Mit effizienter Produktentwicklung zur Marktführerschaft

Schneller, günstiger, sicherer: So setzt Leifheit auf FE-Simulationen bei der Entwicklung des Fenstersaugers „Dry&Clean“

 

 
Seit mehr als 55 Jahren gehört die Leifheit AG zu den führenden Anbietern von Haushaltsprodukten in Europa. Mit dem Fenstersauger „Dry&Clean“ bietet das Unternehmen seit 2015 ein flexibel einsetzbares Produkt, mit dem Fenster, Fliesen und Spiegel mühelos streifenfrei geputzt werden können.

Bei zahlreichen Details der Produktentwicklung setzte Leifheit auf die Simulationskompetenz von Merkle & Partner. Ein entscheidender Vorteil lag hier bei der Schnelligkeit. So konnten unterschiedliche Konstruktionsvarianten gleichzeitig simuliert werden. Neue Modifikationen konnten am Berechnungsmodell zeitnah überprüft werden. Anhand der Berechnungsergebnisse konnten die Sicherheiten bezüglich der Festigkeit effizient bestimmt und optimiert werden. Werkzeuganpassungen zur Herstellung neuer Prototypen wären im Gegensatz sehr kosten- und zeitintensiv gewesen.

 

Optimale Geometrie


 
Eine Lasche aus Polypropylen dient zum Herausziehen des Dichtungselements aus dem Flüssigkeitsbehälter. Der Befestigungsring und die Grifflasche sind durch einen nur ca. 0,8 mm dicken Kunststofffilm miteinander verbunden. Das Formteil liegt in einem Winkel von 45° im Produkt. Im Anwendungsfall wird die Lasche zunächst auf einen Winkel von 90° aufgebogen, danach wird an dieser gezogen.

In rund 10 Arbeitstagen konnte mit Hilfe mehrerer Simulationen die optimale Geometrievariante, die den Anforderungen an die Nachgiebigkeit und Festigkeit erfüllten, gefunden werden. Es wurde zunächst die Ausgangsvariante berechnet, anschließend Verbesserungsempfehlungen ausgearbeitet und dann weitere drei Varianten nachgerechnet.

Video: Von-Mises-Spannungen


Video: Vergleich zweier weiterer Varianten (Von-Mises-Spannungen)

 

Maximale Montagekraft


 
Für die Verbraucher ist die Haptik von größter Bedeutung. Der abnehmbare Sauger soll möglichst fest in der Feder des Adapters sitzen. Die Montage- und Demontagekräfte sollen deshalb möglichst groß sein. Mit Hilfe der Simulation wurden für den Endmontagezustand und die Demontage die auftretenden Spannungen hinsichtlich der Festigkeit untersucht.

Von der Nachrechnung der Ausgangsvariante bis zur finalen Geometrievariante betrug die Projektlaufzeit nur 10 Arbeitstage. Die Herausforderung lag hier im Spannungsfeld zwischen einer möglichst großen Auszugskraft unter gleichzeitiger Einhaltung der maximal zulässigen Spannungen.


Abb.: Demontagekraft diverser Varianten


Video: Simulation der Montage und Demontage (Von-Mises-Spannungen)

 

Kompromisslose Dichtheit


 
Eine TPE-Dichtung, die sich zwischen dem Tankdeckel und dem Behälter befindet, muss eine Dichtheit bis zu einer Wassersäule von 50 mm gewährleisten.

Verschiedene Varianten wurden mit Hilfe von Simulationen überprüft. Dabei zeigten die Validierungsversuche eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den Simulationsergebnissen und den realen Versuchen.


Abb.: Sehr gute Übereinstimmung von Simulation und Realität


Video: Simulation der Abdichtung

 

Vermeidung von Vorschädigungen

Die Montage des Lüfterlaufrades des Fenstersaugers ist von besonderer Bedeutung. Das Laufrad aus Kunststoff wird auf eine verzahnte Welle aufgeschoben und anschließend im Dauerlauf getestet. Eine Vorschädigung soll bei der Montage unbedingt ausgeschlossen werden.

Mit Hilfe der Simulation wurden die plastischen Dehnungen während des Montagevorgangs bestimmt. Anhand der Ergebnisse konnte so eine signifikante Vorschädigung ausgeschlossen werden.


Video: Plastische Dehnungen während des Montagevorgangs

Mit freundlicher Genehmigung der
Leifheit AG

 
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