ab. Es ist ein aussichtsreicher romantischer Weg durch ein Gartengebiet,
ursprünglich ein Weinberggebiet. Im Frühjahr schlendern
wir durch ein buntes Blumenmeer mit prächtigen Blicken
auf Stuttgart und die es umgebenden südlichen Hanglagen.
Rechts oberhalb des Blauen Wegs lädt das herrlich altmodische
“Waldhaus“ mit seinem 60-iger Jahre Interieur und einer kleinen
Ausstellung des malenden Hausherrn zur Rast bei herrlicher
Aussicht ein.
Die Seilbahn
Die Seilbahn ist ein historisches, herrlich antiquiertes Standseilbahn-Schmuckstück
aus dem Jahr 1929. Sie war Deutschlands
erste Seilbahn mit automati scher Steuerung. Außen teakholzverschalt,
Holzroste am Boden und natürlich Holzbänken, bringt
sie uns auf 536 m mit bis zu 28% Steigung und einer Höhendifferenz
von 87 m von Heslach wieder hinauf zum Waldgebiet
beim Waldfried hof.
Vorbei an dem auf der gegenüberliegenden Straßenseite gelegenen
Dornhalden friedhof schlendern wir durch den Wald zurück
zur “Alten Weinsteige“, steigen beim “Haigst“ – wieder mit
tollen Ausblicken – in die Zahnradbahn ein und fahren zurück
zum Albplatz in Degerloch.
Und vielleicht sagen Sie am Ende, das mache ich noch einmal,
dann aber mit meinem/r Partner/in. Wetten dass?
Autor: Werner Brunner, Leinfelden-Echterdingen

Wohin in Aadorf
und Umgebung?
Aadorf ist ein kleines Nest inmitten der hügeligen
Landschaft der schönen Ostschweiz.
Wer würde da vermuten, dass Aadorf die
wichtigste schweizer Adresse in Sachen FEM
ist? Hier hat die CADFEM AG ihren Hauptsitz
und lockt zahlreiche FEM-Anwender aus der
ganzen Schweiz, Österreich und Deutschland,
mit einem bestechend guten Seminarangebot
in unser Dörfl i.
Was können Sie von Aadorf aus an einem freien
Tag oder am frühen Abend unternehmen? Hier
sind einige Tipps für alle, die die Ostschweiz
etwas besser kennen lernen möchten.
Viel gibt es in Aadorf wahrlich nicht zu sehen.
Dennoch hat das Dorf seine Reize und wartet
dem interessierten Besucher mit einigen Überraschungen
auf. In Tänikon, einem Nachbardorf
von Aadorf, steht die Eidgenössische Forschungsanstalt
für Agrarwirtschaft und Landtechnik. Dieses Institut ist
auf jeden Fall einen Besuch wert. Auch die Industrie ist in
Aadorf gut vertreten. Wer durch das grosse Industriegebiet
geht, kann auf viele bekannte Namen stossen (z. B. Bosshard
AG Stahl- und Maschinenbau, GRIESSER AG, HILDEBRAND AG
Maschinenfabrik). Aber am schönsten sind immer noch die
ausgedehnten Spaziergänge, welche man von Aadorf aus in
die umliegenden Wälder unternehmen kann. Für das leibliche
Wohl empfehlen wir Ihnen, im Ristorante da Stefano, dem
Stammlokal der CADFEM AG, einzukehren.
www.aadorf.ch . www.dastefano.ch
Spielend lernen – TECHNORAMA Winterthur
Das Technorama in Winterthur
ist kein Museum
im herkömmlichen Sinn.
Es ist eine Art Experimentier-Ausstellung,
in welcher es durchaus
erwünscht ist, die Exponate
anzufassen und so
auf spielerische Weise zu lernen. Ob im Bereich der Optik, der
Mechanik oder der Elektrik, hier können Sie zahlreiche Experimente
selber durchführen und Sie erfahren dabei viel über die
Grundlagen der Physik und der Biologie. Die optimale Vorbereitung
für den nächsten, intensiven CADFEM Seminartag.
www.technorama.ch
Fotomuseum Winterthur
Im Jahr 1993 wurde das Fotomuseum Winterthur gegründet und
widmet sich seither der Fotografi e als Kunstform und als Abbild
Autor: Daniel Häberli, CADFEM AG
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
der Wirklichkeit. In
diesem architektonisch
interessanten Museum
werden sowohl zeitgenössische,
als auch
klassische Fotoausstellungen
präsentiert.
Wer einen modernen
© Christian Schwager, 2003
und kulturell attraktiven
Ort sucht, um die Seele baumeln zu lassen, ist im Fotomuseum
Winterthur sicher am richtigen Ort. Nehmen Sie auf jeden
Fall den DesignXplorer mit!
www.fotomuseum.ch
Schloss Frauenfeld (Historisches Museum)
Aadorf und Frauenfeld liegen nur
etwa 8 km auseinander und sind
durch öffentliche Verkehrsmittel
gut verbunden. Das Wahrzeichen
von Frauenfeld ist das
“Schloss Frauenfeld“. Aber nicht
nur von aussen ist dieses Schloss
interessant. Im Innern der alten
Gemäuer verbirgt sich ein historisches
Museum, in welchem man
Foto: www.picswiss.ch
mehr über das mittelalterliche
Leben in der Region um Frauenfeld erfahren kann. Der ideale
Kontrast zu “robust Design“ und zur “Element Kill Option“
www.frauenfeld.ch
Das Schloss Sonnenberg bei Stettfurt
Das Schloss Sonnenberg ist ein alter Landsitz der zum Kloster
Einsiedeln gehört und heute als Museum und Wirtshaus
genutzt wird. Das kleine Schloss steht, wie es der Name schon
sagt, auf einem Hügel und ist schon von weitem gut zu sehen.
Ein Spaziergang vom kleinen Dorf Stettfurt aus, hinauf zum
Sonnenberg, ist die richtige Erholung nach einem harten aber
lehrreichen Seminartag bei CADFEM.
Wil
Das Städtli Wil, welches nur zehn Eisenbahnminuten von Aadorf
entfernt liegt, bietet dem Besucher eine nette Altstadt. Die uralten
Gebäude laden ein, durch die Gassen zu bummeln und die
ruhige Atmosphäre zu geniessen.
Wil verfügt jedoch auch
über gute Einkaufsmöglichkeiten
und bietet seinen Besuchern
auch in dieser Hinsicht
einiges. Für alle, die es ruhiger
nehmen, ist der Wiler Stadtpark
ein guter Tipp. Unter den
grossen Bäumen am Weiher
lässt es sich gut von ANSYS
Kommandos und Workbench
träumen.
www.wil.ch
CADFEM Empfehlung
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Veranstaltungstipps
SAE 2005 World Congress Exhibition
11. – 14. April 2005 in Detroit / USA
www.sae.org
CADFEM and partners of TechNet Alliance will exhibit at booth 1641 /
“German Pavilion”
Hannovermesse – Digital Factory
11. – 15. April 2005 in Hannover
www.hannovermesse.de
Sie fi nden CADFEM in Halle 16, Stand B 22 am
Gemeinschaftsstand “Berechnen, Simulieren, Optimieren”
6th International Conference EuroSimE2005
Thermal, mechanical and Multiphysics Simulation and
Experiments in Micro-Electonics and Micro-Systems
17. – 20. April 2005 in Berlin
www.eurosime.org
CADFEM and ANSYS are Exhibitors
ANSYS User Club e.V. Workshop
22. – 23. April 2005 in Bad Neuenahr-Ahrweiler
www.auc-ev.de
VDI-Tagung Schwingungen in Verarbeitungsmaschinen
26. – 27. April 2005 in Leonberg bei Stuttgart
www.vdi.de
Sie fi nden CADFEM in der begleitenden Fachausstellung
NAFEMS World Congress
17. – 20. Mai 2005, Malta
www.nafems.org
5th European LS-DYNA Users´ Conference
25. – 26. Mai 2005 in Birmingham / UK
www.arup.com/dyna/conference
CADFEM is Co-Organizer, Sponsor, Exhibitor and Lecturer of
several papers
BlechExpo – Internat. Fachmesse für Blechbearbeitung und
Fügetechnologie
01. – 04. Juni 2005 in Sinsheim bei Heidelberg
www.blechexpo-messe.de
Sie fi nden CADFEM in Halle 5 an Stand 5301
PCIM – Internat. Fachmesse und Konferenz für Leistungselektronik,
Intelligente Antriebstechnik und Power Quality
07. – 09. Juni 2005 in Nürnberg
www.pcim.de
CADFEM ist Aussteller am Stand der Fa. Simulation Research
2. Pro/ENGINEER Anwendertreffen
09. Juni 2005 in Reutlingen
Sie fi nden CADFEM in der begleitenden Fachausstellung
www.inneo.de
Anwenderberichte
CADFEM Empfehlung
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
10. Schweizer CADFEM Users´ Meeting
16. – 17. Juni 2005 in Zürich
www.cadfem.ch
13. ANSYS Users Meeting for Czech Republic and
Slovakian Republic
21. – 23. September 2005 in Prerov/Mähren, CZ
www.svsfem.cz
Stamping Days 2005 –
Branchen-Messe für Hochleistungs-Stanzen
21. – 23. September 2005 in Pforzheim
www.stamping-days.de
CADFEM ist Aussteller
VDI-Tagung Schraubenverbindungen –
Berechnung, Gestaltung, Anwendung
05. – 06. Oktober 2005 in Dresden
www.vdi.de
Sie fi nden CADFEM in der begleitenden Fachausstellung
CAT.PRO 2005
07. – 10. Oktober 2005 in Stuttgart
www.catpro.de
23. CADFEM Users‘ Meeting –
Internationale FEM Technologietage
09. – 11. November 2005 in Bonn
www.usersmeeting.com
Euromold
30.11. – 03. Dezember 2005 in Frankfurt
www.euromold.com
Webtipps
www.CAEworld.com
Portal for the international CAE-Community, hosted by Technology
Network Alliance AG, a global corporation representing a worldwide
network of engineering solution providers
www.eCADFEM.com
Portal zur On-Demand-Nutzung von CAE-Software
www.feainformation.com
Informationen zu FEM, insbesondere LS-DYNA
www.gacm.de
German Association of Computational Mechanics
TechNetAlliance
Technology Network Alliance AG
www.fi nck-hoffmann.de
Rechtsberatung von Berechnungsingenieuren (u.a. Risikomanagement)
sowie Software-Anbietern.

www.inducare.org
Anerkannte Werkstätten für behinderte Menschen
www.einsteinjahr.de
Informationen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung zum
Einsteinjahr 2005
www.cad.de
Umfassendes Portal mit Anwenderforen zum Thema CAD/CAM/CAE
www.lsdyna-portal.com
Internationale Seiten zu LS-DYNA mit Anwenderforum
www.ingenieurkarriere.de
Karriereportal des VDI
www.grafi ng-online.de
Informationen über die Stadt Grafi ng b. München und Umgebung
www.vdc-fellbach.de
Der Virtual Dimension Center in Fellbach ist ein Kompetenz- und
Innovationszentrum der Region Stuttgart zum Thema Virtual Reality,
das von namhaften institutionellen Mitgliedern aus Industrie und Forschung
unterstützt wird.
CADFEM
unterstützt u.a.
www.tadra.de
Förderverein für die Tawo-Drango-Region (Osttibet)
www.animals-angels.de
Animals‘ Angels e.V. – Verein, der sich gegen gesetzeswidrige
Tiertransporte einsetzt
www.brotfuerdiewelt.de
Eine Aktion der kirchlichen Entwicklungszusammenarbeit
www.unicef.de
Kinderhilfswerk der Vereinten Nationen
Literaturtipps
Advanced Topics in Computational Partial Differential Equations,
Numerical Methods and Diffpack Programming
Lecture Notes in Computational Science and Engineering, Vol. 33,
Hans Petter Langtangen, Aslak Tveito (Eds.)
Springer-Verlag, 2003,
ISBN 3-540-01438-1 / XIX, 659 p.
The book is suitable for readers with a
background in basic fi nite element and
fi nite difference methods for partial differential
equations who wants gentle
introductions to advanced topics like parallel
computing, multigrid methods, and
special methods for systems of PDEs. The
CADFEM GmbH INFOPLANER 1/2005
goal of all chapters is to ‚compute‘ solutions to problems, hence algorithmic
and software issues play a central role. All software examples
use the Diffpack programming environment, so to take advantage
of these examples some experience with Diffpack is required. There
are also some chapters covering complete applications, i.e., the way
from a model, expressed as systems of PDEs, through discretization
methods, algorithms, software design, verifi cation, and computational
examples.
Albert Einstein für Anfänger
Strati Karamaolis
Elektra Verlagsgesellschhaft mbH,
6. Aufl age 1995, ISBN 3-922-23835-1
Aus dem Vorwort des Verfassers
Wie zwei meiner früheren Veröffentlichungen
in der Reihe “Populäre
Naturwissenschaft“ befasst sich das
vorliegende Buch mit dem Werk Albert
Einsteins, dabei insbesondere mit der speziellen
und der allgemeinen Relativitätstheorie.
Die Darstellung ist anspruchsvoller als die der vorangegangenen
Publikationen, bleibt jedoch weiterhin allgemein verständlich.
Um den Titel nicht Lügen zu strafen, wurde auf mathematischen
Aufwand so weit wie möglich verzichtet.
Encyclopedia of Computational Mechanics
Stein, Erwin; De Borst, René; Hughes, Thomas J. R. (Eds.)
John Wiley & Sons., 1. Aufl age 2004, ISBN 0-470-84699-2
The Encyclopedia of Computational
Mechanics is the most comprehensive
reference to date on the theory and
practice of computational mechanics.
The Encyclopedia will serve as the
foundation for research and practice
in developing designs and in understanding,
assessing, and managing
numerical analysis systems. The team
on contributing authors is internationally
renown for its research in this area
of engineering science.
Gefährliche Managementwörter.
Und warum man sie vermeiden sollte
Fredmund Malik
FAZ Buch, 2004, ISBN 3-89981039-2
In der Physik ist das klar: Wer Dichte
und Masse verwechselt, gilt zu Recht
als Dilettant. Analoges kommt im
Management aber nicht als Ausnahme,
sondern regelmäßig vor. Gerade im
Management ist für Klarheit und
Richtigkeit des Denkens zu sorgen.
Fredmund Malik ruft in diesem Büchlein
die Wörter zur Ordnung. Sie dürfen sich
ertappt fühlen!
CADFEM Empfehlung
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Hauptstr. 111
70771 Leinfelden-Echterdingen
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Fax: +49-(0)711-990745-99
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Geschäftsstelle Hannover
Schmiedestr. 31
31303 Burgdorf
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Fax: +49-(0)5136-88092-25
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Geschäftsstelle Chemnitz
Cervantesstr. 89
09127 Chemnitz
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Fax: +49-(0)371-742106
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1007 Lausanne (Schweiz)
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Fax: +41 (0)21 6017084
E-Mail: info@cadfem.ch
Italien: Numerica s.r.l.
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50127 Firenze
Tel.: +39-(0)55-432010
Fax: +39-(0)55-4223544
E-Mail: info@numerica-srl.it
www.numerica-srl.it
Tschechische Republik: SVS FEM s.r.o.
www.svsfem.cz
Schweiz: AeroFEM GmbH
www.aerofem.ch
Polen: MESco
www.mesco.com.pl
Benelux: Infi nite Simulation Systems B.V.
www.infi nite.nl
Irland: IDAC Ireland Ltd.
www.idacireland.com
Skandinavien: ANKER-ZEMER Engineering AS
www.anker-zemer.no
Großbritannien: IDAC Ltd.
www.idac.co.uk
Türkei: FIGES CAD-CAE
www.fi ges.com.tr
Japan: Cybernet Systems Ltd.
www.cybernet.co.jp
Korea: CIES Ltd. / CAE Division
www.cies.co.kr
USA: Mindware Engineering Ltd.
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