CFX Berlin - Warum Simulation

Mehr Effizienz in der Entwicklung durch Simulation

Simulationsbasierte Entwicklung ist ein moderner Entwicklungsansatz, der in einem Umfeld aus kontinuierlich zunehmendem Kosten- und Wettbewerbsdruck Ingenieure und Designer dabei unterstützt, Entwicklungsprozesse noch effizienter zu organisieren und Produktdesigns qualitativ noch hochwertiger zu gestalten. Basis hierfür bilden exakte virtuelle 3D-Modelle, robuste numerische Methoden und kombinierbare physikalische Modelle zur virtuellen Nachbildung der Realität sowie effiziente Algorithmen für die Automatisierung von Arbeitsabläufen.

Simulationsbasierte Entwicklung - schneller vom Konzept zum Produkt

Simulationsbasierte Entwicklung ist der Schlüssel zu mehr Innovation und zu echten Wettbewerbsvorteilen! Mit Hilfe simulationsbasierter Entwicklung können Sie  

  • hochwertige Produkte, Maschinen und Anlagen wesentlich schneller entwickeln,
  • Herstellungsprozesse und Designstabilität hinsichtlich real auftretender Toleranzen optimieren (robustes Design) sowie
  • dafür sorgen, dass sich Ihre Maschinen und Anlagen im laufenden Betrieb durch betreiberfreundliche Wartungszyklen und optimale Energieeffizienz auszeichnen.

Im Gegensatz zu herkömmlicher Entwicklung mittels Prototypenbau und empirischen Messungen bietet Ihnen die numerische Simulation viele Vorteile. Wir zeigen Ihnen, welche!

Besseres Prozessverständnis

Messungen an vorhandenen Prototypen liefern zumeist nur punktuelle Werte einzelner physikalischer Größen. Oftmals kann nur die Wirkung einer Produktfunktion gemessen werden, während die Information, warum sich dieses Ergebnis so einstellt, im Verborgenen bleibt. Der Zusammenhang zwischen den einstellbaren Prozessgrößen und der gewünschten Funktionalität kann so nur vermutet werden, das System bleibt eine sogenannte Blackbox. Der Entwicklungsingenieur kann sich also nur durch schrittweises Probieren an das gewünschte Zieldesign herantasten.

Im Gegensatz zu Messungen liefert die numerische Simulation an allen Orten in einem durch den Ingenieur festgelegten Berechnungsgebiet alle vorab festgelegten physikalischen Größen, bei zeitabhängigen Simulationen auch zu jedem Zeitpunkt, in beliebiger Auflösung. Man erhält mit Hilfe von Simulation also räumlich und zeitlich hochaufgelöste Detailinformationen, welche mit Messungen in dieser Qualität nicht oder nur mit extrem hohem Aufwand generiert werden könnten.

B-Feld und Vektoren einer Permanentmagnet-erregten Maschine

Mit den entsprechenden Auswertungswerkzeugen der ANSYS-Software können Sie die gewünschten Größen quantitativ und qualitativ anschaulich darstellen, zum Beispiel in Form von Diagrammen, Farbdarstellungen und Animationen. Durch Visualisierung der funktionsbestimmenden physikalischen Phänomene erhalten Sie Einblicke in die Funktionsweise und Dynamik Ihres Designs und gewinnen somit ein ganz neues Prozessverständnis!

Aufbauend auf den aus der Simulation gewonnenen Erkenntnissen eines Ist-Zustands können die für eine Auslegung oder Optimierung erforderlichen Parameter- und Designänderungen nun zielorientiert erfolgen. Und in diesem Zusammenhang ist mit der erweiterten Analysevielfalt noch ein wichtiger Vorteil zu nennen: Das virtuelle Prototyping mittels Simulation am Rechner erlaubt natürlich auch wesentlich umfangreichere Testreihen. Der Designer kann beispielsweise Material- und Betriebsparameter einfach ändern und für sein Produkt Szenarien überprüfen, auf die er bei physischem Prototyping aus Mangel an Möglichkeiten oder Zeit oder aus Kostengründen verzichten muss.

Bild: Nasenströmung menschliche Atmung
Strömungsvisualisierung der menschlichen Atmung
Bild Stromlinien elektrische Maschine
Umströmung einer elektrischen Maschine - Visualisierung der Stromlinien
Bild Schiffsumströmung
Darstellung der Umströmung eines Schiffskörpers unterhalb und über der Wasserlinie
Bild: Beispiel für Partikelklassen und Darstellung von Erosion
Beispiel für Partikelklassen und Darstellung von Erosion
Bild: Kavitationsvorhersage am Beispiel einer Armatur
Kavitationsvorhersage am Beispiel einer Armatur
Bild E-Feld-Visualisierung mit ANSYS Maxwell
E-Feld-Visualisierung mit ANSYS Maxwell
Bild Darstellung B-Feld und H-Feld von einem Transformator
Darstellung von B-Feld und H-Feld für einen Sperrwandlertransformator

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Weniger Prototypen

Der Prototypenbau ist, auch in Zeiten des Rapid Prototyping mit modernen Verfahren, zumeist finanziell und zeitlich sehr aufwändig und damit ein auschlaggebender Einflussfaktor für die Entwicklungskosten von Produkten, Maschinen und Anlagen. Darüber hinaus ist die Nutzung von Prototypen für Messungen in vielen Industriebereichen gar nicht ohne weiteres möglich, da

  • extreme physikalische Zustände - zum Beispiel extrem hohe oder niedrige Temperaturbereiche - Messungen unmöglich machen,
  • die geometrischen Dimensionen oder die Komplexität eines Designs (zum Beispiel Kraftwerksarmaturen, Fabrikanlagen, Gebäude, Sondermaschinenbau) den Bau von Prototypen unmöglich bzw. unwirtschaftlich machen,
  • sich Materialien eines Designs nicht durch transparente Ersatzstoffe ersetzen lassen und damit der Einblick in funktionsbestimmende Prozesse verwehrt bleibt,
  • Umwelteinflüsse (z.B. Erdbeben, Wettereinflüsse) sich nicht ohne weiteres im Versuch nachstellen lassen.

Doch eigentlich haben Sie Ihren Protoypen ja bereits, nämlich als virtuellen Prototypen in Ihrem CAD-Programm. Durch die direkte Anbindung der ANSYS-Software an alle gängigen CAD-Programme ist Ihr virtueller Prototyp meist nur wenige Mausklicks von einem Simulationsmodell entfernt, so dass Sie mit dem virtuellen Prototypen die Funktionalität und die Schwachstellen bereits untersuchen können, bevor ein realer Prototyp vorliegt. Mit Hilfe von simulationsbasierter Entwicklung lassen sich also Zeit und finanzieller Aufwand einsparen. Darüber hinaus verfügen Sie mit Hilfe der numerischen Simulation über eine einzigartige Analysevielfalt für Ihre Testreihen, da Sie bereits am Rechner Material-, Betriebs- und Geometrieparameter beliebig variieren können.

Bild Stromlinen Kraftwerksarmatur
Darstellung der Stromlinien in einer Kraftwerksarmatur
Foto: Eisenerzpelletieranlage der Firma Outotec
Eisenerzpelletieranlage der Firma Outotec

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Qualitätssteigerung

Produktverbesserungen resultieren häufig aus der Erfahrung des Entwicklers und dem Prinzip "Versuch und Irrtum". Versucht werden in der Regel aber nur Varianten, die der Entwickler für hinreichend aussichtsreich hält, da Kosten für jeden Prototyp und für jede Messung anfallen.

Die numerische Simulation liefert räumlich und zeitlich hochaufgelöste Detailinformationen und erlaubt durch Prozessvisualisierung ein eingehendes Prozessverständnis. Auf diesem Wissen aufbauend können mögliche Designänderungen zielgerichtet erfolgen und ein Optimum an z.B. Funktionalität, Materialeinsparung, Unabhängigkeit von Herstellungstoleranzen usw. erreicht werden. Alle Varianten, die offensichtlich nicht zum gewünschten Ziel führen können, brauchen so gar nicht erst mit Prototypen getestet werden.

Darüber hinaus kann der Computer virtuelle Protypen, einmal für die Simulation aufbereitet, eigenständig variieren und durchprobieren, je nach Simulationsaufwand wenige bis zu tausende Varianten über Nacht. Der Entwickler legt noch fest, welche Parameter in welchen Grenzen variiert werden sollen, den Rest übernimmt der Computer. Am nächsten Tag können Sie sich dann alle gerechneten Varianten eingehend betrachten, oder Sie geben ein Optimierungsziel an und erhalten automatisch das beste Design!

Workflow für Simulationsprojekt einer gekühlten Turbinenschaufel
Bild: CFD-Post Vergleich Ergebnisse
Vergleich von Simulationsergebnissen in ANSYS CFD-Post

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Schnellere Entwicklung

Alle bisher genannten Punkte führen bereits zu Kostenreduktionen und kürzeren Entwicklungszeiten, da mit Hilfe simulationsbasierter Entwicklung zielgerichtet nur noch erfolgversprechende Varianten untersucht werden sowie mittels virtuellem Prototyping lästige Wartezeiten für Prototypenbau und Versuch entfallen. Aber in der modernen, simulationsbasierten Produktentwicklung kommt ein wichtiger Punkt hinzu:

Durch die benutzerfreundlichen Oberflächen der ANSYS-Softwarelösungen und die nahezu vollständige Automatisierbarkeit von vielen Arbeitsschritten zu festen Prozessketten kann nahezu jeder Ihrer Entwicklungsingenieure alles an einem Modell simulieren. Damit ist nicht gemeint, dass Sie Ihr Entwicklerteam reduzieren sollten, sondern folgendes: Wenn Ihr jeweiliger Experte die Simulation oder seinen Teilbereich der Simulation aufgesetzt und ausgewertet hat, dann könnte z.B. der Konstrukteur an den CAD-Daten etwas ändern und dann die vom Experten vordefinierte Simulation selbst durchführen lassen und auch selbst bewerten, was vorher nur dem jeweiligen Experten oblag. Der Konstrukteur erkennt so zum Beispiel sofort die Auswirkungen seiner Designänderung auf das strömungstechnische Verhalten eines Produktes.

Dieser abteilungsübergreifende, interdisziplinäre Ansatz beschleunigt eine Produktentwicklung enorm, da Kommunikationsaufwand für die interne Abstimmung entfällt. Darüber hinaus fördert diese Vorgehensweise den Know-How-Transfer zwischen verschiedenen Experten und Abteilungen.

Bild: Oberfläche der ANSYS Workbench
Schematische Projektdarstellung in der ANSYS Workbench-Oberfläche
Bild Kopplung PExprt und ANSYS Simplorer
Intuitiv: Oberfläche ANSYS Simplorer mit Einbindung eines Simulationsmodells aus PExprt

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Wo geht es hin?

Die Methode der simulationsbasierten Produktentwicklung wird immer weiter entwickelt:

  • Systemsimulation statt Komponentensimulation: Bisher werden häufig nur einzelne Bauteile oder Komponenten simuliert, doch sind diese immer Teil eines Systems. Zukünftig wird dieses gesamte System in seinem Verhalten simuliert, und die einzelnen Bauteile können hierin mit unterschiedlichstem Detallierungsgrad berücksichtigt werden.

  • Multiphysik statt einzelner Effekte: Ein Motor kann z.B. elektromagnetisch, strukturmechanisch oder strömungsmechanisch untersucht werden. Diese physikalischen Bereiche werden heute meist getrennt von unterschiedlichen Entwicklern untersucht, obwohl die Bereiche stark miteinander wechselwirken. Zukünftig werden alle Simulationen zusammengefasst und gekoppelt, z.B. in der ANSYS Workbench, und jeder Nutzer kann alle Simulationen auf neue Designvarianten ausführen lassen.

  • Automatisierte Optimierung statt manueller Variation: Moderne Computer können immer mehr Varianten in immer kürzerer Zeit rechnen, und moderne Algorithmen können mit immer weniger Varianten zu optimalen Designs kommen, so dass die automatisierte Produktoptimierung zukünftig eine immer größere Rolle spielen wird.

  • Robustes Design statt einfacher Optimierung: Ein Produkt mag für den Betriebspunkt optimal entwickelt worden sein, doch was passiert, wenn die Fertigungstoleranzen größer sind als erwartet oder die Betriebspunkte leicht variieren? Ist das Design dann immer noch gut? Beim robusten Designprozess werden solche Toleranzen berücksichtigt, damit Ihr Produkt auch hält was Sie versprechen.
Bild: Metamodell für einen Radialventilator
Darstellung des Metamodells für einen Radialventilator
ANSYS HPC Parametric Pack - Lizenzmodell für Robust Design

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Benötigen Sie individuelle Beratung?

Mit der numerischen Simulation wird die Realität, also Ihre Anlage, Ihr Bauteil oder Ihre Neuentwicklung, in die Welt des Computers überführt. Dies ist zunächst natürlich mit Aufwand verbunden, der abschreckend wirken mag. Wir beraten Sie mit unserer Erfahrung und individuell abgestimmt auf Ihre spezifischen Anforderungen:

  • Sie benötigen geeignete Software?
    Wir beraten Sie gerne, welche ANSYS-Software für Ihre Fragestellung geeignet ist. Durch den modularen Aufbau und das flexible Lizenzmodell müssen Sie nur das bezahlen, was Sie brauchen, können aber jederzeit weitere Softwareprodukte lizenzieren.
  • Sie benötigen geeignete Hardware?
    Wir beraten Sie, welche Hardware für Ihre Fragestellung und ANSYS-Software die richtige ist, und können Ihnen diese auf Wunsch als betriebsbereites System mit vorinstallierter Software liefern.
  • Ihre Mitarbeiter sollen sich einarbeiten?
    Wir bieten Ihren Mitarbeitern allgemeine und spezielle Schulungen an und unterstützen und beraten diese bei allen Fragen rund um die Software.
  • Sie haben derzeit nicht genügend Ressorcen für eigene Simulation?
    Gerne übernehmen wir auch Simulationsdienstleistungen für Sie!

Persönlicher Kontakt?

Sebastian Vlach
+49(0)30 293 811 30
Kontaktformular

Bild: Professionelle Beratung
CFX Berlin ist kompetenter Ansprechpartner für ANSYS-Simulationslösungen, Berechnung & Optimierung, Schulung & Beratung sowie Forschung & Entwicklung

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Warum CFX Berlin und ANSYS-Produkte?

Sind Sie bereits überzeugt? Ist Simulation auch für Ihre Produktentwicklung von Vorteil? Vielleicht stellt sich Ihnen noch die Frage, warum Sie hierzu ANSYS-Software auswählen und gerade mit uns, der CFX Berlin Software GmbH, zusammenarbeiten sollten.

ANSYS-Logo

Warum ANSYS-Software?

Zunächst zu den Produkten: ANSYS-Produkte sind nicht besonders günstig, aber jede einzelne Softwarelösung ist ihren Preis wert. Jedes einzelne ANSYS-Produkt

  • ist auf seinem Gebiet technisch führend und weltweit etabliert,
  • mit vielen physikalischen und numerischen Modellen ausgestattet,
  • erfolgreich an Experimenten validiert,
  • mit komfortablen Oberflächen versehen und
  • konsequent auf numerische Effizienz und parallele Ausführung ausgerichtet.

ANSYS liefert aber nicht nur einzelne Simulationsprodukte. ANSYS bietet Ihnen als einziger Anbieter eine komplette Simulationswelt:

  • Multiphysik & Systemsimulation: Alle ANSYS-Lösungen sind eng miteinander verknüpft, so dass gerade Multiphysik-Anwendungen und komplette Systemsimulationen effizient aufgesetzt und simuliert werden können.
  • Effizienz & Automatisierung: In allen Produkten können Parameter als variabel vorgesehen und dann zentral verwaltet, variiert und optimiert werden.
  • Individuell & Flexibel: Bidirektionale Schnittstellen zu Ihren CAD-Programmen ermöglichen Zugriff auf die Simulation direkt aus Ihrer gewohnten CAD-Datenumgebung.
  • Erstklassiger Support: Mit der Lizenzierung einer ANSYS-Lösung erhalten Sie Zugriff auf erstklassigen Support. Bei Fragen zur Softwareanwendung erhalten Sie schnelle und umfassende Hilfestellung durch kompetente Ansprechpartner mit jahrelanger Erfahrung.
  • ANSYS, Inc. bedeutet Planungssicherheit: ANSYS investiert kontinuierlich in die Neu- und Weiterentwicklung sowie in die Portfolioerweiterung durch gezielte Zukäufe! Sie als Anwender bleiben garantiert auf dem aktuellsten Stand der Technik und profitieren von der stetigen Weiterentwicklung moderner Simulationsmethoden.
  • Vernetzt & immer informiert: Durch Webinare, E-Mails, Kundenmagazine, eine umfangreiche Kundendatenbank mit Praxisbeispielen und technischen Reports sowie auf den ANSYS-Konferenzen werden Sie als ANSYS-Kunde regelmäßig über neue Entwicklungen informiert und können den fachlichen Austausch mit Gleichgesinnten pflegen.

Prüfen Sie alternative Software-Produkte auf diese Möglichkeiten. Vielleicht kann auch ein anderes, einfacheres und günstigeres Wettbewerbsprodukt Ihre aktuelle Fragestellung berechnen, aber

  • sind Einarbeitung und Bedienung einfach und intuitiv?
  • sind die Rechenzeiten kurz und skalierbar?
  • stehen auch die Modelle zur Verfügung, die Sie später für realistischere und komplexere Fragestellungen benötigen?
  • werden Ihre Fragen zur Software und zu Ihrer Fragestellung schnell und persönlich beantwortet?
  • wird die Software auch in 5 oder 10 Jahren noch verfügbar sein und weiterentwickelt werden?
ANSYS-Produkte sind weltweit führend.
Überblick ANSYS Workbench-Simulationsumgebung
ANSYS Workbench Technologie am Beispiel Elektromotor
Workflow für Simulationsprojekt einer gekühlten Turbinenschaufel
Elektromagnetik mit der ANSYS EM-Software
Co-Simulation zwischen Simplorer und RMxprt für die Analyse des ungeregelten Betriebs eines dreiphasigen Asynchronmotors mit mechanischer Belastung
Bild: Telefon-Support CFX Berlin
Vernetzt und immer informiert.

Und warum sollten Sie mit uns, der CFX Berlin Software GmbH, zusammenarbeiten?

Wir freuen uns natürlich, Sie als neuen Kunden zu gewinnen. Und wir können Ihnen viel bieten:

  • Simulationskompetenz: CFX Berlin ist seit Jahren etablierter und kompetenter Ansprechpartner für ANSYS-Softwarelösungen sowie für produktbegleitenden Support, Schulung & Beratung, Simulation im Kundenauftrag sowie Auslegung und Optimierung auf Basis numerischer Simulation. Wir haben Erfahrung!
  • Professionell & flexibel: Wir sind groß genug, um eine große Bandbreite an Simulationskompetenz, besonders in den Bereichen Strömung und Elektromagnetik, abdecken zu können, und wir sind klein genug, um flexibel auf Ihre ganz besonderen Wünsche reagieren zu können.
  • Individuell & keine Formulare: Wir pflegen den persönlichen Kontakt zwischen unseren Kunden und unseren Mitarbeitern. Jeder Kunde hat für Support und Anwenderberatung seinen persönlichen Ansprechpartner, mit dem er sich via e-Mail, Internet, Telefon oder im persönlichen Gespräch zu allen Fragen rund um die Anwendung der ANSYS-Simulationslösungen austauscht.
  • Ganzheitliche Betreuung: Neben Schulung und Support zur reinen Softwarebedienung unterstützen wir Sie auch beim "Drum Herum", also zu Anwendungsfragen, zu methodischen Grundlagen und bei der Interpretation Ihrer Simulationsergebnisse, und wenn Sie es wünschen, dann auch mit individueller Weiterentwicklung von physikalischen und numerischen Modellen.
CFX Berlin ist Ihr kompetenter Ansprechpartner.

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