CAD + SIMULATION
CAD + SIMULATION 3D-Druck für Gussformen Wie ein vergriffener Porsche-Zylinderkopf nachgebaut wird Getriebe- und Antriebssimulation Thermische Bilanz in KISSsys erweitert KISSsys ist ein Systemaufsatz zu KISSsoft, mit dem Getriebe und Antriebsstränge modelliert werden können (Modul SYS). Das Getriebeberechnungspaket GPK, welches auf KISSsys basiert, stellt dem Anwender 17 Grundmodelle von Getrieben als Vorlagen zur Verfügung (Modul GPK). Mit dem Efficiency-Template kann für alle Getriebe und Antriebsstränge die Wirkungsgradberechnung und thermische Analyse nach ISO/TR 14179 durchgeführt werden. Zudem enthält das Template neue Funktionen, mit denen die Anforderungen der Industrie berücksichtigt werden sollen. Wer heute einen legendären Porsche 550 Spider, 904 oder 356 Carrera besitzt, kann sich glücklich schätzen. Leider sind spezielle Teile wie Zylinderköpfe nicht mehr erhältlich. Im Schadensfall hilft nur die Nachkonstruktion – der 3D- Druck erwies sich dabei als wirtschaftliche Möglichkeit. Die Nachkonstruktion der aufwändigen Bauteile stellt für jeden Konstrukteur eine Herausforderung dar, da Zeichnungen in den meisten Fällen nicht vorhanden sind und durch die OEM auch nicht zur Verfügung gestellt werden. Im konkreten Fall begann die Rekonstruktion eines Carrera Aluminium Zylinderkopfes mit dem Vermessen und Scannen des defekten Kopfes: Ventilführungen, Sitzringe, Nockenwellenlager, Einund Auslasskanäle, Zylinderkopfverschraubung etc. Anschließend wurde ein 3D-Grundkörper angelegt und mit gießtechnischen Konstruktionsmerkmalen wie Aufmaß, Abzugsschräge und Verrundungen versehen. Nach der geometrischen Rekonstruktion bei der Firma CAD Support in Mössingen stand die Herstellung der Sandkerne auf dem Programm. Klassische Kerne auf Basis von Kernformwerkzeugen waren aber aus Kostengründen unmöglich. Daher ließ man die Kerne im 3D-Druck herstellen. Der Auftrag für den Druck des kompletten Kernpakets mit insgesamt elf Kernen ging an Voxeljet in Friedberg. Der Firma war es sogar möglich, die mit zwei Millimetern extrem dünnwandigen Kühlrippen ohne zusätzliche Stützstrukturen in den Innen- und Außenkernen abzubilden. www.voxeljet.com Mit der in KISSsys integrierten Programmiersprache lassen sich eigene Modifikationen am Berechnungscode vornehmen. Optimierungen im Getriebedesign oder die erforderliche Leistung des Kühlers sollen somit von Anwendern wesentlich zielgerichteter und leichter bestimmbar sein. www.kisssoft.ag TestCube2 mit ODX-Integration Steuergeräte während der Entwicklung virtuell testen Die Erstellung von Prüfabläufen entlang der ganzen Wertschöpfungskette steht häufig vor einer Herausforderung: Es fehlt das Steuergerät als Gegenstelle zum Test. Gerade im Prüffeld möchte man aber frühzeitig die Testmethodik entwickeln, um dann mit Verfügbarkeit der Steuergeräte Funktionstests durchführen zu können. Durch Frontloading stellt der Test- Cube2 von Softing Automotive Electronics verschiedene Steuergeräte (ECUs) auf virtueller Basis für Simulation und Analyse bereit, damit diese während der Entwicklung bereits frühzeitig verifiziert und getestet werden können. Die Konfiguration der Antworttelegramme kann nun in der neuen Version wahlweise ODX-basiert oder als Hex-Telegramm erfolgen. Physiksimulation Ferrari optimiert Rennwagen per Strömungssimulation Ferrari gewann bei der FIA-Langstrecken-Weltmeisterschaft 2014 die Titel für Fahrer, Teams und Konstrukteure in der GTE Pro-Klasse. Ansys, Spezialist für CAE- und Multiphysik-Software, unterstützte den Rennstall dabei mit seinen Computational Fluid Dynamics (CFD)-Lösungen. „Bei Rennen, die zwischen 6 und 24 Stunden dauern, hängt alles von der Zuverlässigkeit der Fahrzeuge ab“, sagt Enrico Cardile, verantwortlich für Aerodynamik, Wärmemanagement und Klimatechnik bei Ferrari. „Mit der Simulationssoftware von Ansys können unsere Ingenieure in kürzester Zeit eine Reihe von Ideen für Produktkonstruktionen unter verschiedenen Betriebsbedingungen durchtesten, was die Produkt-Performance und Integrität verbessert.“ Die CFD-Lösungen von Ansys unterstützen Ferrari dabei, den Fahrwiderstand zu reduzieren, den Anpressdruck zu maximieren und die Ersteres gehe laut Softing schnell, komfortabel und fehlerfrei, da nur die in ODX beschriebenen Antworten verwendet werden. Die Beschreibung von Hex-Telegrammen erlaubt darüber hinaus auch das Simulieren von fehlerhaften Antworten, um das korrekte Verhalten der ECUs auf „falsche“ Anfragen vom Tester gegen zu testen. Mit einem TestCube2können mehrere Steuergeräte bis hin zum ganzen Fahrzeug gleichzeitig simuliert werden. www.softing.com/testcube2 Bremsenkühlsysteme zu verbessern. Den Ferrari-Konstrukteuren sei es gelungen, den Simulationsprozess weitgehend zu automatisieren und in vielen Entwicklungsschritten die Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit des Rennwagens zu optimieren. „Ferrari hat wieder einmal die Möglichkeiten der technischen Simulation – in Kombination mit großartigen Produkten und wunderbaren Fahrern – unter Beweis gestellt“, sagt Regina Hoffmann, Marketingleiterin von Ansys Germany. www.ansys-germany.com 32 AutomobilKonstruktion 1/2015
ANTRIEB Flüssigkeitskreislauf Spezialisten für Kühlmittelrohre setzen auf Zytel Polyamide Die Tristone Flowtech Group suchte eine Lösung für ein mit 2 bis 3 m ungewöhnlich langes Kühlmittelrohr zwischen Kühlerendtank und dem im hinteren Fahrzeugteil platzierten Motor. Dieses sollte eine variable Flexibilität aufweisen und zugleich Gewicht einsparen. Die Herausforderung lag in der Herstellung derart langer Rohre mit bis 27 mm Durchmesser, zweilagigem Aufbau und gewellten Bereichen, die Drücken bis zu 3 bar, aggressiven Flüssigkeiten und Tausalz widerstehen. Die aus DuPonts Zytel PA612 extrudierten und mit Wellrohrabschnitten versehenen Rohre widerstehen Temperaturen von 150 °C im Motorraum, aggressiven, bis zu 120 °C heißen Flüssigkeiten und Tausalz sowie Dauereinsatztemperaturen von 95 °C. Im Vergleich zum zuvor verwendeten Bauteil aus Aluminium, ermöglicht das Polyamid eine Gewichtseinsparung von bis zu 60 %. Bei Teklas Kauçuk stand dagegen Steifigkeit und Robustheit im Vordergrund, weshalb die Wahl auf Zytel GR PA66 fiel: Die Rohre könnten Temperaturen bis 150 °C, Drücken bis 2,4 bar und mechanischen Belastungen in heißen und beengten Motorräumen standhalten. Vorteilhaft sei auch die mögliche Funktionsintegration und Gewichtsreduzierung. Zudem ließe sich damit die Wanddicke gut steuern und die Bildung von Doppelwänden verhindern. www.dupont.com Drucksensoren-Glühkerzen Steigern Motorleistung und senken Schadstoffausstoß Federal-Mogul Motorparts gab nun bekannt, dass Beru die Produktpalette für die innovative Drucksensor-Glühkerze PSG (Pressure Sensor Glow Plug) nochmals erweitert hat. Die weltweit wohl erste Glühkerze, die eine exakte Verbrennungsregelung in Echtzeit ermöglicht, ist nun als PSG 006 auch für das Opel-Cabriolet Cascada erhältlich. Die in Erstausrüsterqualität gefertigten Beru- PSG-Glühkerzen repräsentieren moderne Glühkerzentechnologie und erlauben die Einhaltung strenger Schadstoffauflagen. Die Drucksensor-Glühkerze von Beru ist bereits für 52 automobile Anwendungen, u. a. für Audi-, Opelund VW-Modelle, erhältlich. Durch den Einsatz der PSG 006 werden in modernen Downsizing-Dieselmotoren höhere Spitzendrücke realisiert. Darüber hinaus lassen sich Standard- und zukünftige Brennverfahren noch weiter an ihre Grenzen heranführen sowie eine langzeitstabile Emissionskontrolle über die gesamte Motorlebensdauer darstellen. Zu diesem Zweck ermittelt die Beru PSG dank innovativer Messtechnologie zylinderselektiv den sich zyklisch schnell ändernden Brennraumdruck und meldet diesen mithilfe einer anwendungsspezifischen elektronischen Schaltung konti - nuierlich an die Steuerungselektronik des Motors. www.federalmogul.com AIR BLEED Effektives Entlüften durch Kleinstblenden von Lee… Neuer Platz auf der HANNOVER MESSE 13.-17. April 2015 Halle 20,St.C31 …in vielen Varianten für den Einbau in Metall oder Kunststoff. Siebgeschützt. LEE Hydraulische Miniaturkomponenten GmbH Am Limespark 2 · 65843 Sulzbach Telefon 06196 / 773 69-0 E-Mail info@lee.de www.lee.de
