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Wertschöpfung im Prototyping erhöhen

Moderne Simulationstechnologien bilden die Realität in der Zwischenzeit nahezu perfekt ab. So kann schneller und gezielter das Verhalten von Material, Prozessen und Flüssigkeiten verifiziert werden. Damit werden Entwicklungszeiten merklich verkürzt. Bei einfachen Anwendungen sind entsprechende Simulationstechnologien längst bewährt. Für komplexe Geometrien und Mehrkörpersimulationen, wie beispielsweise die Getriebeölung, bietet Merkel & Partner eine ebenso berechenbare Simulationsmethode.

Planetengetriebe

Getriebeölsimulationen sind ungemein komplex, da Strömung mit Struktur, Öl mit Luft aber auch die Bewegung unterschiedlicher Zahnräder und Lager im Rahmen einer Simulation berechnet werden müssen. Zur Berechnung dieser komplexen Vorgänge sind unterschiedliche Softwareprogramme im Einsatz und es werden hohe Rechenleistungen mit entsprechender Berechnungsdauer abgerufen. Unter dem Namen „Merkle & Partner Öl-Sim“ bietet Merkle & Partner diese komplexen Simulationen nicht nur realitätstreu, sondern auch in absehbaren Berechnungszeiten – innerhalb weniger Tage.

Das Konzept für diese fundierten Simulationen liegt in einer klar umrissenen Methodik, fundiertem Expertenwissen zur zielführenden Definition der Rahmenbedingungen und eingesetzter Softwares. Zusätzlich kommt ein Rechennetzwerk von 7 Clustern mit über 200 Prozessoren zum Einsatz. „Die Simulationsmethode wurde sukzessive mit mehreren OEMs und Erstzulieferern weiter entwickelt und schließlich in einem speziellen Simulationsbaukasten überführt. Der erfolgreiche Einsatz in zahlreichen Projekten innerhalb der letzten fünf Jahre bestätigt den Erfolg der Methode. Zahlreiche finale Real-Tests haben die in den Simulationen errechneten Ergebnisse bestätigt“, so Stefan Merkle, Geschäftsführer der Merkle & Partner.

Globale Strömungseffekte wie Funktionalität von Ölbehältern, Ölbohrungen und Leitelementen in der Gehäusewand, lassen sich somit  schnell und effektiv berechnen und visualisieren. Auch fotorealistische Darstellungen und effektive Postprozessing-Möglichkeiten ergänzen die Methode.

„Mit unserer ‚Merkle & Partner Öl-Sim‘ bieten wir ein Verfahren mit enormem Zeitvorteil gegenüber herkömmlichen CFD-Verfahren. Einer der entscheidenden Vorteile liegt in der Erweiterung unseres M&P Öl-Sim Simulationsbaukastens durch die Simulationssoftware Preonlab. Hierdurch konnte ein Evolutionssprung gegenüber herkömmlicher CFD-Verfahren erzielt werden. Damit nutzen wir ein gitterloses Berechnungsverfahren, wodurch die Geometrievorbereitung und Vernetzung erheblich beschleunigt werden kann“, ergänzt Stefan Merkle.

Ziel der „Merkle & Parter Öl-Sim“ ist es, Konstruktion und Testing auch in diesem komplexen Bereich maßgeblich zu unterstützen. Die Geometrie der zu berechnenden Teile wird direkt aus den CAD-Daten übernommen und für die Simulation verwendet. Daher eignet sich die Simulation besonders für die frühe Phase in der Entwicklung.

Bild 1: Beim beispielhaften Planetengetriebe soll Öl aus einem Ölsumpf in einem Ölbehälter gefördert werden. Die Funktionsweise der Auffang-Rippen oberhalb der Planeten wurden bewertet und optimiert. Das Projekt war aus Kundensicht ein voller Erfolg.
Bild 2: Dreidimensionale Ölverteilung bei einem 8-Gang-Doppelkupplungs-Getriebe.

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