FEM-Simulation in der Konstruktion

Die Konstruktion der Firma KELLER Druckmesstechnik wird durch den weltweiten technologischen Fortschritt täglich mit neuen Herausforderungen konfrontiert (z.B. Druckmessung in der Tiefsee, hochdynamische Anwendungen oder Einsatz bei extremen Temperaturen). Um diesen Anforderungen gewachsen zu sein, werden komplexe Bauteile im Bereich der Mechanik mittels FEM-Software simuliert.

Die FEM-Simulation basiert auf der «Finite-Elemente-Methode». Dabei wird ein konstruiertes Bauteil, z.B. ein Aufnehmergehäuse, in kleine Elemente unterteilt, welche später bei der Berechnung durch die Software zu einem Gesamtsystem aufsummiert werden. Nachdem alle Randbedingungen gesetzt sind (z.B. Lagerung, Druck), wird das gesamte Gehäuse berechnet und simuliert. Als Resultat wird das Bauteil zur Veranschaulichung in unterschiedlichen Farben unterteilt. Wird zum Beispiel die Spannung dargestellt, zeigen rot-gelbliche Bereiche hohe Spannungen und blau-grüne Bereiche niedrige Spannungen. Anhand der Ergebnisse können nun mögliche mechanische Schwachstellen bereits während der Konstruktion frühzeitig erkannt und optimiert werden. 

Ein Aufnehmer muss zum Beispiel, je nach Anwendung, mehrere Millionen Druckimpulse aushalten können. Um eine solche Belastung gewährleisten zu können, müssen die Aufnehmer einer Dauerfestigkeitsprüfung untergezogen werden, was, je nach Anforderung, mehrere Monate dauern kann. Durch die Optimierung mit FEM kann die Anzahl der Prototypen reduziert und somit erhebliche Kosten und Mehraufwand in der Entwicklung gespart werden. Ausserdem wird durch das Anwenden der Software das interne Produktwissen weiter vertieft, was die KELLER-Produkte stetig besser macht. 

Die Simulation erlaubt zudem das Verhalten eines Bauteils in möglichst realitätsnahen Belastungszustand besser zu verstehen, wodurch die steigenden Kundenansprüche mit neuen innovativen und kreativen Lösungen bestmöglich umgesetzt werden können.