JOURNAL - CADFEM Seminare
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www.cadfem.net Ausgabe 1 l 2019 JOURNAL Simulation ist mehr als Software® Simulation für Aufsteiger ¥ Alexander Schleicher: Segelflieger im Aufwind ¥ Oerlikon Neumag: Teppichgarne im Luftstrom ¥ VERBUND Hydro Power: Digitaler Zwilling im Kraftwerk Aktuelle Informationen zur Simulation in der Produktentwicklung
EN F O R MIER IN JETZT UND FÜR 2019 N W E R BE BE Upgrade your work, upgrade your life. Mit den berufsbegleitenden Studienangeboten qualifizieren wir Bachelor- und Master- absolventen genauso wie Diplom-Ingenieure und Doktoranden praxisorientiert weiter. Applied Computational Computational Digital Mechanics Fluid Dynamics City Trägerhochschule Trägerhochschule Trägerhochschule • Technische Hochschule Ingolstadt • HSR Hochschule für Technik • TUM School of Management, und HAW Landshut, Deutschland Rapperswil, Schweiz Deutschland • PES University, Indien Studienmöglichkeiten Studienmöglichkeiten Studienmöglichkeiten • Master of Engineering (M.Eng.) • Certificate of Advanced Studies • Hochschulzertifikat (TUM) • Weiterbildung in einzelnen Modulen • Weiterbildung in einzelnen Modulen Modulangebot (Auszug) Modulangebot Inhalt (Auszug) • Nonlinear and Contact Analysis • CFD in Practice • Digitaler Zwilling • Materials and Material Models • Fluid Dynamics and Heat Transfer • Stadt- und Gebäudeplanung • Computational Dynamics • Mathematics and Computational • BIM collaboration • Fatigue and Fracture Mechanics Methods • 3D Stadtmodellierung • Modeling Techniques • Analysen und Simulation • Optimization and Robust Design • Urban Mobility Planen Sie jetzt Ihre Weiterbildung www.esocaet.com/studies • +49 (0) 8092 7005-124
EDITORIAL Lebenslang lernen mit CADFEM B erufliche Weiterbildung ist öffnet zwar vielfältige neue Möglich- mehr als nur reine Informa- keiten, sie ist aber kein Selbstzweck. tionsbeschaffung und Wis- Genauso sollte auch der Einsatz von sensaneignung. Denn das Simulationssoftware gesehen wer- Wissen wird ja deshalb erworben, um den. Er sollen helfen, die Fragen, es im beruflichen Arbeitsleben erfolg- die innerhalb des Entwicklungspro- reich einzusetzen. Folglich muss ich zesses auftreten, besser zu beantwor- das Wissen auch verstehen, es in der ten. Aber nicht nur bezüglich des täglichen Praxis anwenden können Entwicklungsprozesses habe ich ge- und die daraus entstandenen Ergeb- lernt, dass es wichtiger ist, die rich- nisse analysieren, das heißt kommen- tigen Fragen formulieren zu können, tieren und bewerten können. als auf alles eine Antwort parat zu Deshalb basiert das Weiterbil- haben! dungskonzept von CADFEM auf Deshalb muss zunächst genau einem modularen Aufbau und einer überlegt werden, was soll warum si- Vielzahl von Lernbausteinen. Diese muliert werden. Auf jeden Fall ist fördern ein aktives Lernen und for- heute unumstritten, dass mit Simu- dern mehr als Zuhören und Zuse- lationen die notwendigen Entschei- hen, wie man es sonst im Internet dungen schneller und kostengünsti- etwa bei Wikipedia und YouTube „Es ist wichtiger, ger getroffen werden können, als gewohnt ist. jedes Mal erst einen realen Prototyp Neuerdings werden die bewährten die richtigen Fragen zu bauen und zu testen. Und auch Lernbausteine, wie die Präsenzsemi- nare und das berufsbegleitende Stu- formulieren zu können, ganz neue Ideen können mit Simu- lationen ausprobiert werden, dafür dienprogramm (siehe Anzeige gegen- als auf alles eine ist die neuartige Software ANSYS über und Berichte auf Seite 44 und Discovery Live prädestiniert. Seite 50), durch das neue Angebot Antwort parat Jedoch wird die Entwicklung mit „CADFEM Learning on Demand“ Industrie 4.0 nicht abgeschlossen (Seite 48) ergänzt. Damit soll das zu haben.“ sein, sondern 5.0 und 6.0 werden fol- selbstbestimmte Lernen durch inhalt- gen. In Zukunft wird menschliche liche, örtliche und zeitliche Unabhän- Arbeit immer mehr durch künstliche gigkeit unterstützt und eine hohe Effizienz abgesichert Intelligenz ergänzt, Quantenrechner erreichen neue Leis- werden. Dieser Zielsetzung entsprechend müssen die tungsdimensionen und autonome Maschinen und Autos Lernenden immer wieder praxisrelevante Aufgaben lösen. gehören zum Alltag. Dann läuft die Simulation in Kon- Testphasen kontrollieren das erlernte Wissen und erkun- struktion und Entwicklung vielleicht parallel im Hinter- den, ob es in den verschiedensten Praxissituationen sicher grund ab und bietet sofort Verbesserungsvorschläge, wie angewendet werden kann: Insgesamt also ein multimedi- schon jetzt die Rechtschreibprüfung in der Textverarbei- ales, abwechslungsreiches Lernen, das Spaß macht. tung, während ich dieses Editorial schreibe. Bei vielen Ingenieuren und Technikern sind der Wil- Dann müssen auch die Weiterbildungskonzepte in le und die Motivation zur Weiterbildung da. Sie haben neue Dimensionen vorstoßen. Das Lernen im Team un- das Konzept des lebenslangen Lernens verinnerlicht und ter Berücksichtigung der verschiedensten Blickwinkel eignen sich immer wieder neues Basis-, Aufbau- und und Fragestellungen rückt dann sicher noch stärker in Spezialwissen an, um Wissenslücken zu schließen und den Mittelpunkt und führt zu mehr gemeinsamen Er- Arbeitsabläufe zu optimieren. Dadurch wird nicht nur folgserlebnissen und Spaß am Lernen. der Wissensdurst beim Einzelnen gestillt. Gleichzeitig Dass auch die „Wissensvermittler“ Spaß beim Tea- kann sich das Unternehmen im Wettbewerb besser be- ching on Demand hatten, sehen Sie hier: haupten, die Mitarbeiterbindung wird verstärkt und der www.cadfem.de/behind-the-scenes Wissende erreicht die angestrebten Karriereziele, die natürlich auch mit finanziellen Vorteilen verbunden sind. Gerhard Friederici In diesem Zusammenhang sollte aber auch klargestellt Redakteur des CADFEM Journals werden, dass die zurzeit überall voranschreitende Digi- CADFEM GmbH talisierung nur ein Werkzeug ist. Die Digitalisierung er- „Simulation ist mehr als Software“ CADFEM JOURNAL 01 | 2019 03
I N H A LT Wie ein Adler durch die Lüfte gleiten Mit dem neuen Modell AS 33 bricht das Unternehmen Alexander Schleicher Segelflugzeugbau die jahrzehntelange Tradition einen Konstrukteur im Flugzeugnamen zu benennen. Mit ein Grund dafür ist, dass die Neuentwicklungen nur durch intensive Teamarbeit zu realisieren sind. Gleichzeitig wurde das interne Know-how in der Entwicklungsabteilung deutlich erhöht, beispielsweise durch den Einsatz moderner Simulationssoftware von CADFEM. Ab Seite 18 CADFEM 10 CADFEM SEA ist jüngstes Mitglied in der CADFEM Group CADFEM in Südostasien 11 38th TechNet Alliance Meeting 12 CADFEM News: Nachrichten von CADFEM und aus der Welt der Simulation 16 Weiterbildung – Austausch – Inspiration 37. CADFEM ANSYS Simulation Conference CADFEM PORTFOLIO 06 ANSYS 2019 – Auf der Höhe der Zeit 28 Für anspruchsvolle Physik und effiziente Arbeitsprozesse ANSYS als Integrationsplattform Digitaler Zwilling 30 Festigkeitsnachweis mit der FKM-Richtlinie nichtlinear in ANSYS Ist Ihre Welt auch nichtlinear? schaut voraus 32 Fertigungsprozesse mit Additive Print analysieren und verbessern Prozesssicherheit beim Metall-3D-Druck Das Wasserkraftwerk von morgen wird 34 Wir über uns: Arbeiten bei CADFEM ein „gläsernes Kraftwerk“ sein. Und zwar in Tobias Knostmann: Business Development für Embedded Software dem Sinne, dass möglichst sekundengenau und kontinuierlich umfassende detaillierte 35 Modellbasierte Software-Entwicklung mit ANSYS SCADE Kenntnisse über den jeweils aktuellen 36 Electrical and thermal simulation in the early design phase for electrical machines und den zu erwartenden Anlagenzustand Simulation-based Motor Design vorliegen. Diese Zielvorstellung will die VERBUND Hydro Power GmbH zukünftig mit Digitalen Zwillingen und virtuellen Sensoren erreichen. Ab Seite 22 04 CADFEM JOURNAL 01 | 2019
JOURNAL Geschwindigkeit IMPRESSUM und Präzision Herausgeber: CADFEM GmbH Mit dem berufsbegleitenden Zerti- Marktplatz 2 fikatskurs CAS CFD erhielt Nicola 85567 Grafing b. München Efftinge-Reichau von Oerlikon Tel. +49 (0) 80 92-70 05-0 Neumag umfassendes Fachwissen für Fax +49 (0) 80 92-70 05-77 die erfolgreiche Anwendung von info@cadfem.de Strömungssimulationen. Das Studium www.cadfem.net vermittelte modernste Simulations- Redaktion/Koordination: verfahren und ein vertieftes Verständ- Gerhard Friederici, gfriederici@cadfem.de nis der physikalischen Grundlagen. Alexander Kunz, akunz@cadfem.de Dadurch kann er die komplexen Anzeigen: Anforderungen an die Oerlikon- Alexander Kunz, akunz@cadfem.de Anlagen in seinen Simulationen besser berücksichtigen, um gemein- Layout: sam mit den Entwicklungskollegen G & K Design, Rechtmehring die Anlagen zu optimieren. www.magazinemaker.de Ab Seite 44 Titelbild: Alexander Schleicher Segelflugzeugbau, shutterstock.com/Phatthanit Composing G & K Design Produktion: ANSYS IN DER PRAXIS Konradin Druck GmbH Auflage 25.000 Exemplare 18 Strömungsanalyse und strukturmechanische Composite-Simulationen für den Segelflug Geschäftsführer: Dr.-Ing. Christoph Müller Wie ein Adler durch die Lüfte gleiten Dr.-Ing. Jürgen Vogt 22 Virtuelle Sensoren warnen frühzeitig vor möglichen Ausfällen Erke Wang Digitaler Zwilling schaut voraus Handelsregister-Nummer: 26 Nutzung der CADFEM Engineering Cloud um Hardware-Spitzenlasten abzufedern HRB München Nr. 75979 Rechenpower (auch nur) für kurze Dauer Geltungsbereich: 40 Erweiterter Wandsiedeansatz zur Abbildung des Leidenfrost-Effektes weltweit an Gussoberflächen Copyright: CFD für den Stranggussprozess © 2019 CADFEM GmbH. Alle Rechte vorbehalten. 42 Simulation der Wärmeableitung verkürzte Entwicklungsprozess erheblich Gedruckt in Deutschland. Beschichtung geschickt kontrollieren 44 Zertifikatsstudium zur numerischen Berechnung erleichtert erfolgreichen Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Waren- Simulationseinsatz bezeichnungen und Handelsnamen in dieser Zeitschrift berechtigt nicht zu der Annahme, dass Geschwindigkeit und Präzision solche Namen ohne Weiteres von jedermann benutzt werden dürfen. Vielmehr handelt es sich WISSEN häufig um geschützte, eingetragene Warenzeichen. 48 In der Weiterbildung absolutes Expertenwissen zeit- und ortsunabhängig nutzen Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge CADFEM Learning on Demand und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle 50 Digital City – Modellieren, Analysieren und Entscheiden ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Heraus- Zertifikatskurs mit TUM School of Management gebers strafbar. Dies gilt insbesondere für Verviel- fältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen RUBRIKEN und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. 03 Editorial Lebenslang lernen mit CADFEM Irrtümer und Änderungen vorbehalten. 38 CADFEM Empfehlung: Unimusik on tour PRINT&FOREST Klimaneutral gedruckt 4 BÄUME GEPFLANZT CADFEM JOURNAL 01 | 2019
CADFEM PORTFOLIO ANSYS 2019 Auf der Höhe der Zeit Neue Zeiten bei ANSYS: re-Netze bis zu zehn Mal schneller zu erzeu- gen. Diese neuartige Mosaik-Technologie Ab sofort orientiert sich die verbessert die Simulationsgenauigkeit, indem sie den 1:8-Hexcore-Zellengrößensprung mit Versionierung der Software ANSYS Fluent hochwertigen polyedrischen Zellen konform verbindet. Damit werden in vielen Fällen deut- an der Jahreszahl ergänzt um ANSYS Fluent ist seit über 20 Jahren bekannt lich reduzierte Modellgrößen erzielt sowie das für die Lösung anspruchsvollster Herausfor- Konvergenzverhalten bei gleichbleibendem die Angabe des entsprechenden derungen, wenn es um die unterschiedlichs- Detaillierungsgrad erheblich verbessert. ten CFD- und Multiphysik-Anwendungen Nicht nur das Handling- und Preprocessing Releases. Damit ist ersichtlich, geht. Aber das ist nicht genug. Ingenieure wurde neu erfunden, auch die CFD-Sol- sind gefordert, in kürzerer Zeit und mit weni- ver-Technologie wurde weiterentwickelt. Mit dass während eines Jahres eine ger Einarbeitungsaufwand mehr an Ergeb- GEKO sind Turbulenzen kontrollierbar, indem nisse als je zuvor zu liefern. Deshalb optimiert Turbulenzmodelle an den spezifischen An- Vielzahl von neuen Entwick- Bilder: shutterstock.com/Jusky ANSYS die neue Single-Window-Lösung den Flu- wendungsfall angepasst werden. GEKO bietet ent-Workflow bereits bei der Gittererstellung freie und abstimmbare Parameter, um spezi- lungen präsentiert werden. für das importierte CAD-Modell. Zusätzlich fische physikalische Effekte zu simulieren, können aufgabenspezifische Workflows par- ohne die zugrunde liegende Kalibrierung zu allelisiert verarbeitet werden, um Poly-Hexco- beeinträchtigen. 06 CADFEM JOURNAL 01 | 2019
ANSYS Fluent: Single-Window-Workflow von der Modell- erstellung bis zur Ergebnisauswertung. ANSYS Fluent: 1: 8-Hexcore-Zellengrößensprung mit hochwertigen polyedrischen Zellen zur Modellerstellung mit großen Skalenunterschieden. ANSYS Mechanical: semi-implizite Analysemethode zur robusten Simulation instabiler Vorgänge. ANSYS Motion zur Vibrationsanalyse von Getrieben. ANSYS Mechanical ANSYS Motion Links Toolkit: Analyse von Bei ANSYS Mechanical sind beeindruckende Riemen und Kettentrieben. Geschwindigkeitszuwächse vor allem im Be- reich der nichtlinearen Kontaktanalysen zu verzeichnen. Intelligente Kontakt-Splitting-Al- gorithmen ermöglichen nun auch bei groß- Software Daful zu entwickeln. Dabei konnte flächigen Kontaktregionen eine spürbare ANSYS Motion er seine Erfahrungen aus über 30 Jahren im Skalierung der Rechengeschwindigkeit durch Umfeld der Mehrkörpersimulation mit neus- Einsatz parallelisierter Löser. In Kombination ANSYS Motion: Die Produktfamilie für struk- ten numerischen Erkenntnissen einbringen. mit den ANSYS HPC-Lösungen werden damit turmechanische Anwendungen wurde mit Die enge Einbindung ins ANSYS Portfolio be- für eine weitere Klasse von Aufgabenstellun- ANSYS Motion um ein weiteres Mitglied er- steht unter anderem durch eine direkte gen herausragende Rechengeschwindigkei- gänzt. Dieses ermöglicht Analysen im Bereich Schnittstelle zu ANSYS SpaceClaim für die ten erzielt. Mehr Detailgenauigkeit, schnelle- der Mehrkörperdynamik, wenn Baugruppen geometrische Modellaufbereitung und zum re Resultate oder schlicht mehr Analysen bei mit starren und flexiblen Komponenten in ANSYS Twin Builder für die Systemsimulation. gleichbleibendem Zeitaufwand sind damit beliebiger Kombination miteinander inter- Die Definition von flexiblen Körpern kann realisierbar. Im Umfeld der Solver-Technolo- agieren. ANSYS Motion basiert auf der Theorie sowohl über eine modale Reduktion im Vor- gien wird mit der semi-impliziten Methode der Mehrkörperdynamik und vereint das Bes- feld als auch eine direkte Vernetzung erfolgen. ein unkomplizierter Wechsel von einem im- te aus den beiden Welten der klassischen Die letzte Variante ermöglicht auch den Ein- pliziten Solver hin zu einer expliziten Solver FEM- und Starrkörper-Simulation. Gründungs- satz nichtlinearer Materialmodelle. Die Ver- möglich. Konvergenzschwierigkeiten bei Sta- vater von ANSYS Motion ist Prof. Daesung Bae, bindung zwischen flexiblen oder starren Kör- bilitätsaufgabenstellungen gehören damit der mit dem südkoreanischen Softwarehaus pern über Gelenk- oder Kontaktdefinitionen der Vergangenheit an. Virtualmotion vor zehn Jahren begann, die ist allgemeiner Standard. CADFEM JOURNAL 01 | 2019 07
CADFEM PORTFOLIO ANSYS SIwave: Design-Überprüfung mittels EMI-Scanner, hier die Feldverteilung vor (oben) und nach (unten) der Korrektur. Electromagnetics Zu den Neuerungen gehören die Designre- gelprüfung bezüglich elektromagnetischer Interferenzen von Leiterplatten (PCBs). Der EMI-Scanner in ANSYS HFSS und ANSYS SIwa- ve ermöglicht die Überprüfung von Design- regeln, um potenzielle EMI-Probleme bereits kürzerer Zeit bis zur Zertifizierung. Durch die vor der vollständigen Simulation zu identifi- Weiterentwicklung der ANSYS SCADE Suite zieren. Die neue Elektromigrationsanalyse in für Automotive-Anwendungen wird die Ein- ANSYS SIwave prognostiziert die mittlere haltung von Industriestandards wie AUTOSAR Ausfallzeit für elektronische Strukturen. bei der Entwicklung modellbasierter Systeme Mit ANSYS 2019 R1 ist erstmals die Zwei- und Software für den Automotive-Bereich Wege-Kopplung zwischen den elektromagne- einfacher und schneller. Die SCADE Suite tischen Solvern ANSYS Maxwell, ANSYS Q3D Embedded Software unterstützt nun Entwicklungsabläufe für si- Extractor, ANSYS HFSS und dem CFD-Solver cherheitskritische Softwareanwendungen, die ANSYS Icepak innerhalb des ANSYS Electronic Embedded Software: ANSYS 2019 R1 verfügt auf die parallele Ausführung auf verschiede- Desktop als integrierte Funktion verfügbar. über neue und erweiterte Funktionen für den nen Multicore-Chips abzielen, darunter Kalray Zur Ermittlung des Vibrationsverhaltens Automobilbereich, einschließlich autonomer MPPA und Infineons neueste Generation AU- elektrischer Maschinen steht für Motorenent- Fahrzeuge, Multicore-Codegenerierung und RIX. SCADE Test Model Coverage ermöglicht wickler mit dem NVH-Workflow eine ausge- neuer Testfunktionen. Diese Funktionen bie- mit einer einzigen Aktivität sowohl die Mo- reifte Analysemethode zur Verfügung. Die ten Workflows und Funktionen, die es ermög- dell- als auch die Code-Deckung für Embed- Simulation des vibroakustischen Verhaltens lichen, sicherheitskritische Produkte schneller ded-Softwareanwendungen durchzuführen wird damit für komplette Drehzahlbereiche zu entwerfen und zu liefern, mit weniger En- und erfüllt die Richtlinien der DO-178C/DO- ermöglicht. gineering-Aufwand, reduzierten Kosten und 331 auf effiziente Weise. 08 CADFEM JOURNAL 01 | 2019
ANSYS Electronic Desktop: 2-Wege-Kopplung Thermisch- Elektromagnetisch (hier ANSYS Maxwell und ANSYS Icepak innerhalb des ANSYS Electronic Desktop). ANSYS Disovery Live: Jetzt auch mit interaktiver Echtzeit-Topologie- optimierung. Additive Manufacturing: Berücksichti- gung von Nachbehandlungsschritten (oben) als integrale Folgeanalyse nach der Simulation des eigentlichen Druck- vorgangs (unten). Systemsimulation ANSYS Discovery Live Systemsimulation: Der ANSYS Twin Builder ist jetzt in der Lage, digitale Zwillinge schneller In ANSYS Discovery Live bietet die Topologie- und effizienter zu erstellen, zu validieren und optimierung interaktive Echtzeit-Formopti- einzusetzen. Zu den neuen und erweiterten mierung für jedes 3D-Modell. Eine neue Funk- Funktionen gehören Modellexport und Lauf- tion zur Analyse von Zufallsschwingungen in zeitgenerierung, ein neuer ROM-Builder (Dy- ANSYS Discovery AIM ermittelt die dynami- namic Reduced Order Model), Standard- und sche Strukturantwort bei Random-Vibra- Workflow-Erweiterungen für Modelica sowie Additive Manufacturing tion-Tests („Shakerversuch“). Basierend auf die IEEE VHDL-2008-Verschlüsselung. Das auf- dem Leistungsdichtespektrum für eine Fuß- fälligste ist jedoch die neue Paketierung des Additive Manufacturing: Die Vernetzungs- punktanregung wird die statistische Struktur- ANSYS Twin Builder für eine einsatzgerechte technologie innerhalb der Additiv-Lösung in antwort auf den stochastischen Belastungs- Konfiguration ANSYS Mechanical wurde deutlich verbessert. zeitverlauf ermittelt. Auf der Grundlage dieser Mehrschichtige tetraedrische Elemente er- Ergebnisse können Abschätzungen bezüg- • Twin Builder Pro für alle Aufgabenstellun- möglichen es, dünne Strukturen leichter zu lich der Betriebsfestigkeit und auch die Aus- gen im Umfeld der Systemsimulation, diskretisieren und damit die Genauigkeit bei wertung lokaler Beschleunigungsspektren angemessenen Modellgrößen zu erhöhen. erfolgen, was einen direkten Vergleich mit • Twin Builder Premium ergänzt um weitere Weiterhin lassen sich Wärmebehandlungs- Versuchserkenntnissen erlaubt. Neue Funk- Funktionen zur Erstellung und Implementie- schritte hinzufügen, um auch weitere Prozess- tionen in ANSYS Discovery SpaceClaim er- rung von Reduced-Order-Modellen (ROM), schritte zu analysieren, die im Nachgang von möglichen die parametrische Kontrolle beim metallischen 3D-Drucken häufig erfolgen. Das wiederholten Erstellen komplexer Geomet- • Twin Builder Enterprise vor allem zur Ver- neue Produkt Additive Science gibt dem Ex- rien. Mit zusätzlichen Sketch-Constraints las- wendung der digitalen Zwillinge in externer perten im 3D-Druck-Umfeld Werkzeuge zur sen sich abhängige Skizzenelemente voll- Hardware oder IIoT-Plattformen mit unter- Untersuchung von Prozessdetails an die Hand, ständig definieren. schiedlichen Modell-Export-Möglichkeiten um zu verstehen, wie sich Änderungen von und zusätzlicher Laufzeit- und Entwicklungs- Maschinenparametern auf Schmelzbadgrö- Weitere Informationen: umgebung. ßen und Materialporosität auswirken. www.cadfem.net/ansys-update CADFEM JOURNAL 01 | 2019 09
CADFEM GROUP CADFEM SEA ist jüngstes Mitglied in der CADFEM Group CADFEM in Südostasien Das jüngste Mitglied der CADFEM Group und neuer ANSYS Channel Partner für Südostasien ist CADFEM SEA Pte. Ltd. mit Sitz in Singapur. Zu Südostasien zählen die Länder Singapur, Malaysia, Thailand, Vietnam, Laos, Kambodscha, Brunei, Philippinen, und Indonesien. Wir werden uns zunächst auf die vier zuerst genannten Länder fokussieren. Südostasien hat insgesamt eine Bevölkerung von rund 600 Millionen und ist ein aufstrebender Wirtschaftsmarkt. Das Büro von CADFEM durch Jack Cui gefolgt von Präsentationen SEA ist im Tower HB von Christoph Müller zur CADFEM Centre 1 im oberen GmbH, Madhukar Chatiri von CADFEM Drittel untergebracht. Eng. Services India Pvt. Ltd. über ANSYS und die CADFEM Extensions und schließ- lich Günter Müller, dem Gründer von CADFEM, zur Historie und der Entwick- Indien China lung zur CADFEM Group. Beendet wurde das Treffen mit Networking beim Lunch. Da die Veranstaltung sehr positiv bewertet Burma Vietnam wurde, ermuntert uns dies, ähnliche Ver- Laos anstaltungen in Malaysia, Vietnam und Thailand durchzuführen. Jack Cui verfügt über fünf Jahre Erfah- Thailand rung im Verkauf von technischen Lösungen und zusätzlichen vier Jahren technischer Kambodscha Philippinen Berufserfahrung. Er schloss sein Studium Jack Cui, Geschäfts- führer von CADFEM SEA, an der National University of Singapore mit einem Bachelor-Abschluss in Electronic verfügt über fünf Engineering ab. Bevor er zu CADFEM Jahre Erfahrung im SEA kam, war er in der gesamten Region Verkauf von technischen Brunei Südostasien tätig, mit Schwerpunkt auf Ver- Malaysia Lösungen. trieb von Simulationssoftware in verschie- Singapur denen Branchen. Als Geschäftsführer der CADFEM SEA arbeitet er eng mit der CADFEM GmbH und CADFEM Engi- neering Services India Pvt. Ltd. zusammen. CADFEM SEA erhält die volle Unter- Indonesien stützung der CADFEM Group und deckt das gesamte Spektrum des ANSYS-Port- folios ab. Da Simulation mehr als nur Soft- ware erfordert, stellt CADFEM SEA alle C Ressourcen zur Verfügung, die für den ADFEM SEA kann auf die nehmen. In der Anfangszeit wird er von Erfolg der Simulation notwendig sind: füh- Vorarbeit von Rosemarie Jahn Mitarbeitern der CADFEM GmbH, der rende Soft- und Hardwaretechnologie, (CADFEM GmbH) aufbauen, CADFEM Eng. Services India Pvt. Ltd. technischer Support, Berechnungs-Con- die 2017 für etwa vier Monate in und unserem Partner in Vietnam, der Ad- sulting und Know-how-Transfer zu ver- Singapur bei SkyMap war, der Partner- vantech, unterstützt. schiedenen Simulationsthemen. Bilder: shutterstock.com/Pyty; CADFEM SEA firma von virtualcitySYSTEMS GmbH. Die Eröffnungsveranstaltung fand im Dort hat sie erste Kontakte mit Universi- Oktober 2018 im Goodwood Park Hotel Weitere Informationen: täten und Firmen geknüpft. Nachdem das in Singapur statt. Rund 60 Gäste aus Fir- CADFEM SEA (South East Asia) Unternehmen CADFEM SEA Pte. Ltd. men, Forschungsgesellschaften und Uni- www.cadfem-sea.com registriert war, konnte im Juli 2018 der versitäten folgten unserer Einladung. Die Jack Cui, Territory Sales Manager erste Mitarbeiter, Jack Cui, die Arbeit auf- Veranstaltung begann mit einer Einführung jack@cadfem-sea.com 10 CADFEM JOURNAL 01 | 2019
CADFEM NEWS 38th TechNet Alliance Meeting Saint-Jean-Cap-Ferrat, France, November 2 to 3, 2018 About 90 members from 22 countries in Europe, Asia, America n An Example of Computational Fluid Dynamics in Biotechno- and Russia attended the meeting to exchange ideas and discuss logy: Modeling and Simulation of Bacterial Metabolism in actual and future simulation topics. The event started on Friday Calorimetric Ampule Technique with a marketing session for ANSYS Channel Partners. In paral- Peter Farber, Peer Ueberholz, University of Applied Sciences lel sessions were held for ROCKY and optiSLang resellers and Niederrhein, Germany CADFEM Group members. Before dinner a presentation and n Advanced Design of Electric Motors using Motor-CAD demonstration of the virtual reality cave of OPTIS were given for and ANSYS all attendees. David Staton, Motor-Design Ltd., U.K. On Saturday lectures were given from existing and potential members. The main topics of the presentations were related to n Discrete Element Modelling (DEM) on a System Level Digital Twins of urban areas for autonomous driving, for aircraft Wynand Prinsloo, QfinSoft (Pty.) Ltd., South Africa turbines to predict maintenance, and of human beings to unders- n ANSYS for Aerospace on the CADFEM Amazon Cloud tand the physics of snoring. Derek Sweeney, CADFEM Ireland, Ltd., Ireland Following the list of presentations: The meeting ended with a guided tour and a dinner in Monte n Future Mobility and Resulting Requirements for Carlo. Everybody was very pleased with the quality of the lectures, the Virtual Development Process the ability to exchange experience, but also enjoyed the wonderful Christoph Gümbel, future matters AG, Switzerland location facing the Mediterranean Sea, the excellent food and vine and last but not least the friendly atmosphere. n Will “Simulation Engineers” Exist in the Future at All? Our Spring Meeting 2019 will take place in Rotterdam, The (My view on the future of Simulation) Netherlands, on May 3 to 4, 2019. If you, as a customer in indus- Zlatko Penzar, Continental Teves AG & Co. oHG, Germany try or in science, are interested to learn more about our network n Physics Based Virtual Prototyping in Product Life Cycle you are welcome to join and give a presentation about your spe- Günther Hasna, Optis GmbH, Germany cific expertise. n SAVe: The first step towards a digital twin of the public urban More information: providing ground Ingolstadt Wolfram-Michael Remlinger, AUDI AG, Germany Christine Bundlechner cbundlechner@cadfem-international.com n Reliability Analysis in Context of ADAS Validation www.technet-alliance.com. Roland Niemeier, Dynardo GmbH, Germany n High-end, intelligent HD Maps as basis for autonomous driving validation and testing and for 3D Simulation including 3D city models TechNet Alliance – Gunnar Gräfe, 3D Mapping Solutions GmbH, Germany A Global SBES Network n New Business Models by using Digital Twins since 1998 Teresa Alberts, ITficient AG, Switzerland Aiming for a longstanding relationship, the TechNet Alliance Christof Gebhardt, CADFEM GmbH, Germany was founded by ANSYS Channel Partners in 1998 and has n Industrial applications of Digital Twins with Simulation grown into a worldwide network of SBES (Simulation Based based Reliability Analysis in Context of ADAS Validation Engineering Science) companies. In addition to members Roland Niemeier, Dynardo GmbH, Germany offering solutions for Numerical Simulation the network also n Industrial applications of Digital Twins with Simulation includes companies supporting business activities, simulation based analytics experts from customers, as well as worldwide acknowledged Frode Halvorsen, EDRMedeso AB, Norway professors and retired industry managers. Since 2000 TechNet n Meta Models for Preditictive Maintenance of Aircraft Engines Alliance member meet twice a year on a weekend to share Frank Brehmer, ITB GmbH, Germany experience and knowledge, to jointly engage in new Stefan Kuntzagk, Lufthansa Technik AG, Germany business, to visit technical sites, and last but not least enjoy dinner. Bild: TechNet Alliance n Has simulation the power to change the way we treat obstructive sleep apneic? www.technet-alliance.com Lars Bonitz, Klinikum Dortmund gGmbH, Germany CADFEM JOURNAL 01 | 2019 11
CADFEM NEWS Die Anwendungsgebiete von ANSYS SPEOS liegen in den Bereichen Automobil, Innen- und Außenraumbeleuchtung, Elektronikgeräte und Produktionsprozesse. Neu bei ANSYS: Optis-Produktlinie Das ANSYS Portfolio wurde nach der Akquisition von OPTIS die Themen wie Fahrsimulation, Scheinwerfervalidierung, Sen- durch Softwareprodukte im Bereich Optik erweitert. Die Stärke der sorik, aber auch Schallwahrnehmung adressieren. Anwendungs- OPTIS-Produktlinie liegt in der detaillierten Modellierung von beispiele der OPTIS-Software sind nicht nur im Automobilbe- Strahlungsquellen und optisch relevanten Materialien, so dass eine reich (Scheinwerfer, Rücklichter) zu finden, sondern allgemein realitätstreue Simulation möglich wird. Das Schlüsselprodukt auch bei Beleuchtungen (Innenraum, Außenraum), Elektronik- SPEOS – ab Mitte 2019 stand-alone als SpaceClaim-basiertes und geräten (Displays, Bedienungsflächen) und im Produktionspro- Workbench-integriertes ANSYS SPEOS einsetzbar – eröffnet viel- zess (Heizbestrahlung, Arbeitsbereichbeleuchtung). fältige Möglichkeiten zur statischen optischen Simulation. Des Weiteren bietet ANSYS mit der VRXPERIENCE-Pro- Weitere Informationen: duktgruppe auch Softwarelösungen für Echtzeitsimulationen an, www.cadfem.net/optis Digitale Zwillinge mit SAP, ANSYS und CADFEM Simulationen in der Nutzungsphase von „CADFEM ist für uns ein der in unseren Projekten umfangreiches Produkten und Anlagen liefern als sog. Di- Engineering-Wissen mitbringt. CADFEM- gitale Zwillinge über virtuelle Sensoren er- wichtiger Partner, der in Experten ergänzen die SAP-Projektexperten weiterte Informationen über den Anlagen- unseren Projekten umfang- und ermöglichen die Realisierung des vollen zustand, Verschleiß oder Degradation. An- Nutzens und des Potenzials von SAP Pre- wendungsszenarien sind die prädiktive reiches Engineering-Wissen dictive Engineering insights enabled by Wartung sowie die Kostensenkung durch ANSYS.“ sagt Andre Gajda, VP Product optimierten Service und Ersatzteile. Darüber mitbringt. CADFEM-Experten Development, SAP SE. hinaus ermöglichen Digitale Zwillinge den ergänzen die SAP-Projekt- Auf der Hannover Messe ist am SAP- Betriebsmodus zu optimieren, sei es hin- Stand (Halle 7, Stand A02) ein von SAP und sichtlich Einsatzzeit, Performance oder Be- experten und ermöglichen die CADFEM gemeinsam erstellter Digitaler triebskosten der Anlage. Die verfügbaren Realisierung des vollständigen Zwilling live zu erleben. Für eine physische Daten sind die Grundlage für neue Ge- Anlage der Prozesstechnik (zum Beispiel aus schäftsmodelle wie „fault detection as a ser- Nutzens und des Potenzials der chemischen Industrie oder der Geträn- vice“, „recommendations as a service“ bis von SAP Predictive Enginee- keindustrie) wird exemplarisch gezeigt, wie hin zu „machine as a service“. mit SAP Predictive Engineering Insights en- Seit Juni 2018 bietet SAP mit SAP ring insights enabled abled by ANSYS der Degradationszusstand Predictive Engineering Insights enabled by von Anlagenkomponenten wie Pumpen oder by ANSYS.“ ANSYS eine Lösung an, die die bewährte Ventilen erfasst wird. Die verbleibende Ein- ANSYS Technologie in die SAP Intelligent Andre Gajda, VP Product satzzeit kann abgeschätzt und durch ange- Asset Management Lösung integriert. Im Development bei SAP SE passte Betriebsmodi verlängert werden. Dezember 2018 wurde CADFEM Mitglied des SAP PartnerEdge open ecosystem. Weitere Informationen: „CADFEM ist für uns ein wichtiger Partner, www.cadfem.net/zwilling 12 CADFEM JOURNAL 01 | 2019
ANSYS übernimmt Material- spezialisten Granta Design Ende Januar 2019 verkündetet ANSYS die Übernahme des Ma- terialspezialisten Granta Design, Ltd. Mit dieser Akquisition ver- fügt ANSYS nun über eine umfassende Lösung im Umfeld der CADFEM: PumpWizard Materialspezifikation und Materialverwaltung. Einerseits sind genaue, rückverfolgbare und zuverlässige Materialinformationen für Pumpenlaufräder entscheidend für die Genauigkeit der Simulation. Andererseits spielt die gezielte, aufgabenspezifische Materialauswahl in allen Anwendungsgebieten der Simulation eine wichtige Rolle. Der CADFEM PumpWizard optimiert systematisch und automa- tisiert das Design von Pumpenlaufrädern. Er zeichnet sich durch eine intuitive Bedienung und eine kostengünstige On-Demand- Nutzung aus. Die Software kann auch ohne Expertenwissen ein- gesetzt werden, um ein Laufraddesign mit hohem hydraulischem Wirkungsgrad zu erhalten. Basierend auf den wesentlichen Design- größen wie Viskosität, Drehzahl, Förderhöhe und Volumenstrom wird in einem automatisierten Ablauf eine optimale 3D-Geome- trie des Laufrades erzeugt und die Kennlinie in einem wählbaren Arbeitsbereich ermittelt. Dazu erfolgt die Eingabe der relevanten Daten in das Online-For- mular, worauf die anfallenden Kosten direkt berechnet und ange- zeigt werden. Eine anschließende verschlüsselte Übermittlung des Auftrags wird mit Abschicken des Formulars erledigt. Die Berech- nung einer optimierten Schaufelgeometrie basiert auf einer vorge- gebenen Druckbeaufschlagung der Schaufel (“Blade loading”) mit Hilfe von „inversem Design“. Dieses erlaubt eine direkte Kontrol- le der strömungsbeeinflussenden Parameter und steuert damit einen Aufgabenspezifische Materialauswahl mit der Datenbank optimalen Strömungsverlauf. Eine Laufrad-Geometrie wird hier Granta MaterialUniverse. also definiert durch vorgegebene Strömungseigenschaften. Integ- rale Bestandteile des Entwurfsprozesses mit dem CADFEM Granta entwickelt und vermarktet Software für die Materialaus- PumpWizard sind Optimierungsläufe und eine 3D-Validierung. wahl mit umfassender Datenbank und zugehörigem Informati- Das Ergebnis wird als 3D-CAD-Modell geliefert. Darüber onsmanagement. Damit können Kunden die für sie relevanten hinaus zeigen verschiedene Diagramme die charakteristischen Materialien auswählen, analysieren, einsetzen und verwalten. Ne- Eigenschaften, und Tabellen fassen die typischen Kennwerte wie ben vielen mittelständischen Unternehmen setzen auch Weltkon- Leistungsaufnahme, Wirkungsgrad und Förderhöhe im Ausle- zerne wie Airbus, General Motors und Rolls-Royce auf die Ma- gungspunkt zusammen. terialkompetenz von Granta. Weitere Informationen: Weitere Informationen: www.cadfem.net/pumpwizard www.cadfem.net/grantadesign Buchvorstellung: Das Buch „Betriebsfestig- Betriebsfestigkeit mit FEM keit mit FEM: schnell verstehen & anwenden“ ist Die Autoren Dr.-Ing. Stefan Einbock und Florian Mailänder im Verlag „Books fassen die Grundlagen der Betriebsfestigkeit und FEM auf ver- on Demand“ ständliche Art zusammen und liefern konkrete und direkt an- erschienen. wendbare Methoden für einen selbständig erstellten Betriebs- festigkeitsnachweis auf Basis von FEM-Ergebnissen. Ein be- sonderer Fokus liegt dabei auf der Anwendung für Einsteiger. Weitere Information: www.einbock-akademie.de/buecher/ buch-betriebsfestigkeit-mit-fem CADFEM JOURNAL 01 | 2019 13
CADFEM NEWS ANSYS Hall of Fame: Startup-Sieger Mecuris Die Mecuris GmbH reduzierte durch den Einsatz der Simulations- software ANSYS Kosten und Entwicklungszeit beim Testen von Entwürfen für Prothesenfüße.Wie vielen Medizintechnikunterneh- men hat die Simulation den Ingenieuren der Mecuris GmbH ge- holfen, Risiken zu managen, Erkenntnisse für die Entwicklung zu gewinnen, die Produktentwicklung zu beschleunigen und die ge- setzlichen Richtlinien zu erfüllen. Durch industriellen 3D-Druck und die Verwendung moderner Hochleistungskunststoffe können aktuellste Erkenntnisse aus der medizinischen Forschung sowie die Wünsche der Experten direkt in Hilfsmitteln umgesetzt werden. Der Fuß besteht aus einem besonderen Hochleistungskunststoff und bietet dank eingeschobenem Federelement aus Faserverbund- Bild: Mecuris werkstoff eine hohe Energierückgabe. Dank CE- und ISO-Zertifi- zierung genügen die Prothesen höchsten Sicherheitsstands. Der Fuß besteht aus einem besonderen Hochleistungskunststoff Weitere Informationen: und bietet eine hohe Energierückgabe. https://www.ansys.com/other/hall-of-fame/archive/2019/mecuris Stadtplanung in Helsinki mit ANSYS Discovery Ende 2018 hat die Stadt Helsinki mit virtualcitySYSTEMS ein Stadtplanungs- und Stadtentwicklungsprojekt gestartet, bei dem neben BIM inside ANSYS auch die neue Simulationssoftware ANSYS Discovery Live von CADFEM eingesetzt wird. So kön- nen schon in frühen Planungsphasen Entwürfe im realitätsnahen 3D-Umfeld bewertet und komplexe Strömungsverhältnisse schnell und unkompliziert analysiert werden. Beispielsweise lassen sich Windlasten für neue Gebäudeentwürfe unter Einbeziehung der vorhandenen Bebauung bestimmen. Aber auch notwendige Ver- änderungen für die bestehende Bebauung werden erkennbar. Ob Geometrien manuell angepasst, Objekte verschoben oder ausge- virtualcitySYSTEMS blendet werden, das Simulationsergebnis stellt die Änderungen nach wenigen Sekunden dar. Zusätzlich können auch weiterfüh- unterstützt Standardisierung rende Fragen, wie zur Belüftung der Stadt oder zum Personenkom- fort, beantwortet werden. virtualcitySYSTEMS gestaltet als Mitglied bei ASAM (Associa- tion for Standardization of Automation and Measuring Systems) Weitere Informationen: aktiv die Weiterentwicklung der OpenX-Standardreihe mit, zu der www.virtualcitysystems.de/aktuelles neben OpenDRIVE (https://www.asam.net/standards/detail/ opendrive/) auch OpenCRG und OpenSCENARIO gehört. Ganz allgemein konzentriert sich ASAM auf die Standardisierung des Datenaustauschs zwischen den vielen Werkzeugen, die im Prozess der Entwicklung und Validierung von Fahrzeugen, deren Kom- ponenten und Steuerungssystemen eingesetzt werden. virtualcitySYSTEMS möchte zusammen mit CADFEM und ANSYS urbane Simulationsumgebungen aus 3D-Stadtmodellen (CityGML) und Straßenraummodellen (OpenDRIVE) für die Entwicklung, Erprobung und Validierung von ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) und AD (Autonomous Driving) Funk- tionen entwickeln, wie es auch im Projekt SAVe (https://save-in. digital/unsere-vision/) erforscht wird. Mit Discovery Live können komplexe Strömungsverhältnisse Weitere Informationen: schnell und unkompliziert analysiert werden. www.virtualcitysystems.de 14 CADFEM JOURNAL 01 | 2019
Nachruf Professor Erwin Stein Professor Erwin Stein Am 20. Dezember 2018 haben wir das folgende E-Mail von der im Jahr 2012 hinter IACM (International Association of Computational Mechanics) der Binären Vier- erhalten: Spezies-Getriebe- maschine nach “It is with great sadness that I have to inform you of the passing of Gottfried Wilhelm Erwin Stein December 19, 2018. Leibniz. Professor Stein was an international academic authority and a renowned expert in computational mechanics. He received the Mein beruflicher Wegbereiter Gauss-Newton Medal, the highest award given by our society, among Erwin Stein hat meinen Berufsweg entscheidend beein- many other prizes and recognitions in Germany, Europe and all over flusst. Ich habe von 1963 bis 1969 an der Universität the World. Stuttgart Bauingenieurwesen studiert und habe als einer His scientific legacy and his example will guide us and also future von nur drei Studenten, die von Erwin Stein neu eingeführ- generations. Moreover, I believe that it is also important to acknowled- te Vorlesung Tensor-Analysis besucht. Auf diese Weise hat ge his longstanding support and continuous work for the International mich Herr Stein kennengelernt und mir Anfang 1970 – für Association of Computational Mechanics. mich völlig überraschend – eine frei gewordene Stelle als His death leaves a deep void in the heart of many of us.” Wissenschaftlicher Assistent angeboten. So bin ich zur Promotion gekommen und konnte als Visiting Scholar an Antonio Huerta der University of California in Berkeley einige Zeit mit President of IACM meiner Familie verbringen. Nach meiner Assistentenzeit hatte ich immer mal wieder Eine ausführliche Beschreibung von Leben und Werk findet sich Kontakt mit ihm, zum Beispiel als Mitglied im Vorstand der in Wikipedia. GACM (German Association of Computational Mechanics), bei https://de.wikipedia.org/wiki/Erwin_Stein_%28Ingenieur%29 Konferenzen und bei unserm CADFEM Users’ Meeting 2005 im Bundeshaus Bonn, wo er einen Keynote-Vortrag über seine Ergänzend soll erwähnt werden, dass Erwin Stein Mitherausgeber Forschungen über Gottfried Wilhelm Leibniz gehalten hat. der Encyclopedia of Computational Mechanics war, die in drei Erwin Stein wird mir als beruflicher Wegbereiter und Bänden mit insgesamt rund 1.800 Seiten im Jahr 2004 vom John Unterstützer immer in Erinnerung bleiben. Wiley & Sons Verlag herausgegeben wurde. Sein Steckenpferd war die Erforschung von Leben und Werk Dr.-Ing. Günter Müller des Wissenschaft-Genies Leibniz und die Nachbildung der von Bild: wikipedia/Bernd Schwabe Gründer der CADFEM GmbH ihm erfundenen Rechenmaschine. und geschäftsführender Gesellschafter Beim CADFEM Users’ Meeting 2005 im Bundeshaus Bonn der CADFEM International GmbH hat er einen Plenarvortrag über „Calculating the World: The Great Invention of Gottfried Wilhelm Leibniz“ gehalten. dynamic software & engineering WIL LKO MME N ZU 06. – 07. Juni 2019 | cc neue weimarhalle 16. Weimarer Optimierungs- und Stochastiktage 2019 Konferenz für CAE-basierte parametrische Optimierung, stochastische Analyse und Robust Design Optimierung (RDO) Infos & Anmeldung >> www.dynardo.de Hauptsponsor
CADFEM Weiterbildung – Austausch – Inspiration CADFEM ANSYS Simulation Conference Die CADFEM ANSYS Simulation Conference in Deutschland geht in diesem Jahr in die 37. Runde! Am 16. und 17. Oktober 2019 treffen sich ANSYS Anwender und Simulationsinteressierte zum Wissens- und Gedankenaustausch im Kongress-Palais Kassel. Achtung: In diesem Jahr wurde das Programm auch auf Wunsch Bis von Teilnehmern von drei auf zwei Tage I L 2 0 1 9 30. APR komprimiert – oder genauer: auf zwei Tage und ein informatives Get-together o r te il e am Vorabend des ersten Tages. Hier cherv Frühbu ern & haben Sie Gelegenheit, in entspannter sich ic h en Atmosphäre Ihre Registrierung vorzuneh- e ein re Vorträg men, erste Beiträge zu hören und sich ge- meinsam mit vielen anderen Teilnehmern bei einem gemütlichen Imbiss auf die beiden prall gefüllten Konferenztage einzustimmen. Im deutschsprachigen Raum finden neben der Veranstaltung in Kassel bereits im Frühjahr die eintägigen Konferenzen in Öster- reich und in der Schweiz statt. Get-together Neues entdecken, Gleichgesinnte am 15. Oktober treffen, von Anderen lernen – ab 17 Uhr das ist die Simulation Conference! Die Digitalisierung verändert den privaten und beruflichen Alltag grundlegend. Gleichzeitig kann man beobachten, dass der Stel- lenwert der persönlichen, direkten Kommunikation zunimmt – nicht quantitativ, aber qualitativ. Deshalb gehört die CADFEM ANSYS Simulation Conference nicht nur bei vielen ANSYS An- 180+ Fachbeiträge wendern, sondern bei zahlreichen Konstrukteuren, Entwicklungs- verantwortlichen, und Forschern, die Simulation mit anderen Tools durchführen oder schlicht die Welt der „Simulanten“ kennenlernen CADFEM Forum wollen, zu den Pflichtterminen. Die „Simulation Conference“ bedeutet einzutauchen in alles, CADFEM Medical Conference was mit ANSYS, Berechnung und Simulation möglich ist – in der eignen Branche oder Physikdomäne, aber immer auch mit dem Blick über den Tellerrand. Neben Vorträgen, Visionen, nütz- Große Fachausstellung lichen Tipps für die tägliche Arbeit und Informationen über neue Produkte und Anwendungen ist der persönliche Kontakt mit anderen der große Wert dieser Fachveranstaltung. 800+ Teilnehmer Ob andere Anwender, Anbieter interessanter Zusatztools oder Mitarbeiter von ANSYS und CADFEM, denen man viel- leicht bisher nur per Telefon oder E-Mail begegnet ist – lassen Sie sich im persönlichen Gespräch auf neue Ideen bringen, 37. CADFEM ANSYS bauen Sie Ihr Netzwerk aus und tauschen Sie Ihre Erfahrungen mit anderen aus. Und nutzen Sie das einzigartige Informations- Simulation Conference angebot zur Simulation, um sich gezielt und nachhaltig weiter- 16. bis 17. Oktober 2019 zubilden. Kongress-Palais Kassel www.simulation-conference.com www.simulation-conference.de 16 CADFEM JOURNAL 01 | 2019
„Wie immer habt ihr wieder eine sehr schöne, informative und perfekt organisierte Konferenz auf die Beine Bilder: Blateral; shutterstock.com/whiteisthecolor; CADFEM gestellt. Hervorzuheben ist die gute Qualität der Vorträge, aus denen ich viel neues Wissen mitnehmen kann.“ Dr.-Ing. Achim Holzwarth, Webasto Thermo & Comfort SE, Gilching 14. CADFEM ANSYS 24. Schweizer CADFEM ANSYS Simulation Conference Austria Simulation Conference 23. Mai 2019 19. Juni 2019 voestalpine Stahlwelt Linz HSR Hochschule für Technik Rapperswil www.simulation-conference.at www.simulation-conference.ch CADFEM JOURNAL 01 | 2019 17
ANSYS IN DER PRAXIS Strömungsanalyse und strukturmechanische Composite-Simulationen für den Segelflug Wie ein Adler durch die Lüfte gleiten Mit dem neuen Modell AS 33 bricht das Unternehmen Alexander Schleicher Segelflug- zeugbau die jahrzehntelange Tradition einen Konstrukteur im Flugzeugnamen zu benennen. Mit ein Grund dafür ist, dass die Neuentwicklungen nur durch intensive Teamarbeit zu realisieren sind. Gleichzeitig wurde das interne Know-how in der Entwicklungsabteilung deutlich erhöht, beispielsweise durch den Einsatz moderner Simulationssoftware von CADFEM. D ie Motivation und Faszination der Auf der Grundlage der aerodynamischen nen. Dabei sammelte er viele Simulations- Mitarbeiter sowie die Identifizie- Simulationsergebnisse entwickelte das erfahrungen hauptsächlich mit der rung mit ihrem gemeinsam ent- Konstruktionsteam neue Tragflügelprofile, CFD-Software, deren Anwendung ihm wickelten Produkt ist beim Be- die dann im Windkanal getestet wurden. von Anfang an leicht fiel. such des Unternehmens in Poppenhausen Dadurch konnten die Eigenschaften mo- Als besondere Herausforderungen an der Wasserkuppe immer wieder zu spü- derner Laminarprofile abgesichert werden, beim Softwareeinsatz im Unternehmen ren. „Mir macht es viel Spaß und zugleich zum Beispiel ein sehr geringer Widerstand Alexander Schleicher nennt er die Be- ist es für mich eine große Herausforderung, kombiniert mit noch höherem Auftrieb im rechnung der laminar-turbulenten Tran- die Aerodynamik moderner Segelflugzeuge, Kreisflug und angenehmer Handhabung. sition sowie die Erstellung komplexer basierend auf bewährten Designs, mit ak- Ulrich Simon fokussierte sich schon im Rechengitter mit hoher Grenzschichtauf- tuellen Berechnungsmethoden neu zu er- Studium auf Aerodynamik und Strömung lösung in ICEM CFD. Aber auch die Va- finden,“ berichtet Ulrich Simon, der an der und war in der Akademischen Flieger- lidierung des Rechennetzes und der Sol- Universität Stuttgart Luft- und Raumfahrt- gruppe, kurz Akaflieg, aktiv. Während ver-Settings durch experimentelle Daten technik mit einem Masterabschluss studiert seiner Masterarbeit lernte er die ANSYS- war eine Herausforderung. Mit Grenz- hat und sich seit 2017 im AS-Konstrukti- Software zur Strömungsanalyse (CFD – schichtberechnungen, die Aufschluss über onsteam auf den Einsatz der Simulations- Computational Fluid Dynamics) und laminare und turbulente Strömungsgebie- software spezialisiert hat. strukturmechanischen Berechnung (FEM te geben, hat sich Ulrich Simon besonders „Fast dreizehn Jahre nach dem Erstflug – Finite Elemente Methode) intensiv ken- intensiv beschäftigt, da diese entschei- der überaus erfolgreichen ASG 29 haben dend für das Flugverhalten sind. Früher wir jetzt deren Weiterentwicklung, die AS wurde dieser Bereich durch eine intensive 33, vorgestellt“, erklärt Joschka Schmeisl, Zusammenarbeit mit Universitäten ab- der Leiter Konstruktion und Produktion. gedeckt, um noch mehr Wissen über eine „Dabei konnten wir durch numerische Strö- „Ein Flugzeug von der Idee optimale Auslegung von Segelflugzeugen mungssimulationen weitere entscheidende Verbesserungen der Flugleistung erreichen. bis zur Vermarktung zu aufzubauen. Mit dem Einsatz der Simu- lationssoftware sind die Segelflugspezia- Bilder: shutterstock.com/Sekar B, Phatthanit; Alexander Schleicher Segelflugzeugbau Der komplett neu entwickelte Flügel mit einer Länge von 18 Metern erlaubt mit nur gestalten, den Prozess zu listen diesbezüglich einen weiteren Schritt vorangekommen. zehn Quadratmetern Flügelfläche sehr hohe Flächenbelastungen und beste Gleitleistun- koordinieren und am Ende Aber die Simulation funktioniert natür- lich nicht auf Knopfdruck, sondern muss gen im hohen Geschwindigkeitsbereich. Zu- sätzlich wurde der Flügel-Rumpf-Übergang selbst zu fliegen, ist eine der gut vorbereitet sein. Dazu erklärt Ulrich Simon: „Mir sind nur wenige Turbulenz- optimiert. Ebenso konnte eine veränderte Auslegung der Flügelenden, der sogenann- schönsten Tätigkeiten, die modelle bekannt, die den Umschlagpunkt von laminarer zu turbulenter Strömung ten Winglets, die dort auftretende Wirbel- ich mir vorstellen kann.“ genau und sicher berechnen können, was bildung minimieren. Auch dabei spielte die für den Segelflugkonstrukteur aber eine Software von ANSYS zur Strömungsana- Joschka Schmeisl, Leiter Konstruktion und Produktion entscheidende Voraussetzung ist. Wird von lyse eine entscheidende Rolle.“ bei Alexander Schleicher Segelflugbau einer Umschlagslage ausgegangen, die 18 CADFEM JOURNAL 01 | 2019
Bild 1: Nach dem Adler folgt von oben nach unten: Rendering der AS 33, Simula- tion mit hoher Flügelposition, halbhoher und mittlerer Flügelposition am Rumpf. Die mittlere Flügelposition schnitt insgesamt am besten ab und wurde deshalb gewählt. CADFEM JOURNAL 01 | 2019 19
ANSYS IN DER PRAXIS nicht der Realität entspricht, werden auch das Widerstandsverhalten und damit die Für das gesamte AS- rundungsradius der Anbringung und der Flügelschnitt im Detail auf Basis der Be- Flugeigenschaften falsch eingeschätzt. Das kann sehr gravierende Folgen haben. Entwicklungsteam ist der rechnungen noch optimiert. Denn viele Kleinigkeiten tragen zum positiven Ge- Ziel ist es, den Widerstand möglichst gering zu halten, um die erreichte Höhe Segelflugzeugbau eine samtergebnis bei. Außerdem wird im Strö- mungsbereich auch sehr viel experimentell und folglich die Energie, die durch eine spannende und erfüllende untersucht, zum Beispiel im Windkanal, Thermik erstiegen wurde, möglichst lange unter anderem um das Simulationsmodell nutzen zu können. Die Energie und Höhe Aufgabe. Die Verknüpfung von immer wieder zu kalibrieren. muss bis zum nächsten Aufwind reichen oder bei einer Meisterschaft zu einer hö- handwerklichem Können und CFD-Berechnungen heren Geschwindigkeit als bei den anderen bringen uns Sicherheit Teilnehmern führen. High-Tech ist dabei einzigartig „Im Gegensatz zu Neuentwicklungen an- Wann und wo entstehen und macht den besonderen derer Segelflugzeughersteller kamen wir lokale Ablösungen? Reiz aus. Sie können immer als Entwicklungsteam übereinstimmend zu dem Ergebnis, dass eine hohe Anbindung „Zwar lässt sich bei der Optimierung der der Flügel am Rumpf aus Gründen des aerodynamischen Gestalt der Flügel mit wieder an die Grenzen des Widerstands nicht zwingend notwendig ist, CFD-Berechnungen noch etwas heraus kitzeln“, erläutert Ulrich Simon „aber Machbaren gehen oder diese und wir deshalb bei einer Anbindung im mittleren Bereich geblieben sind und diese beim Rumpf beziehungsweise der Inter- aktion zwischen Rumpf und Flügel ist sogar verschieben, um neue optimiert haben“, berichtet Ulrich Simon. „Die Auswahl einer Variante in der mittle- meist mehr Optimierungspotenzial vor- handen. Gleiches gilt für das Verhalten des Produkte auf höchstem Niveau ren Position ist für die AS 33 am sinnvolls- ten, da sie vor allem im Schnellflug am Leitwerkes und die Effizienz der Winglets an den Flügelenden.“ Folglich konzent- zu entwickeln. wenigsten Widerstand bietet. Auch bei langsameren Geschwindigkeiten haben wir rierte er sich zunächst auf die Auslegung V.l.n.r.: Joschka Schmeisl, Paul Anklam, Andreas Storch, die Ablösungen in den Griff bekommen, des Übergansbereiches zwischen Flügel Ulrich Simon, Tobias Mörsel und Manfred Münch. nachdem wir die Flügel und die Rumpf- Bilder: shutterstock.com/Eric Isselee; Alexander Schleicher Segelflugzeugbau und Rumpf und suchte nach der besten anbindung entsprechend den Simulations- Position für die Anbringung der Flügel am ergebnissen ausgelegt haben (Bild 1). Rumpf. Durch eine Positionierung im obe- werden, um Unterschiede zu erkennen und Dazu ergänzt Joschka Schmeisl: „Diese ren Bereich lassen sich lokale Ablösungen dann die beste Lösung zu wählen. Erfahrungen und die Sicherheiten, die wir eher vermeiden. Dagegen ist weiter unten Während des Vorentwurfs wurden sechs durch die CFD-Berechnungen erhalten die Verschneidungsfläche kleiner und Varianten für unterschiedliche Flugzustän- haben, sind für uns von großem Nutzen. durch die kleinere Oberfläche verringert de und verschiedene Anströmbedingungen Sie bestätigen in vielen Fällen unsere tra- sich der Widerstand. Dieses Verhalten lässt intensiv analysiert, um unter anderem fol- ditionellen Erfahrungen und zeigen uns sich mit der CFD-Software sehr gut unter- gende Fragen zu klären: Wie sieht die Um- zusätzliches Optimierungspotential auf. suchen. Die Übergangsgeometrie kann strömung aus? Wann und wo entstehen Dadurch können wir uns als einer der we- immer wieder variiert und neu berechnet Ablösungen? Zusätzlich wurden der Ver- nigen Hersteller, die alles aus einer Hand 20 CADFEM JOURNAL 01 | 2019
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