Computersimulation von Wendelförderern mit Hilfe der Diskrete Elemente Methode (DEM)

Wendelfördersysteme werden vorrangig in Kläranlagen für Rechengut und Klärschlamm, in der Abfallverwertung und -entsorgung, in der Holzindustrie (Späne und Hackschnitzel), in der Lebensmittelindustrie und Landwirtschaft (Saatgut), in der Zellstoff-, Papier- und Bauindustrie (Mörtel) u. a. eingesetzt. In der modernen Kreislaufwirtschaft und in der Altlastensanierung (Altdeponieaufbereitung u. a.) ist der Einsatz von Wendelförderern besonders angezeigt. Somit ist die Bedeutung des Wendelförderers als Gliedes in der logistischen Kette der Abfallverwertungsbetriebe sehr groß. Der Vortrag erläutert die Rolle des Wendelförderers in der logistischen Kette der Entsorgungswirtschaft. Es werden die Ergebnisse der experimentellen Untersuchung sowie der DEM-Simulation von Wendelförderern vorgestellt und diskutiert, welche Chancen und Möglichkeiten sich für eine verbesserte Auslegung des Wendelförderers ergeben.

Approximation und Berechnung von Zufallsgrößen anhand der Finite-Elemente-Methode

Es wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem stetige Zufallsgrößen rechnerunterstützt dargestellt und miteinander verknüpft werden können. Die Verteilungsfunktionen der Zufallsgrößen werden mit einem Finite-Elemente-Ansatz in einem endlichen Intervall [tmin; tmax] approximiert. Die Addition zweier Zufallsgrößen wird durch numerische Berechnung des Faltungsintegrals durchgeführt.

Simulation von Förderprozessen bei Vibrationsförderanlagen

Die erzielbare Fördergeschwindigkeit bei Vibrationsförderern hängt maßgeblich von der Bewegungsfunktion des Förderorganes ab. Für die gezielte Simulation dieser Anlagen mittels der diskreten Elemente Methode (DEM) ist es notwendig die geometrisch vernetzen Förderorgannachbildungen mit praxisrelevanten Bewegungsfunktionen zu beaufschlagen. Der Artikel beschreibt die Einbindung dieser Bewegungsfunktionen in die quellenoffene DEM-Software LIGGGHTS. Während des Simulationsprozesses wird eine Bewegung vernetzter CAD-Modelle durch trigonometrische Reihen ermöglicht.

Simulation der peristaltischen Förderung von Stückgütern als Schüttgut

Im Beitrag wird ein neuartiges Förderprinzip zur federnden Aufnahme und zum Transport von massenhaft anfallenden Paketstrukturen vorgestellt. Das Förderprinzip beruht auf einem flächigen Tragmittel in Form eines veränderbaren, elastischen Verbundes von kleinskaligen Fördermodulen. Das konzipierte Transportprinzip mit peristaltischen Eigenschaften soll entstehende Staus der Pakete schnell auflösen und eine dedizierte Steuerung von Teilmengen zulassen, um den erforderlichen Durchsatz innerhalb eines Materialflusssystems zu erreichen. Diese Lösung ermöglicht eine sinnvolle Verknüpfung von Wirkprinzipien der Schüttgut- und Stückgutförderung zur Aufnahme und Fortbewegung von Pakete als Schüttgut. Die Grundfunktionalität des Förderkonzepts wird durch die numerische Simulation auf Basis der Diskrete Elemente Methode sowie der Mehrkörpersimulation überprüft.

Indirektes-Metall-Lasersintern (IMLS) – Durchgängige Simulationsmethode zur Optimierung der Maßhaltigkeit

Im Werkstoff thermisch induzierte chemische und physikalische Vorgänge bedingen während des Ofenprozesses beim IMLS-Verfahren ein instationäres plastisches Dehnungsverhalten, das die Form- und Maßgenauigkeit von Bauteilen negativ beeinflusst. Lineare oder funktionsbasierte Skalierungsfaktoren reichen bei komplexen Geometrieelementen nicht aus, um eine hohe Maßgenauigkeit aufgrund des transienten Verzugsverhaltens zu realisieren. Aus diesem Grund wird eine durchgängige Lösung auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) zur Berechnung des Strukturverhaltens vorgestellt. Die entwickelte numerische Prozesskette basiert auf der Ermittlung von Dilatometermessungen, die in reaktionskinetische Materialmodelle integriert und anschließend mit der Simulation gekoppelt werden. Dadurch kann das Verzugsverhalten in den Phasen Festphasensintern, Infiltration und Flüssigphasensintern während des Ofenprozesses mit hinreichender Genauigkeit berechnet werden.

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Die komplexen transienten thermischen Bauraumverhältnisse während der Schicht-generierung beim Lasersintern von Thermoplasten haben direkten Einfluss auf die resultierenden Bauteileigenschaften. Dies schlägt sich in Effekten wie dem „Curl“ oder Bauteilverzug nieder. Ohne Kenntnisse über die zeitlichen und örtlichen Tempe-raturverhältnisse im Bauraum können weder der gesamte Bauraum ausgenutzt, noch die späteren Bauteileigenschaften vorhergesagt werden. Folglich wird die Wirtschaft-lichkeit des Verfahrens im Hinblick auf einen Einsatz zur Serienproduktion begrenzt. Neben der experimentellen Erforschung der transienten thermischen Zustände wäh-rend des Lasersinterns ist die Modellbildung zur simulativen Abbildung ebendieser von großer Bedeutung. Dieser Beitrag stellt den grundlegenden Aufbau eines Simu-lationsmodells für die schichtweise Bauteilgenerierung dar und zeigt allgemeine Mo-dellierungsansätze für die charakteristischen thermischen Materialkennwerte von Pulvern auf. Weiterhin erfolgt anhand einer Parameterstudie eine Quantifizierung der Effekte einzelner Materialeigenschaften und Prozessstellgrößen auf die mittels finiter Elemente Methode berechneten Temperaturverhältnisse an einer Pulverschicht.

Entwicklung eines FE-Modells zur Optimierung von Stahlseil-Fördergurtverbindungen

Verbindungen stellen die Schwachstelle in einem Fördergurt dar, da dort die auftretenden Zugkräfte ausschließlich vom Zwischengummi übertragen werden. Prüfungen von Fördergurtverbindungen sind zeitaufwendig und kostenintensiv. Die Messung der Spannungen im Zwischengummi der Verbindung ist bei dieser Prüfung nur unter erheblichem Aufwand zu realisieren. Aus diesen Gründen wurde am Institut für Transport- und Automatisierungstechnik in Zusammenarbeit mit der Firma Fenner Dunlop Americas ein FE-Modell zur Auslegung und Optimierung von Stahlseil-Fördergurtverbindungen entwickelt.

Methode zur Dimensionierung von Entkopplungspuffern in dynamischen Fertigungsprozessen

Die Bestimmung der optimalen Puffergröße zur Entkopplung von Prozessen mit großen Durchlaufzeit-Schwankungen ist ein entscheidendes Problem bei der Planung insbesondere von getakteten Fertigungslinien. Der Puffer sollte in jedem Fall so groß bemessen sein, dass er den nachfolgenden Prozess in jedem Takt versorgen kann, andererseits aber reduziert werden auf Grund eines begrenzten Platzangebots innerhalb der Fertigungslinie. Der vorliegende Artikel beschreibt eine analytische Methode zur Ermittlung einer optimalen Puffergröße und vergleicht die Ergebnisse mit Simulationsuntersuchungen. Weiterhin wird der Zusammenhang zwischen der Durchlaufzeitverteilung und der erforderliche Puffergröße analysiert.

Verwendung kinematischer Ketten bei der Generierung von Finite-Elemente-Modellen

Vorliegende Arbeit stellt eine am Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik der Technischen Universität München entwickelte Modellierungsmethode vor, die eine Abbildung von Finite-Elemente-Modellen als kinematische Strukturen ermöglicht. Dabei besteht das Gesamt¬modell aus einer Reihe einzelner FE-Teilmodelle, die durch Gelenke miteinander verbunden sind. Durch das Verändern weniger Parameter kann die räumliche Anordnung der Teilmodelle zuein¬ander verändert werden. Somit lassen sich die unterschiedlichen Betriebszustände der realen Maschine durch ein einziges Modell abbilden, wodurch der Aufwand für die Modellierung, Berech¬nung und Auswertung derartiger Systeme erheblich reduziert werden kann.

Einsatz von Superelementen in der Berechnung von Gittermast-Fahrzeugkranen

In diesem Artikel wird eine Superelementformulierung für geometrisch nichtlineare Finite-Elemente-Berechnungen vorgestellt. Die Elementformulierung beruht auf Matrizen, die durch statische Kondensation erzeugt werden. Nach der Festlegung der Elementeigenschaften wird eine Methode zur Berechnung der Elementkräfte bei großen Verschiebungen und Drehungen entwickelt. Damit das Element für die Lösung von Stabilitätsproblemen verwendet werden kann, wird eine Formulierung der nichtlinearen Steifigkeitsmatrix erarbeitet. Eine Beispielanwendung zeigt die Vorteile des Elements bei der Berechnung von Gittermastkranen.

Simulation als Methode zur Konzipierung vernetzter, getakteter Montagesysteme für variantenreiche Produkte

Die Montage von Produkten in getakteten Fließstraßen als Alternative zu ortsfesten Varianten führt in der Regel zur Verbesserung der logistischen Zielerfüllung. Das volle Potential dieser Organisationsart wird jedoch weitgehend nur für standardisierte Produkte mit hohen Stückzahlen erschlossen. Hindernisse zur Produktion variantenreicher Großerzeugnisse mit volatilen Arbeitsinhalten in einer Fließstraße bestehen vor allem in der Beherrschung der Komplexität in Bezug auf dazu erforderliche flexible Arbeitszeitmodelle, optimierte Produktreihenfolgen sowie operative Taktzeitvariationen. Sollen mehrere Fließstraßen mit differenzierten Produktionsparametern gekoppelt werden, steigt der Anspruch noch einmal erheblich. Bei der Konzipierung und Erprobung geeigneter Organisationsmodelle auf Basis diverser Produktionsszenarien kann auf den Einsatz der Simulationstechnik nicht verzichtet werden.