Projektbeispiele

Auszüge der Expertise von OptimumOne

Maschinenbau

Erdbebensimulation Grundrahmen


OptimumOne hat mittels FEM-Simulation den Grundrahmen einer Gasturbine berechnet und optimiert.
Erdbebensimulation Grundrahmen

Ein Aggregate-Grundrahmen soll europaweit verwendet werden können und muss daher auch für die Aufstellung in seismisch aktiven Gebieten ausgelegt und nachgewiesen werden. Der Grundrahmen wird auf speziellen Feder-Dämpfer-Elementen gelagert, welche auftretende Beschleunigungen reduzieren und ein Aufschwingen verhindern.

Der Rahmen und die Feder-Dämpfer-Elemente wurden mittels einer gedämpften Modalanalyse untersucht. Anschließend wurde mit der Antwortspektren-Methode eine seismische Analyse der Baugruppe durchgeführt und die Standsicherheit bewertet. Es wurden noch weitere Lastfälle, wie z.B. Anheben und thermische Lasten, simuliert.

Anhand der Ergebnisse konnten sowohl die notwendige Steifigkeit als auch das benötigte Dämpfungsmaß der Feder-Dämpfer-Elemente ermittelt werden. Die Struktur des Grundrahmens wurde in mechanisch hoch belasteten Bereichen optimiert.


Kunden-Mehrwerte:
SICHERHEIT
QUALITÄT


Maschinenbau

Simulation Luftlager


Optimierung eines Luftlagers mittels Strömungs- und Schwingungssimulation durch OptimumOne.
Simulation Luftlager

Bei schnell rotierenden Präzisionsmaschinen bietet sich der Einsatz von  Luftlagern an. Diese unterstützen hohe Geschwindigkeiten und durch den reibungsfreien Betrieb entsteht kein Verschleiß. Für einen optimalen Betrieb müssen Luftlager jedoch für jeden Anwendungsfall individuell ausgelegt werden.

OptimumOne hat im Kundenauftrag ein radiales, aerostatisches Luftlager mit Hilfe der numerischen Strömungssimulation berechnet und optimiert. Die CFD Simulation liefert neben der Lagersteifigkeit auch weitere physikalische Größen, wie z.B. die Druck-, Geschwindigkeits- und Temperaturverteilung. Zur Bewertung des dynamischen Verhaltens wurde zusätzlich eine Eigenfrequenzanalyse durchgeführt.

Durch die individuelle, simulationsgestützte Optimierung des Luftlagers konnte die Qualität gesteigert werden. Es wurden Prototypen eingespart und somit Einwicklungszeit und Kosten reduziert.


Kunden-Mehrwerte:
QUALITÄT
ZEITERSPARNIS
KOSTENREDUKTION


Druckgeräte

Strömungssimulation Ventil


Die OptimumOne GmbH hat im Kundenauftrag den Druckverlust eines Ventils berechnet.
Strömungssimulation Ventil

Bei der Auslegung von Ventilen ist die Ermittlung des Druckverlustes bei  verschiedenen Ventilstellungen ein wichtiges Kriterium. OptimumOne ermöglicht es, mit Hilfe der numerischen Strömungssimulation (CFD) im Vorfeld ein Ventil auszulegen, ohne auf kostspielige Prototypen zurückgreifen zu müssen.

Für ein Ventil wurde eine Strömungssimulation durchgeführt und die Druck- und Geschwindigkeitsverteilung berechnet. Weiterhin wurde der Zeta und kv-Wert des Ventils bestimmt und eine  Kavitationsbewertung durchgeführt. Zudem wurde eine Festigkeitsanalyse  des Gehäuses gemäß Druckgeräterichtline vorgenommen.

Durch die Analyse des Ventils lässt sich im vorherein bereits berechnen, ob das konstruierte Ventil Ihre Anforderungen erfüllt. Falls nicht, können maßgeschneiderte Optimierungen ausgearbeitet werden, sodass Sie für Ihre Zwecke ein optimales Ventil verwenden.


Kunden-Mehrwerte:
QUALITÄT
ZEITERSPARNIS
KOSTENREDUKTION


Druckgeräte

Festigkeitsbewertung Wärmetauscher DIN EN 13445


FEM-Berechnung und Festigkeitsnachweis Druckgeräterichtlinie DIN EN 13445 eines Wärmetauschers durch OptimumOne GmbH
FEM Berechnung Wärmetauscher

Behälter mit einem Überdruck von mehr als 0,5 bar unterliegen den Anforderungen der Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU (vormals 97/23/EG). Hierzu zählt der Nachweis der statischen Festigkeit und ggf. der Ermüdungsfestigkeit.

Für den normgerechten Nachweis nach DIN EN 13445 wurde von OptimumOne ein Wärmetauscher mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode analysiert. Dabei konnten auch thermische Spannungen aufgrund der Temperaturänderung berücksichtigt werden. Zusätzlich zum statischen Nachweis wurde auch die Dauerfestigkeit des Wärmetauschers, aufgrund variabler Betriebslasten, nachgewiesen.

Durch die Analyse des Wärmetauschers konnte der Festigkeitsnachweis gemäß der Druckgeräte-richtlinie geführt werden. Dieser wurde im Anschluss von einer Benannten Stelle geprüft und freigegeben.


Kunden-Mehrwerte:
SICHERHEIT
QUALITÄT
ZEITERSPARNIS


Druckgeräte

Festigkeitsnachweis Armatur AD2000


FEM-Simulation und Festigkeitsnachweis gemäß Druckgeräterichtlinie AD2000 einer Armatur durch die OptimumOne GmbH
FEM-Simulation Armatur

Für drucktragende Komponenten muss gemäß der Druckgeräterichtlinie (DGRL) ein Nachweis der Festigkeit erfolgen. Dabei können unterschiedliche Belastungszustände, wie z.B. Betriebs- und Prüflasten oder der Berstdruck, berücksichtigt werden.

Durch die von OptimumOne durchgeführte FEM-Simulation konnte der statische Festigkeitsnachweis einer Armatur nach dem AD2000-Regelwerk geführt werden. Die Berechnung und der zugehörige Nachweis wurden in einem prüffähigen Bericht dokumentiert, so dass dieser zur Abnahme dem TÜV vorgelegt werden kann.

Durch die Simulation der Armatur konnte die statische Festigkeit der Armatur gemäß der Druckgeräterichtlinie validiert werden. Dadurch konnte auf den Bau und die Prüfung von einzelnen Prototypen verzichtet werden.

Darüber hinaus wurden die kritischen Bereiche der Armatur aufgezeigt. Diese Zusatzinformationen können für zukünftige Konstruktionen berücksichtigt werden.


Kunden-Mehrwerte:
SICHERHEIT
KOSTENREDUKTION
VISUALISIERUNG/
KOMMUNIKATION


Apparate- und Anlagenbau

Explosionsdruckstoßfestigkeit DIN EN 14460


Die OptimumOne GmbH berechnet Explosionsdruckstoßfestigkeit nach DIN EN 14460 als FEM-Dienstleister
FE-Analyse Industrieanlage

In Folge einer Explosion im Inneren einer Industrieanlage muss sichergestellt werden, dass keine Gefährdung für die Umgebung besteht. Die zugehörigen Anforderungen an explosionsfeste Geräte sind in der DIN EN 14460 festgelegt.

Von OptimumOne wurde die Explosionsdruckstoßfestigkeit einer Anlage nachgewiesen. Basierend auf einer FEM-Simulation wurden die Folgen des Explosionsdrucks ermittelt und gemäß den Vorgaben der DIN EN 14460 bewertet. Die Vorgehensweise und Auswertemethodik richtete sich dabei nach den Vorgaben der DIN EN 13445 für die Bewertung von Druckbehältern.

Mit der Berechnung konnte nachgewiesen werden, dass die Filteranlage nicht berstet und keine Gefahr für die Umgebung besteht.


Kunden-Mehrwerte:
SICHERHEIT
QUALITÄT
VISUALISIERUNG/
KOMMUNIKATION


Fahrzeugtechnik

FIA Homologation Sicherheitskäfig


FEM-Berechnung eines Sicherheitskäfigs gemäß FIA-Vorgaben von der OptimumOne GmbH
FEM-Berechnung Sicherheitskäfig

Rennfahrzeuge müssen den Reglements der FIA entsprechen. Um höchstmögliche Sicherheit des Fahrers zu gewährleisten, müssen Sicherheitskäfige gemäß der FIA-Vorgaben homologisiert werden. Ziel ist es das Leben und die Gesundheit des Fahrers im Falle eines Crashs bestmöglich zu schützen.

Im Rahmen der Entwicklung eines neuen, gewichtsoptimierten Sicherheitskäfigs wurden die vorgeschriebenen Lastfälle von OptimumOne berechnet und die Festigkeit des Käfigs untersucht.

Mit Hilfe der FEM-Berechnungen konnte ein gewichtsoptimierter Leichtbau Sicherheitskäfig entwickelt werden. Die Berechnungen wurden vom TÜV abgenommen und der Käfig konnte rechtzeitig zum Saisonstart freigegeben und eingesetzt werden.


Kunden-Mehrwerte:
SICHERHEIT
QUALITÄT
ZEITERSPARNIS


Fahrzeugtechnik

Schwingungsanalyse eines Common Rail


OptimumOne GmbH führt mittels FEM-Simulation eine Schwingungsanalyse und Modalanalyse eines Common Rail durch
Schwingungsanalyse Einspritzsystem

Alle am Verbrennungsmotor angebundenen Bauteile sind den Schwingungen durch den Verbrennungstakt ausgesetzt. Wird dabei eine Eigenfrequenz angeregt, so kann es zu einem Aufschwingen dieser Komponente kommen, was im schlimmsten Fall ein Bauteilversagen verursachen kann.

Um dies zu verhindern wurde von OptimumOne das Commonrail mit den zugehörigen Leitungen an einem Dieselmotor näher untersucht. Anhand einer Modalanalyse wurden die Eigenfrequenzen ermittelt und mit den möglichen Anregungsfrequenzen verglichen. Weiterhin wurde mittels Frequenzganganalyse die Sinus-Schwingungen Anregung durch den Motor berechnet.

Für ein genaues Ergebnis wurde in der Simulation die Füllmasse in den Leitungen berücksichtigt. Darüber hinaus wurde eine Methode ausgearbeitet, um die Steifigkeit der zweilagigen Leitungen realitätsnah abzubilden.

Durch die Analyse wurden das Schwingverhalten des Common Rail  mit den dazugehörigen Leitungen bestimmt. Dadurch konnte die Kontur und Lagerung der Rohrleitungen so angepasst werden, dass eine Schwingungsanregung durch den Motor unterbunden wurde.


Kunden-Mehrwerte:
SICHERHEIT
QUALITÄT
ZEITERSPARNIS


Fahrzeugtechnik

FEM-Simulation Tankaufbau Gefahrgut (ADR)


OptimumOne führt FEM-Simulation für Gefahrgut Tankaufbau nach ADR durch
FEM Simulation Gefahrgut Tankaufbau

Für Gefahrguttransportbehälter muss aus Sicherheitsgründen ein entsprechender Festigkeitsnachweis geführt werden. Es gilt das europäische Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße (ADR).

OptimumOne hat eine FEM-Simulation von einem Tankaufbau für Gefahrgut durchgeführt. Die Auslegung und Optimierung des Tankaufbaus erfolgte durch eine Spannungsanalyse anhand der Finite-Elemente-Methode gemäß DIN EN 13094. Die Lasten wurden anhand des ADR‘s definiert.

Nach erfolgreicher Optimierung der Konstruktion wurden die Ergebnisse der FEM-Simulation in einem prüffähigen Bericht dokumentiert. Der Bericht und das Rechenmodell wurden vom TÜV geprüft und abgenommen. Für die Zulassung bei der BAM erfolgte ein Abgleich eines gesonderten Lastfalles mit einem realen Versuchsaufbau.

Mit Hilfe der FEM-Simulation wurde ein optimierter Tankaufbau entwickelt, welcher die geforderten Festigkeitsanforderungen erfüllt. Die Prüfung der Berechnung durch den TÜV ist die Grundlage für die Zulassung bei der BAM.


Kunden-Mehrwerte:
SICHERHEIT
QUALITÄT
ZEITERSPARNIS