Simulation und Optimierung
Wir wollen, dass Ihre Maschinen mit den optimalen Antriebssystemen ausgerüstet sind. Dabei ist es unser Ziel, den Aufwand so gering wie möglich zu halten. Darum unterstützen unsere Experten Sie gerne bei der Auslegung, Simulation, Inbetriebnahme und Optimierung Ihrer Maschine.
Sie wollen eine Maschine mit komplexer, nicht-linearer Bewegung, zum Beispiel Kniehebel oder Exzenter, umsetzen? Sie suchen die optimale Antriebsauslegung und wollen risikofrei verschiedene Optionen und Einstellungen testen? Dann nutzen Sie den Service unserer Simulationsexperten. Unser Team bringt Prozess- und Antriebs-Know-how und einen wertvollen Erfahrungsschatz mit komplexen Motion Anwendungen mit.
Zusätzlich zur Simulation des Antriebs für Auslegung und virtuelle Inbetriebnahme simulieren wir auch auf Komponentenebene. So können wir verschiedene konstruktive Anpassungen an unseren Komponenten prüfen und für ungewöhnliche Beanspruchungen individuelle Motorenlösungen anbieten.
Ihre Herausforderung
Sie suchen die optimale Antriebslösung für Ihre Maschine mit komplexer nicht-linearer Bewegung?
Unser Angebot
Fragen Sie bei uns an, per Mail oder telefonisch. Gern schon mit ersten technischen Details.
Schreiben Sie uns eine Nachricht, unsere Experten aus dem Vertrieb beraten Sie gerne.
Unser Teamwork
Mit Hilfe von Checklisten erheben wir alle wichtigen technischen Informationen zu Ihrer Maschine und Anlage. Ihr persönlicher, zuverlässiger Ansprechpartner setzt sich dazu mit Ihnen in Verbindung.
Unsere Leistung
Zunächst setzen wir Auslegungssoftware sizemaXX oder SERVOsoft, dann geht es an die Modellbildung in ProSimulation. Auf Basis der gesammelten Informationen zu Bewegungsführung, Lastprofil, etc. erstellen wir ein Modell Ihrer Anwendung und ermitteln die passenden Komponenten in idealer Dimensionierung.
Ihr Ergebnis
- Sie bekommen eine Liste der effizientesten Komponenten für Ihr Antriebssystem, verifiziert mit modernster Simulationstechnik.
- Sie möchten mit den Modellen weiterarbeiten? Kein Problem, gerne können Sie unsere Software ProSimulation selbst nutzen. Wir stellen Ihnen die Modelle Ihrer Maschine zur Verfügung.
- Wenn Sie es wünschen, unterstützen unsere Experten Sie bis zur erfolgten virtuellen Inbetriebnahme.
Ihre Vorteile
Mit Simulation ermöglichen wir eine optimale Antriebsauslegung. Prototypen können dadurch ggf. ersetzt, verschiedene Varianten und Einstellungen risikofrei getestet werden. Die Inbetriebnahme läuft deutlich schneller und komfortabler ab.
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Damit können personenbezogene Daten an Drittplattformen übermittelt werden.
Mehr dazu in unserer Datenschutzerklärung.
Der Digitale Zwilling: Erfahrungsbericht zur Maschinen- und Antriebssimulation
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Digitaler Zwilling als Engineering-Dienstleistung
Simulation auf dem Prüfstand
Anwendungsfälle: Wann kommt Simulation zum Einsatz?
Anwendungsfall: Probenentnahmehammer
Mithilfe eines Probenentnahmehammers werden automatisiert in weniger als zwei Sekunden bis zu 300 Kilogramm Bauxit von einem Förderband mit einer Geschwindigkeit von 5 m/s entnommen.
Die Inbetriebnahme und Optimierung des Hammers war eine sehr herausfordernde Aufgabe, da diese im laufenden Produktionsprozess in Afrika stattfand. Bei falscher Parametrierung könnte der Hammer auf dem Förderband stecken bleiben, das geförderte Material blockieren und die gesamte Produktion stoppen. Dies hätte hohe Produktionsausfallkosten zur Folge. Außerdem gäbe es immer nur sehr kurze Zeitfenster zum Test des Hammers.
„Mittels ProSimulation konnten wir das Bewegungsprofil und die Regelung des Hammers in der Simulation virtuell abbilden und optimieren. So konnten wir das Antriebsverhalten in der Simulation ausgiebig testen und bewerten. Das Risiko, einen Bandstillstand an der realen Maschine zu verursachen, wurde durch diese Maßnahme eliminiert“, erklärt Franscoir Potgieter von Motion Tronic.
Das Nürnberger Simulationsteam hat in der Inbetriebnahme Software ein virtuelles Modell der Maschine erstellt, das die eingesetzten Antriebskomponenten enthält. Die Simulationsparameter konnten direkt aus den realen Maschinendaten entnommen und aus Standard-Bibliothekskomponenten aufgebaut werden.
Simulationsmodell des Sampling Hammers in ProSimulation.
Ein Vergleich zwischen realem (blau) und simuliertem (grün) Drehzahlistwert zeigt eine gute Übereinstimmung.
Motion Tronic ist von der einfachen und nutzerfreundlichen Bedienung begeistert: „Durch die vollständige Integration in ProDrive konnte ich auch ohne Vorkenntnisse die Simulation nutzen und so das Antriebsverhalten des Hammers virtuell testen“, so Potgieter.
Anwendungsfall: Energiemanagement für Wasserstoffverdichter
Ein Wasserstoffverdichter verursachte hohe Kosten, hervorgerufen durch die hohe Netzanschlussleistung, die aber nur kurzzeitig benötigt wurde. Die Idee, die Netzanschlussleistung über ein Energiemanagement zu reduzieren kam von den Baumüller-Experten und überzeugte den Maschinenbauer sofort. Die hohe Leistung sollte durch einen elektrischen Energiespeicher gepuffert werden. Der Knackpunkt lag in der Dimensionierung der Kondensatoren. Diese ist komplex und zeitaufwendig.
Die umfangreiche Bibliothek enthält auch ein Modell des Energiemanagements. Damit kann die Modellierung des Wasserstoffverdichters schnell umgesetzt werden.
Vergleich der elektrischen Leistung des Motors (rot) und der begrenzten Netzleistung (grün). Mit intelligentem Energiemanagement kann die Netzspitzenleistung halbiert werden.
Das Funktionsprinzip des Wasserstoffverdichters gleicht vereinfacht gesprochen dem eines Kolbenverdichters: Umso höher der Druck wird, desto mehr Leistung wird benötigt.
Baumüller bekam vom Kunden das geforderte Bewegungs- und Lastprofil und berechnete damit das benötigte Leistungsprofil. Zielsetzung war es, die Anschlussleistung der Maschine zu reduzieren, um die Kosten für den Maschinenbetreiber möglichst gering zu halten. Mit der Simulation konnte einfach und schnell die wirtschaftlichste Lösung für den Kunden gefunden werden. Die Simulation zeigte, dass durch Einbau von lediglich 50 mF Zwischenkreiskapazität die Anschlussleistung von 106 auf 50 kW mehr als halbiert werden kann.
Modellbildung auf Komponentenebene
Stehen elektrische Motoren unter einer besonders hohen Belastung, dann kommen Standardkomponenten oft nicht in Frage. Durch das Modellieren von Motoren kann Baumüller ungewöhnliche Belastungen auf den Motor simulieren und die Wirksamkeit verschiedener konstruktiver Anpassungen testen. Baumüller ermöglicht mit diesen neuen Methoden Zeit- und Kosteneinsparungen und schafft eine räumliche Unabhängigkeit, wie sie in Zeiten der Globalisierung, Digitalisierung und Vernetzung immer öfter gefordert wird. Das Modellieren von Motoren und die Simulation von Antrieben erweitert als neue Dienstleistung das Angebotsspektrum von Baumüller.
Anwendungsfall: Maschinen zur Kaltumformung
Ein Kunde wollte seine Maschinen zum Rundkneten von Bauteilen von Hydraulik auf elektrische Antriebstechnik umrüsten. Die durch die Oszillation der Werkzeuge entstandenen Vibrationen, die über die Spindel an den Motor weitergegeben wurden. Folge waren Lagerschäden, die zu einem frühzeitigen Ausfall des Motors führten. Es ergab sich daraus beim Baumüller Motor die beste Standzeit – mit nur wenigen Wochen aber dennoch bei weitem nicht genug.
Bei der Modellierung des Motors werden Kontakte und deren Eigenschaften realistisch nachgebildetZur Feststellung der Schwingungshöhe wurden an der Maschine mit Baumüller Standardmotor Messungen durchgeführt. Die erhaltenen Parameter wurden dann der Simulation zugrunde gelegt, um den Motor virtuell mit den realen Schwingungen zu belasten.
Der Maschinenbauer wandte sich mit dieser antriebstechnischen Herausforderung bereits in einem frühen Stadium des Produktentstehungsprozesses an Baumüller. In enger Zusammenarbeit zwischen Maschinenbauer und Antriebsspezialist war es das Ziel, die Schlüsselanforderungen der Prozesssicherheit und der Optimierung der Ressourceneffizienz zu erreichen.
Zur Feststellung der Schwingungshöhe wurden an der Maschine mit Baumüller Standardmotor Messungen durchgeführt. Die erhaltenen Parameter wurden dann der Simulation zugrunde gelegt, um den Motor virtuell mit den realen Schwingungen zu belasten.
Als Spezialist mit jahrzehntelangem Know-how in der elektrischen Antriebstechnik konnte Baumüller den Motor mit allen relevanten Eigenschaften modellieren. Hier flossen Informationen zu Materialien, Kontakten und Verbindungsarten mit ein. Die von der Analyse ausgeschlossenen Bauteile wurden über abgesetzte Massen mit den jeweiligen Massenträgheitswerten berücksichtigt.
Die Lösung
Den Berechnungen zufolge ergab sich, dass bei den angenommenen Belastungen theoretisch eine Steigerung der Lebensdauer von wenigen hundert Stunden auf über 50.000 Stunden möglich wäre, wenn anstatt der standardmäßigen Rollenkugellager zwei Schrägkugellager eingesetzt werden. Es konnte also bereits vor dem physikalischen Versuch eine geeignete Maßnahme gewählt und eine Aussage über die Wirksamkeit der Maßnahme getroffen werden.
Das Modellieren von Motoren zur Berechnung erscheint auf den ersten Blick aufwändig. Simulationen mit modellierten Motoren sind aber als echte Alternative zum Prototypenbau mit deutlichen Optimierungsmöglichkeiten anzusehen.
