Aufrufe
vor 1 Jahr

DER KONSTRUKTEUR 6/2015

DER KONSTRUKTEUR 6/2015

AKTUELL KOMMENTAR

AKTUELL KOMMENTAR Durchgängige Prozessketten Schnittstellen zwischen Berechnungsprogrammen für die Interaktion verschiedener Tools Dr. Stefan Beermann, Geschäftsführer der KISSsoft AG, Schweiz Seit im Maschinenbau Software eingesetzt wird, besteht der Wunsch, eine durchgängige Prozesskette zu etablieren, in welcher Daten von einem Programm über eine entsprechende Schnittstelle in ein anderes übertragen werden. Das gilt natürlich auch für Berechnungs- und Simulationsprogramme. Im Bereich der Berechnung/Simulation sehen wir in letzter Zeit einen starken Trend zur Verknüpfung von quasistatischen und transienten, sprich dynamischen, Berechnungen. In der Getriebewelt bedeutet dies, dass eine Erstauslegung statisch erfolgt. Die Getriebeparameter werden sodann an ein Schwingungssimulationsprogramm übertragen, zumeist eine MKS, eine Mehrkörpersimulation, um durch diese die dynamischen Lasten zu bestimmen. Mit den dynamischen Lasten wird dann wiederum ein Sicherheitsnachweis geführt, also quasi-statisch. Falls sich dabei herausstellt, dass die Auslegung zu optimistisch war, werden entsprechende Anpassungen gemacht und anschließend wird der Simulationsprozess wiederholt. Ohne Schnittstellen wäre diese Vorgehensweise zum einen sehr zeitaufwändig. Viel gravierender ist jedoch die Fehler-Anfälligkeit bei der Übertragung der Daten, insbesondere, wenn relativ viele Schleifen durchlaufen werden. Früher oder später kommt es hierdurch zu Daten-Inkonsistenzen. Sollen für eine Simulation zwei verschiedene Programme eingesetzt werden, so gibt es zwei mögliche Grundstrukturen: Die Vorabberechnung und die Co-Simulation. Für die Vorabberechnung werden zuerst in dem einen Programm Berechnungen durchgeführt − z. B. wird die lastabhängige Steifigkeit eines Wälzlagers bestimmt. Anschließend werden die Ergebnisse in die zweite Software eingelesen und für weitere Berechnungen verwendet, sagen wir eine Schwingungssimulation. Bei der Co-Simulation werden die Programme hingegen enger verzahnt: Das eine Programm ruft das andere direkt auf und holt sich benötigte Parameter. Um im genannten Beispiel zu bleiben, würde eine Schwingungssimula tionssoftware in jedem Iterationsschritt die Wälzlagersoftware aufrufen, um die aktuell vorliegenden Steifig keiten zu berechnen. Welche der beiden möglichen Vorgehensweisen die bessere ist, hängt von der Anzahl variierter Parameter ab. Bei einer Vorabberechnung wird ein Kennfeld auf Verdacht für einen bestimmten Parameterbereich ermittelt. Die Anzahl Parameter geht dabei exponentiell in den Aufwand ein. Die Co-Simulation zeigt hingegen eine lineare Abhängigkeit von der Anzahl Parameter, dafür fließt zusätzlich die Anzahl Simulationsschritte – also Aufrufe der anderen Software – mit ein. Als Faustregel kann man davon ausgehen, dass bei ein oder zwei variierten Parametern die Vorabberechnung wesentlich effizienter ist. Hingegen wird die Kennfeld-Ermittlung typischerweise bei sechs oder mehr variierten Parametern zu aufwändig und die Co-Simulation ergibt unter dem Strich den niedrigeren Aufwand. Wo letztlich die Trennlinie verläuft, hängt von der Qualität des Kennfeldes ab, d. h. wie viele Stützstellen pro Parameter benötigt werden, wie gut sich die Kennzahlen interpolieren lassen und wie stark die Kennfeldberechnung von den wiederkehrenden ähnlichen Berechnungen profitiert. Eine allgemeine Technik zur Realisierung von Schnittstellen zwischen Windows- Programmen ist das „Component Object Model“ – kurz COM genannt. Der Vorteil liegt hierbei in der Unabhängigkeit von der Programmiersprache und Implementierung der beteiligten Programme. Man trifft sich sozusagen auf neutralem Grund. Auch ist die Technik seit Windows 3.1 in jedem Windows-System − ohne weitere benötigte Installation oder Konfiguration − sowie auf verschiedenen Plattformen und teilweise sogar auf nicht-Windows- Systemen vorhanden. Zudem steht dem Programmierer eine robuste Methode zur Verfügung, um verschiedene alte Versionsstände transparent auszuliefern, indem neue Funktionen einfach zu den alten zugefügt werden. Dadurch muss auf der Client-Seite keine Änderung vorgenommen werden – und trotzdem besteht die Möglichkeit, neue Funktionalitäten zu nutzen. Wir haben sehr gute Erfahrungen mit dem COM gemacht. In Kisssoft ist schon länger ein COM- Server implementiert, der neuerdings außer den grundlegenden Funktionen von Berechnungssoftware – Laden und Speichern, Dateneingabe, Berechnen und Protokollieren – auch zahlreiche Auslegungs- sowie Spezialfunktionen für andere Programme verfügbar macht. Damit sind neben den bisherigen Funktionalitäten nun auch Aufrufe der Kontaktanalyse, Feinauslegung und viele weitere verfügbar. So kann sehr leicht über z. B. Excel eine Automatisierung von Berechnungen realisiert, eine CAD-Schnittstelle verwirklicht werden oder es können Daten in ein anderes Simulationsprogramm, wie MKS oder FEM, übertragen werden. Diese Datenübertragung wurde in den letzten 12 Monaten vor allem für in Kisssoft berechnete 3D-Zahnradmodelle und Steifigkeitsfunktionen genutzt. Aber auch die Konvertierung von vorhandenen Zahnraddefinitionen in Excel- Dateien zu Kisssoft-Dateien wurde realisiert. Die Grenzen der Anwendung liegen vor allem in der Vorstellungskraft der Benutzer. www.kisssoft.ch 6 Der Konstrukteur 6/2015

AKTUELL www.newcast.de www.tbwom.de Die EMO findet wieder in Italien statt Nach sechs Jahren kehrt die EMO wieder nach Italien zurück; sie wird von Cecimo, dem europäischen Werkzeugmaschinenverband, gefördert und findet von 5. bis 10. Oktober im Ausstellungszentrum der Fieramilano in Mailand statt. Ca.110 000 m 2 Netto- Ausstellungsfläche sind schon heute gebucht. Über 1300 Unternehmen haben sich bisher angesagt. An der Spitze stehen die Gastgeber, knapp dahinter liegen die Deutschen Unternehmen. 150 000 Besucher aus rund 100 Ländern erwarten die Veranstalter. „Die EMO gilt von jeher als wichtigster Termin für die Akteure der Herstellerindustrie“, erklärt Pier Luigi Streparava, Generalkommissar der EMO Milano 2015. „Daher haben wir beschlossen, das Technologie-Repertoire der Weltfachmesse auch mit Additive Manufacturing zu ergänzen.“ 4. INTERNATIONALE FACHMESSE FÜR GUSSRODUKTE MIT NEWCAST FORUM www.emo-milano.com worldwide Elektromotor mit rekordverdächtiger Leistung Forscher von Siemens haben einen Elektromotor für Flugzeuge entwickelt, der bei 50 kg Gewicht rund 260 kW elektrische Dauerleistung liefert – 5-mal so viel wie vergleichbare Antriebe. Mit ihm können erstmals auch Flugzeuge mit Startgewichten von bis zu 2 t elektrisch angetrieben werden. Durch neue Simulationstechniken und Leichtbau erreicht der Elektromotor ein Leistungsgewicht von 5 kW/kg. Vergleichbar starke Elektromotoren in der Industrie liegen unter 1 kW/kg, Antriebe für Elektroautos liefern ca. 2 kW/kg. Seine Leistung gibt der Motor bereits bei einer Drehzahl von 2500 min -1 ab und kann so einen Propeller direkt antreiben. Damit werden seriell-hybride Elektroflugzeuge mit vier oder mehr Sitzen möglich. Noch in diesem Jahr soll der Motor in die Flugerprobung gehen. Im nächsten Schritt wollen die Forscher die Leistung weiter steigern. Mittelfristig halten sie hybrid-elektrisch angetriebene Regionalflugzeuge mit 50 bis 100 Passagieren für realistisch. www.siemens.com Deutsche Elektroexporte 2014 auf Allzeithoch Die Exporte der deutschen Elektroindustrie haben im Jahr 2014 einen neuen Rekordwert erreicht. Im gesamten vergangenen Jahr stiegen die Branchenausfuhren um 4,9 % auf 165,5 Milliarden Euro. „Erstmals überhaupt wurde die Marke von 160 Milliarden Euro überschritten“, sagte ZVEI-Chefvolkswirt Dr. Andreas Gontermann. Das bisherige Allzeithoch aus dem Jahr 2012 hatte bei 159,9 Milliarden Euro gelegen. Allein im Dezember 2014 wuchsen die Exporte um kräftige 15,4 Prozent gegenüber Vorjahr auf 13,7 Milliarden Euro. Es war der höchste jemals erzielte Dezemberwert. www.zvei.org Zukunft gestalten Die internationale Fachmesse für Gussprodukte ist die weltweit bedeutendste Plattform für maßgeschneiderte Lösungen auf diesem Sektor – die Erzeugnisse sind sichtbares Ergebnis hochwertiger Gießereitechnik. Höhepunkte sind neben der Verleihung des NEWCAST-Awards das NEWCAST-Forum sowie die Sonderschau „Technik in Guss“. Gegossene Spitzenklasse Die NEWCAST bietet wegweisende Produktentwicklungen: vom hochpräzisen Feingussteil der Medizin bis zum einbaufertigen, komplexen Großgussteil im Maschinen- und Anlagenbau. Herzlich willkommen in Düsseldorf! Messe Düsseldorf GmbH Postfach 10 10 06 _ 40001 Düsseldorf _ Germany Tel. +49(0)2 11/45 60-01 _ Fax +49(0)2 11/45 60-6 68 www.messe-duesseldorf.de

AUSGABE