UNSERE DIENSTLEISTUNGEN
IM ÜBERBLICK
Am Anfang steht die Strukturanalyse Ihres Produkts. Grundlage dazu bildet ein von uns erstelltes Finite-Elemente-Modell – vorzugsweise auf Basis Ihrer CAD-Daten. Mit dem Modell zeigen wir, wie Kräfte auf Ihr Bauteil einwirken, wo übermässige Spannungen entstehen und wo sich allfällige Schwachpunkte befinden.
Dabei lässt sich fast jeder Werkstoff – ob Metall, Kunststoff oder biologischen Ursprungs analysieren. Kommt es aufgrund von nichtlinearem Materialverhalten, Kontakten oder grossen Verformungen zu Nichtlinearitäten, beziehen wir diese in die Berechnungen mit ein.
Structalys bietet folgende Analysen:
- Verformungsanalysen
- Spannungsanalysen
- Festigkeitsanalysen (statisch, Ermüdung)
- Stabilitätsanalysen (Beulen, Knicken)
- Dynamische Analysen (Schwingung, Aufprall, PSD, Seismic)
- Thermische Analysen (Temperaturverteilung)
- Thermisch-mechanische Analysen (Temperaturdehnungen)
Für Analysen mit Fluiddynamik (CFD), Akustik oder Elektromagnetismus können wir auf die Zusammenarbeit mit Spezialisten in Hochschulen und befreundeten Firmen zählen.
Wir kennen die einschlägigen, aktuellen Normen und Regelwerke und können auf jahrelange Erfahrung zurückgreifen. Das Resultat ist ein fundierter, gesetzeskonformer Nachweis der statischen Festigkeit sowie der Ermüdungs- und Zeitfestigkeit
Basis für den Festigkeitsnachweis ist bei uns die vorgängige Finite-Elemente-Analyse. Denn Maschinenteile aus Stahl, Eisenguss und Aluminium lassen sich meist mittels Verfahren nach der FKM-Richtlinie mit örtlichen Kerbspannungen, die mit solchen Analysen effizient ermittelt werden können, berechnen.
Erfüllt Ihr Bauteil die Anforderungen, erstellen wir einen ausführlichen regelkonformen Bericht mit allen notwendigen Festigkeitsnachweisen und sämtlichen erforderlichen Daten. Dies als Grundlage zur Produkt-Zulassung.
Gerne berücksichtigen wir kunden- und branchenspezifische Regelwerke wie Eurocode, SIA, AD 2000 und ASME.
Structalys begleitet Sie von Beginn des Konstruktionsprozesses bis zur Produkt-Zulassung – oder je nach Bedarf während
einzelner Etappen. Wie arbeiten wir konkret? Aufgrund Ihres
CAD-Geometriemodells erstellen wir für Sie komplette Rechenmodelle und berechnen daraus relevante lokale Grössen wie Verformung, Spannung, Dehnung und Temperatur. Wir helfen Ihnen bei der Interpretation der Resultate und suchen
Structalys erstellt einen sogenannten Digitalen Zwilling Ihres Tragwerks oder Bauteils, mit dem zusätzlich zu detaillierten Festigkeitsanalysen auch Effekte realitätsnah numerisch simulieren, welche sich durch eine mögliche Abminderung der Festigkeit im Laufe der Zeit oder durch Einzelereignisse ergeben könnten. So lässt sich zum Beispiel anhand des Digitalen Zwillings bewerten, ob die Festigkeit gegen Ende
der erwarteten Nutzungsdauer und nach Schädigungen durch Verformungen, Ermüdung und Korrosion ausreichen wird. Oder wie nachträgliche Sanierungsmassnahmen auf die Tragfähigkeit positiv einwirken könnten. Und dies vor allem, ohne die reale Struktur später im Betrieb mit viel Aufwand untersuchen zu müssen.
Welche Form soll Ihr Bauteil besser haben, damit es möglichst wenig Masse hat, aber trotzdem genügend steif und fest ist? Structalys berechnet für Sie die optimale Struktur mittels moderner Spezialsoftware zum dazu geeigneten Finite-Elemente-Modell. Analog zum Knochenbau in der Natur soll schliesslich die Struktur nur gerade dort Material aufweisen, wo die Beanspruchung es erfordert. Wir untersuchen die neue optimierte 3D-Konstruktion dann auf ihre Festigkeit und Robustheit hinsichtlich möglicher Fertigungs- und Montagetoleranzen und erstellen falls erforderlich einen Nachweis.
Für solche 3D-Konstruktionen eignen sich für die Fertigung neue 3D-Druckverfahren, die bereits derart in der Luftfahrt- und Automobilindustrie Anwendung finden. Dies sowohl für Strukturen aus Kunststoffen wie auch aus Aluminium- und Stahllegierungen und anderen Metallen. Wir unterstützen Sie gerne bei der Suche nach einer 3D-Drucklösung für Ihr Bauteil und stellen die dazu nötige Daten des Geometriemodells im passenden Format (STL) bereit.
Kein Bauteil zu komplex: Structalys ist Ihr Spezialist für komplizierte Berechnungen. Die nichtlineare Finite-Elemente-Analyse gehört zu unseren Kernkompetenzen. Dabei betreiben wir nur den Aufwand, der notwendig ist. Das reicht von einfachen Formelrechnungen bis hin zur
Berechnung von dynamischen Analysen mit Nichtlinearitäten, wie sie beispielsweise aufgrund grosser Verformungen, reibungsbehafteten Kontakten und plastischen Materialverhaltens entstehen.
Ohne Betriebsgeheimnis sind keine Forschung und kein Fortschritt möglich. Bei Structalys verstehen wir uns als Teil der
innovativen Technologiebranche. Bei uns sind Ihre sensiblen Daten gut aufgehoben: Wir gewährleisten höchste Diskretion.
Die Finite-Elemente-Analyse
Bei Maschinenteilen und Tragwerken mit einfacher Geometrie lassen sich Beanspruchungen rasch ermitteln – meist reichen Formeln und Handrechnungen. Nicht so bei komplexen Bauteilen: Hier sind numerische Simulationen erforderlich, um seriöse Erkenntnisse über die Festigkeit zu erlangen. Genau das ermöglicht die Finite-Elemente-Analyse (FE-Analyse): Mit ihr lässt sich die Festigkeit von Bauteilen ausreichend exakt ermitteln. Dazu teilen wir Ihr Bauteil rechnerisch in kleine Teilkörper – «finite Elemente» – auf. Als Grundlage dient vorzugsweise ein CAD-Geometriemodell.
Die Beanspruchung der so entstehenden, kleinstrukturierten Geometrien lassen sich analytisch berechnen. Der Schritt von den finiten Elementen zum Bauteil gelingt mittels numerischer Integration und computergerecht formulierter Addition der Steifigkeit der einzelnen finiten Elemente zur Steifigkeitsmatrix des Bauteils. Das daraus entstehende Gleichungssystem besteht oft aus mehreren Millionen Unbekannten. Leistungsfähige Computer können solche Aufgaben lösen und aussagekräftige Ergebnisse liefern.
Ob Temperaturen oder Dehnungen, Druck oder Zugkräfte: Die FE-Analyse gibt Aufschluss über die physikalischen Vorgänge in einem Festkörper. So lassen sich auftretende Spannungen sowie die Wärmeverteilung in einem Festkörper relativ genau quantifizieren.
Ein grafisches Modell verdeutlicht am Schluss die Resultate der Analyse. Anhand von Einfärbungen sind kritische Bereiche eines Bauteils sofort erkennbar. Zum Beispiel können Blau- und Grüntöne stabile Zonen kennzeichnen, während orange bis hellrote Bereiche für erhöhte Belastungen stehen. Und sattes Rot kann dazu dienen, Hotspots zu hervorzuheben. An solchen «heissen» Zonen könnte die Festigkeit definitiv nicht mehr ausreichend sein. Bauteile lassen sich aufgrund dieser Erkenntnisse schon im Konstruktionsprozess optimieren – was Zeit spart und Entwicklungskosten reduziert! Zudem dienen die Ergebnisse der Analyse als Beleg für die Sicherheit eines Bauteils.