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ISMB FEM Simulation
FEM Simulation

Produktentwicklung und Troubleshooting mit High-Tech und Expertise in der FEM-Simulation

Optimieren auch Sie Ihre Produkte mithilfe der FEM-Dienstleistungen von ISMB. Mittels modernster Simulationsverfahren analysieren unsere Ingenieure das mechanische, akustische und thermische Verhalten Ihrer Bauteile, Maschinen, Aggregate und Anlagen. Aus unseren Simulationsergebnissen lassen sich zuverlässig mögliche Schwachstellen und Fehlerquellen identifizieren sowie die Optimierungspotenziale für Ihre Produkte ableiten. Vom Troubleshooting und einer gesteigerten Ausfallsicherheit über die Funktionsoptimierung bis hin zur Gewichtseinsparung und Kostenreduktion unterstützen wir Sie dabei, Ihre Neuentwicklungen noch besser zu machen. Unser FEM-Berechnungsbüro bietet maßgeschneiderte FEM-Analysen für sämtliche Branchen an.

FEM-Simulationen bilden eine wesentliche Grundlage für eine erfolgreiche Produktentwicklung und Produktoptimierung. Mit ISMB setzen Sie dabei auf einen renommierten Anbieter für FEM in Deutschland, der sich durch Fachkompetenz und Flexibilität auszeichnet. Unsere erfahrenen Ingenieure gehen individuell auf Ihre Aufgabenstellung ein und entwickeln auch für Ihr Projekt die optimale Lösung.

FEM-Berechnung als Dienstleistung - Projektbeispiele

DIABEAM 2
Membrankupplung
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Rotordynamik Turbostrang 2
Rotordynamik
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Tellerdruckfiler 1
Selbstsynchronisation
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Stossfaenger 1
Stossfängeroptimierung
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Motorlager 2
Motorlager
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Fehler vermeiden und Kosten reduzieren: eine FEM-Analyse mit ISMB lohnt sich

Je nach Branche und Einsatzzweck müssen Ihre Produkte hohen Anforderungen gerecht werden. Die FEM-Analyse ermöglicht die detaillierte Beurteilung der schwingungstechnischen, akustischen und thermischen Eigenschaften von Bauteilen, Maschinen, Aggregaten und Anlagen bereits in einem frühen Entwicklungsstadium. Typische Fragestellungen in diesem Zusammenhang sind zum Beispiel:
  • Hält die Konstruktion unter vorgegebenen Randbedingungen den geforderten Belastungen stand?
  • Liegen die zur erwartenden Schwingamplituden unterhalb der einzuhaltenden Grenzwerte?
  • Bleiben die Verformungen einer Konstruktion im zulässigen Bereich?
  • Wodurch werden die beobachteten starken Vibrationen einer Maschine verursacht und wie lassen sich diese verringern?
  • Wie kann die Lebensdauer einer kritischen Komponente erhöht werden?
  • Wie lässt sich ein Bauteil bei unverminderter Lebensdauer material- und kostensparender konstruieren?
  • Wie kann die thermische Verlustleistung möglichst effektiv abtransportiert werden?
Als FEM-Dienstleister beantworten wir diese und ähnliche Fragen auf Basis fundierter Analysen und unserer über 25jähriger Erfahrung aus verschiedensten Projekten. Hierfür simulieren wir das Verhalten Ihres Produkts unter typischen und ggf. auch unter extremen Belastungen und Randbedingungen. Etwaige Schwachstellen lassen sich so zuverlässig identifizieren, um entsprechende Optimierungsmaßnahmen zu ergreifen.

Mittels Validierung wird sichergestellt, dass die Ergebnisse der Simulation präzise mit der Realität übereinstimmen. Je früher Sie die wertvollen Erkenntnisse der FEM Prüfung in Ihre Entwicklungs- und Fertigungsprozesse einfließen lassen, desto schneller erreichen Sie eine Markt- und Einsatzreife. Aus der Simulation unterschiedlichster Belastungen und Einflüsse erhalten Sie entscheidende Rückschlüsse, um Ihr Produkt sicherer, leistungsfähiger und langlebiger zu machen. Das ist nicht nur ein Wettbewerbsvorteil, sondern auch ein wichtiger Schutz vor drohenden Gewährleistungs- oder Schadenersatzforderungen.

Disziplinen der FEM-Berechnung

Für jedes Projekt das passende Verfahren

Der Begriff FEM-Simulation beschreibt eine Vielzahl unterschiedlicher Analysemethoden. Während das Prinzip der Zerlegung komplexer geometrischer Strukturen in einfache Teilgebiete stets dasselbe bleibt, unterscheiden sich die verwendeten Simulationsverfahren je nach Aufgabenstellung teilweise erheblich. Nachfolgend werden die von ISMB angebotenen FEM-Verfahren kurz vorgestellt und erläutert.

Statische FEM-Analyse

Bei FEM-Statik-Analysen wird das Verhalten von Komponenten oder Baugruppen unter vorgegebenen statischen und quasistatischen Belastungen untersucht. Dazu zählen beispielsweise zeitlich konstante oder sich nur langsam verändernde äußere Kräfte und Momente, Druckbelastungen, das Eigengewicht oder auch Wärmespannungen.

Die statische FEM-Analyse umfasst folgende Teilbereiche:

Festigkeitsanalyse in der FEM Simulation:
Wie robust sind Ihre Produkte?

Die Bauteilbeanspruchungen kritischer Komponenten werden unter den zu erwartenden statischen, quasistatischen, dynamischen und thermischen Belastungen mittels FEM ermittelt und anhand branchenspezifischer Normen, wie z.B. der FKM-Richtlinie bewertet. Als Ergebnis erhält man Auslastungsgrade, die ertragbare Zahl von Lastspielwechseln bzw. die zu erwartende Lebensdauer. Falls erforderlich werden aus den Ergebnissen der FEM-Analyse in enger Abstimmung mit dem Kunden konstruktive Optimierungsmaßnahmen entwickelt.

Deformationsanalyse in der FEM Simulation:
Sind Ihre Produkte widerstandsfähig?

  • Bleiben die Deformationen an einer Dichtfläche auch beim maximalen Betriebsdruck so klein, dass diese über die Dichtung ausgeglichen werden können?
  • Wie groß ist die Durchbiegung eines Tragarms bei maximaler Betriebslast und wie können Kollisionen mit dem Zuführsystem vermieden werden?
  • Wie weit verkippen die Lagerstühle eines Industriegetriebes beim maximalem Drehmoment und wie muss die Verzahnung korrigiert werden, um ein möglichst gleichmäßiges Tragbild zu gewährleisten?
  • Diese und ähnlich Fragestellungen lassen sich mit einer auf der FEM basierenden Deformationsanalyse beantworten. Wir unterstützen Sie gerne.
Stossfaenger 1
Stossfängeroptimierung
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Schweißnahtberechnung FEM/Schraubenverbindung FEM:
Wie belastbar sind Verbindungen von Bauteilen?

Verbindungen zwischen zwei Bauteilen stellen häufig kritische Bereiche in Konstruktionen dar. Die genaue Kenntnis der Belastbarkeit dieser Kopplungen ist unerlässlich, um die Gesamtkonstruktion korrekt zu bewerten. Für Schweißnahtberechnungen sind FEM-Simulationen ebenso maßgebend wie für die Prüfung von Schraubenverbindungen. Per FEM-Analyse lässt sich im Detail untersuchen, wie sich innere und äußere Belastungen auf Verbindungsstellen auswirken und es kann die zulässige Maximalbelastung ermittelt werden.
Motorlager 2
Motorlager
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Kostenfreie Beratung

Wir stehen Ihnen jederzeit mit unseren Spezialisten zur Verfügung, um flexibel auf Ihre jeweiligen Anforderungen und Wünsche einzugehen.

Michael Elbs, Geschäftsführer

+49 8341 966 127-0Mo - Fr   9:00 - 17:00 Uhrinfo@ismb.de
Michael Elbs

Dynamische FEM-Analyse

Zur Untersuchung dynamischer Systeme setzen wir unterschiedliche Methoden der Schwingungsanalyse ein. Systeme können durch wechselnde innere und äußere Lasten oder auch durch Mechanismen in Schwingung versetzt werden. Den daraus resultierenden Ermüdungserscheinungen können Sie durch Erkenntnisse aus dynamischen FEM-Analysen effektiv entgegenwirken. Unsere Schwingungsanalysen werden individuell auf Ihre Produkte abgestimmt. So lassen sich präzise Aussagen über deren Schwingungsverhalten und etwaige Schwachstellen machen.

Rotordynamik in der FEM Simulation:
Welche Kräfte wirken auf schnell drehende Komponenten?

Auf schnell rotierende Bauteile, beispielsweise in Turbomaschinen oder Zentrifugen, wirken erhebliche Kräfte. Die Rotordynamik beschreibt das Verhalten solcher Bauteile. Im Rahmen dynamischer FEM-Simulationen überprüfen wir rotierende Komponenten auf ihre Schwingungseigenschaften und analysieren die wirkenden Kräfte. Unser Ingenieurbüro für FEM-Berechnungen unterstützt Sie entweder bereits in der Konzeptionsphase oder bei der Optimierung bestehender rotierender Maschinen.
Rotordynamik Turbostrang 2
Rotordynamik
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Mehrkörpersimulation in der FEM Simulation:
Wie verhalten sich Teile eines Systems zueinander?

Mithilfe der Mehrkörpersimulation (MKS) werden Systeme analysiert, die aus mehreren Körpern bestehen, die durch kinematische Gelenke miteinander gekoppelt sind. Unsere Leistungen in diesem Bereich umfassen unter anderem folgende Punkte:
  • Starrkörperdynamik
  • Dynamik flexibler Mehrkörpersysteme / elastische Mehrkörpersysteme
  • Mechanismen mit transienten oder geometrisch nichtlinearen Bewegungen
Die Mehrkörpersimulation liefert detaillierte Informationen über Beschleunigungen, wirkende Kräfte und Kontaktbedingungen der einzelnen Bauteile.
Kompressorantrieb 1
Kompressorantrieb
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Betriebsschwingungen:
Was tun gegen unerwünschte Vibrationen?

Die beim Betrieb einer Maschine auftretenden Schwingungen können nicht nur zu störendem Lärm oder zu technischen Defekten führen, sondern auch ein Sicherheitsrisiko darstellen. Um das Schwingungsverhalten von Maschinen, Aggregaten und Anlagen bereits in der Konstruktionsphase zu berücksichtigen, empfiehlt es sich daher, frühzeitig die jeweiligen Maschinenschwingungen analysieren zu lassen.
So lassen sich durch Schwingungsanalysen an Maschinen oder Schwingungsanalysen an Motoren detaillierte Informationen über deren Betriebsschwingungsverhalten gewinnen. Mittels FEM-Simulation machen wir präzise Aussagen über lineare und nichtlineare Schwingungen, wie z.B. quietschende Scheibenbremsen und entwickeln passende Lösungen.

Neben der Betriebsschwingungsanalyse mit FEM sind wir außerdem Ihr Partner für Schwingungsmessungen in Deutschland und weltweit.
Positionierruettler 1
Positionierrüttler
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Betriebsfestigkeit:
Wie resistent sind Maschinen gegenüber auftretenden Schwingungen?

Mittels FEM-Analysen der Betriebsfestigkeit lässt sich die zu erwartende Lebensdauer von Bauteilen untersuchen. Dies kann sowohl Aufschluss über die Lebensdauer unter normalen Bedingungen als auch das Verhalten bei Crashs und statischen und dynamischen Belastungen geben. Unter anderem spielt die Betriebsfestigkeit in der Fahrzeugtechnik eine wichtige Rolle. Entsprechende Simulationen vermitteln präzise Informationen unter anderem über Dauerfestigkeit, Wechselfestigkeit, Schwingfestigkeit, Biegewechselfestigkeit, Schwellfestigkeit und Zeitfestigkeit der Prüflinge.
Lassen Sie die Betriebsfestigkeit mit FEM-Analyse bewerten. Nutzen Sie die so gewonnenen Informationen, um die Lebensdauer Ihrer Komponenten signifikant zu erhöhen. Den Vorgaben der FKM-Richtlinie entsprechend erstellen wir für Sie unter anderem statische und dynamische Festigkeitsnachweise, Festigkeitsnachweise für Schweißverbindungen und Dauerfestigkeitsnachweise.
LEM Betriebsfestigkeit 1
Leistungselektronik
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FEM Modalanalyse: Wie können Resonanzschwingungen vermieden werden?

Anders als bei der Betriebsschwingungsanalyse, bei der es um das Schwingungsverhalten in einem realen Betriebszustand geht, befasst sich die FEM Modalanalyse (FEA Modal Analysis) mit den Eigenfrequenzen und Eigenschwingungsformen von Bauteilen oder Baugruppen. Diese Modalparameter stellen globale Systemeigenschaften dar, deren Kenntnis zur Optimierung der Schwingungseigenschaften Ihrer Produkte genutzt werden kann. So lassen sich mithilfe der Modalanalyse Schwingungen identifizieren, auf deren Grundlage Ihr Produkt so konstruiert werden kann, dass Resonanzschwingungen vermindert werden oder nicht auftreten. Bei drehenden Komponenten sind vor allem die Biegeeigenfrequenzen und Torsionseigenfrequenzen von Interesse.
Neben der numerischen Modalanalyse per FEM-Simulation bieten wir auch die Durchführung experimenteller Modalanalysen an.

Akustik

Aus vielen Bereichen der Industrie sind Akustiksimulationen und Akustikmessungen nicht wegzudenken. Maschinenakustik und Fahrzeugakustik beispielsweise haben großen Einfluss auf die wahrgenommene Gesamtqualität Ihrer Produkte. Akustikanalysen sind ein effektives Mittel, um unnötiger oder übermäßiger Lärmentwicklung entgegenzuwirken.
Die FEM-Akustik-Analyse hilft Ihnen, die Schallemissionen Ihrer Produkte zu verstehen und so gezielt zu steuern. Wir ermitteln die Schallabstrahlung bzw. die Interaktion von Luftschall und Körperschall per FEM-Simulation in virtueller Umgebung unter Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Kopplungen. Akustische FEM-Analysen werden gegebenenfalls durch vibroakustische Messungen ergänzt, um möglichst präzise Ergebnisse zu erhalten.
Planetengetriebe EPack 1
Planetengetriebe
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Thermische Analyse

Anhand von FEM-Analysen führen wir thermische Simulationen/Thermalanalysen durch, welche neben den mechanischen Einflüssen auch die Wirkung von Temperaturbelastungen naturgetreu abbilden. Unsere Thermoanalysen helfen Ihnen, präzise Aussagen über verschiedene Parameter, wie Temperaturverläufe, Temperaturgradienten, Lebensdauer, Abkühlkurven, Aufheizkurven oder die allgemeine Funktionsfähigkeit Ihrer Bauteile zu machen.
Thermal Elektromotor 1
Elektromotor
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CFD-Simulation/Strömungssimulation

Mit Strömungssimulationen bzw. CFD-Analysen (CFD = Computational Fluid Dynamics) werden strömungsführende und umströmte Bauteile untersucht. Wir bieten Ihnen hochpräzise Fluid-Simulationen mit frei definierbaren Variablen, von Strömungsgeschwindigkeit bis Viskosität (Wasser, Öle, Luft etc.). Je nach Bedarf bestimmen unter anderem die Hydrodynamik, Strömungsdynamik sowie Thermo- und Fluiddynamik Ihrer Komponenten und unterstützen Sie so effektiv bei der Optimierung Ihrer Produkte.
Flugbahnermittlung 1
Flugbahn-Ermittlung
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Kostenfreie Beratung

Wir stehen Ihnen jederzeit mit unseren Spezialisten zur Verfügung, um flexibel auf Ihre jeweiligen Anforderungen und Wünsche einzugehen.

Michael Elbs, Geschäftsführer

+49 8341 966 127-0Mo - Fr   9:00 - 17:00 Uhrinfo@ismb.de
Michael Elbs

FEM-Berechnung erklärt

Was bedeutet FEM?

FEM bedeutet “Finite Elemente Methode” und beschreibt numerische Verfahren zur Lösung einer Vielzahl physikalischer Probleme. Reale, geometrisch komplexe Objekte werden hierbei in virtueller Form abgebildet und simulierten Einflüssen ausgesetzt. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Festigkeits- und Deformationsanalysen, Schwingungsanalysen und Thermalanalysen durchführen. Der Name der Finite Elemente Analyse rührt daher, dass Objekte anhand einer begrenzten Anzahl von Teilformen, beispielsweise Quadern oder Tetraedern, dargestellt werden. FEM-Modelle wurden im Lauf der Zeit immer weiter verbessert und kommen heute unter anderem in der Produktentwicklung, für gekoppelte Feldberechnungen und bei Wettervorhersagen zum Einsatz.