Auswahl abgeschlossener Projekte

Mechanische FEM-Analyse von Elektromotoren: Präzision für Leistung und Langlebigkeit

Die Entwicklung moderner Elektromotoren erfordert höchste Präzision, um eine optimale Balance aus Leistungsdichte, Effizienz, Geräuschentwicklung (NVH - Noise, Vibration, Harshness) und Zuverlässigkeit zu erreichen. Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist hierbei ein unverzichtbares Werkzeug in der virtuellen Produktentwicklung, das es ermöglicht, das komplexe mechanische Verhalten von Motorkomponenten detailliert zu verstehen und zu optimieren, lange bevor physische Prototypen gefertigt werden.

Was beinhaltet die mechanische FEM-Analyse?

Unsere Simulationsexperten nutzen die FEM, um realistische Betriebsbedingungen nachzubilden und fundierte Aussagen über die mechanische Integrität Ihres Elektromotors zu treffen. Es werden typischerweise folgende Analyseschwerpunkte abgedeckt:

• Strukturanalyse (Statik & Dynamik): Untersuchung von Spannungen, Verformungen und Steifigkeiten unter verschiedenen Belastungen, um die strukturelle Integrität sicherzustellen.

• Schwingungsanalyse (Modalanalyse & Harmonische Analyse): Ermittlung von Eigenfrequenzen und Schwingungsformen, um Resonanzprobleme zu identifizieren und zu vermeiden. Dies ist entscheidend für eine geringe Geräuschemission.

• Betriebsfestigkeit und Lebensdauerabschätzung: Vorhersage der Ermüdungslebensdauer von kritischen Bauteilen unter zyklischer Belastung.

• Thermomechanische Analyse: Kopplung von thermischen und mechanischen Simulationen, um die Auswirkungen von Temperaturfeldern auf Spannungen und Verformungen zu untersuchen.

Ihre Vorteile durch unsere FEM-Expertise

Der Einsatz mechanischer FEM-Analysen bietet Ihnen entscheidende Wettbewerbsvorteile:

• Früherkennung von Problemen: Potentielle Schwachstellen und Ausfallursachen werden bereits in der Designphase erkannt und behoben.

• Kosten- und Zeitersparnis: Die Anzahl teurer Prototypen und langwieriger physikalischer Tests wird reduziert.

• Optimierte Performance: Gezielte Verbesserung von Bauteilgeometrien und Materialauswahl für maximale Leistung und Effizienz.

• Einhaltung von Standards: Sicherstellung, dass Ihre Produkte die hohen Anforderungen an Sicherheit, Komfort und Zuverlässigkeit, beispielsweise in der E-Mobilität, erfüllen.

Walzwerksanlagen: Innovationen für höhere Effizienz

Die "Fliegende Schere" stellt eine hochdynamische Lösung dar, die speziell zur Effizienzsteigerung in Walzwerksanlagen entwickelt wurde. Innovationen in der Antriebs- und Automatisierungstechnik ermöglichen in modernen Walzprozessen immer höhere Geschwindigkeiten des Walzgutes. Um diese Potenziale voll auszuschöpfen, müssen auch nachgelagerte Komponenten wie die Scheren zum maßgenauen Teilen des Walzgutes in weiterzuverarbeitende Längen mithalten können.

Im Rahmen eines durch die AiF Projekt GmbH begleiteten ZIM-Kooperationsprojektes haben die Partner engelke engineering art gmbh und Magdeburger Walzwerk Engineering GmbH eine wegweisende Lösung entwickelt. Diese Innovation verschiebt die technischen Grenzen herkömmlicher Walzwerke und schafft erheblichen Mehrwert für den Kunden in Form von höheren Walzgeschwindigkeiten und somit gesteigerter Anlageneffizienz.

Das Herzstück dieser Entwicklung ist eine neuartige „Fliegende Schere“, die speziell für das präzise, maßgenaue Schneiden von hochfestem Betonstahl konzipiert wurde. Sie ist für Walzgeschwindigkeiten von bis zu 40 m/s ausgelegt und bewältigt Schnittdicken im Bereich von 8 bis 40 mm.

Die Schere zeichnet sich durch weitere spezifische Merkmale aus: Es können hohe Drehmomente von über 50 KNm übertragen werden. Eine wartungsarme Getriebelösung gewährleistet dabei einen zuverlässigen Betrieb, unterstützt durch eine sichere Haltefunktion im oberen Totpunkt. Die konstruktive Gestaltung des Scherengehäuses in Kompaktbauweise optimiert Wartungsabläufe und reduziert gleichzeitig die Kosten. Durch den Einsatz umfassender FEM-Analysen wurden sowohl die Gehäusestruktur als auch die Schweißnähte optimal für die extrem hohen Belastungen ausgelegt.

Robustheit trifft auf Effizienz

Das Ernteband optimiert den Ernteprozess in der in der landwirtschaftlichen Erntetechnik  durch signifikante Belastungsreduzierung für das Personal.  Eine fortschrittliche FEM-Analyse gewährleistet maximale Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit bei geringem Eigengewicht. Die biegbare, schweißbare und abriebbeständige Konstruktion sorgt für minimale Ausfallzeiten und Reparaturkosten.
Hauptmerkmale:

• Anschluss an Dreipunkthydraulik

• Klappbar (vorne und hinten) 

• Ablage für leere Kisten (über/unter Band) 

• Material: Verschleißfest und gewichtsoptimiert 

• Kapazität: 2 Europaletten 

• Schnell einsatzbereit

Wir haben eine serienreife, automatische Fahrradwaschanlage entwickelt, die auf dem bewährten Durchlaufprinzip basiert. Aufbauend auf den Erfahrungen mit ersten Prototypen haben wir ein effizientes Bike Wash System konzipiert, das höchste Effizienz und maximale Benutzerfreundlichkeit für die professionelle Fahrradreinigung vereint.

Die Realisierung dieses Projekts umfasste mehrere entscheidende Teilaufgaben:

• Design- und Nutzungskonzept: Wir haben ein durchdachtes Design entwickelt, das nicht nur optisch ansprechend ist, sondern auch eine intuitive und einfache Bedienung für den Endnutzer gewährleistet.

• Transportkonzept: Ein robustes und zuverlässiges Transportband- oder Rollensystem wurde konstruiert, um Fahrräder jeder gängigen Größe sicher durch die Waschanlage zu führen.

• Konstruktion des Grundgestells: Die Basis der Anlage bildet ein stabiles Grundgestell aus langlebigen Stahlrohren, das die nötige Standfestigkeit und Langlebigkeit garantiert.

• Konstruktion von Verkleidung und Dichtung: Die Integration von speziell entwickelten Kunststoffverkleidungen und präzisen Dichtungselementen sorgt für die notwendige Wasser- und Schmutzabdichtung und schützt die innenliegende Technik.

• Konstruktion der Raddreh- und Bürsteneinheiten: Kernstücke der Reinigungsleistung sind die innovativen Einheiten zur Raddrehung und die optimal positionierten Bürstensysteme, die eine gründliche Reinigung aller Fahrradkomponenten sicherstellen.

Das Ergebnis ist eine leistungsstarke, automatische Fahrradwaschanlage, die bereit für die Serienproduktion ist. 

Innovative Lösungen für anspruchsvolle Anwendungen im Armaturenbau

Wir haben triexzentrische Klappen entwickelt und konstruiert, die den Anforderungen moderner Industrieanwendungen gerecht werden – insbesondere der Molchbarkeit. Durch den Einsatz fortschrittlicher Methoden wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) und unter Einhaltung strenger Vorschriften aus dem Armaturenbau ist es uns gelungen, eine robuste und effiziente Lösung zu schaffen.

Klappen bieten gegenüber traditionellen Ventilen und Kugelhähnen signifikante Vorteile: Sie zeichnen sich durch eine kompaktere Bauweise aus, sind materialeffizienter und weisen einen extrem geringen Druckverlustbeiwert auf. Dies macht sie zur idealen Wahl für Systeme, bei denen Effizienz und Platzersparnis im Vordergrund stehen.

Die von uns entwickelten triexzentrischen Klappen sind speziell für den Einsatz mit aggressiven und abrasiven Durchflussmedien konzipiert. Ihre metallische Dichtung gewährleistet eine hohe Beständigkeit und zuverlässige Leistung selbst unter extremsten Bedingungen und für höchste Drücke. Die herausragende Besonderheit dieser Klappen liegt in ihrem innovativen Design: Die Dreh- und Anlenkpunkte sind außerhalb des Strömungsquerschnitts angeordnet, während der Klappenteller dennoch einen gleichmäßigen und sicheren Anpressdruck auf die Dichtung ausübt. Dies garantiert eine optimale Abdichtung bei gleichzeitiger Maximierung des freien Durchgangs für das Molchen.

Fortschrittliche Vakuumkammern für Ultrahochöfen

Unsere konstruierten Vakuumkammern sind das Herzstück moderner Ultrahochöfen und gewährleisten die extremen Bedingungen, die für anspruchsvolle thermische Prozesse erforderlich sind. Bei der Konstruktion dieser kritischen Komponenten legen wir größten Wert auf Präzision und die Einhaltung strenger physikalischer Randbedingungen.

Konstruktion und Ausstattung

Die Konstruktion sieht Anschlüsse für alle notwendigen Hilfssysteme vor:

• Kühlung: Integrierte Kanäle und Anschlüsse für eine effiziente Wasserkühlung, um die thermische Stabilität der Kammer während des Betriebs zu gewährleisten.

• Vakuumpumpen: Dedizierte Schnittstellen für Hochleistungspumpen, einschließlich Turbomolekularpumpen und NEG-Pumpen (Non-Evaporable Getter), zur schnellen Evakuierung und Aufrechterhaltung des Ultrahochvakuums.

• Flansche und Halterungen: Robuste Flanschverbindungen (z. B. CF-Flansche) garantieren eine leckagedichte Abdichtung. Die Konstruktion umfasst zudem stabile Halterungen für eine sichere und präzise Positionierung der gesamten Kammer innerhalb der Ofenanlage.

Materialauswahl und Randbedingungen

Die Leistungsfähigkeit einer Ultrahochvakuum (UHV)-Kammer hängt entscheidend von den verwendeten Materialien ab. Wir berücksichtigen folgende essentielle Randbedingungen:

• Geringe Desorptionsrate: Wir verwenden Materialien wie speziell behandelte Edelstähle, die eine extrem geringe Desorptionsrate aufweisen, um das Erreichen und Halten des UHV-Niveaus zu ermöglichen.

• Nichtmagnetisch: Die Materialwahl stellt sicher, dass die Kammer nichtmagnetisch ist, was für Anwendungen, die sensible magnetische Felder oder Elektronenstrahlen nutzen, unerlässlich ist.

• Lötbarkeit: Die Materialien sind optimal für hochwertige und dauerhafte Verbindungen vorbereitet, die den hohen Temperaturschwankungen im Betrieb standhalten.

Präzise Fertigungsverfahren

Ein besonderer Fokus liegt auf der Berücksichtigung gestufter Lötprozesse. Diese mehrstufigen Hartlötverfahren ermöglichen es, komplexe Geometrien und diverse Anschlüsse in einem kontrollierten Prozess zu verbinden, ohne die Materialeigenschaften negativ zu beeinflussen oder die Integrität der bereits bestehenden Verbindungen zu gefährden. Das Ergebnis ist eine hochzuverlässige, dichte und langlebige Vakuumkammer für einen Ultrahochofen.