ThinKing Oktober 2015: Konfigurieren statt Modellieren – Software und Baukasten des Stuttgarter Startups MESHPARTS GmbH

26.10.2015

 

ermöglichen eine zehn Mal schnellere und deutlich einfachere FE-Simulation von Maschinenvarianten Die Modellierung von Maschinen am Computer ist bislang mit viel Handarbeit verbunden gewesen. Die FE–Modellierungssoftware mit direkten Schnittstellen zu Ansys® und Abaqus® des Stuttgarter Startups MESHPARTS GmbH verspricht Konstrukteuren hier Abhilfe. Dank einer großen Modellbibliothek lassen sich beispielsweise einzelne Komponenten schnell und einfach ändern, ohne dass die komplette Baugruppe manuell am Bildschirm neu erstellt werden muss. Das spart nicht nur Nerven, sondern auch Zeit und Kosten. Gleichzeitig lassen sich ganz neue Designoptionen unproblematisch austesten, auch zur Gewichtsreduktion.

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese innovative Dienstleistung mit ihrem ThinKing im Oktober. Die Leichtbau BW GmbH stellt unter diesem Label regelmäßig beispielhafte Produkte und Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg vor.

FE-Simulation ist in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automotive-Bereich schon weit verbreitet, aber der Maschinenbau tut sich noch schwer damit. "Eine große CAD-Baugruppe mit einer der klassischen FE-Software zu berechnen ist bislang vielen Nutzern zu ineffizient", sagt der Gründer der MESHPARTS GmbH, Alexandru Dadalau. "Das ist auch der Grund, warum die überwiegende Mehrheit der Maschinenhersteller keine FE-Software in der Entwicklungsphase einsetzt: zu teuer, viel zu aufwendig und dann auch noch wenig aussagekräftig."

Dieses Manko soll jetzt durch die neue Software von MESHPARTS der Vergangenheit angehören. "Unsere Software mit integriertem FE-Modellbaukasten wurde speziell für die effiziente Modellierung von großen Finite-Elemente-Baugruppen entwickelt", unterstreicht Dadalau. Für die sich oft wiederholenden FE-Modelle, wie beispielsweise die des Antriebsstrangs, steht dabei eine umfangreiche parametrische FE-Modellbibliothek zur Verfügung.

90 Prozent aller Komponenten in einer Werkzeugmaschine sind standardisiert

Diese Modellbibliothek ist das Herzstück der Software-Lösung von MESHPARTS. Eine Werkzeug-Maschine oder ein Roboter sind zwar komplexe mechatronische Systeme. Sie bestehen aber lediglich zu einem Zehntel aus eigenhergestellten Gussbauteilen oder Schweißkonstruktionen. Über 90 Prozent aller Komponenten in einer Werkzeugmaschine sind standardisierte Zukaufteile.

In der Bibliothek für die sich oft wiederholenden FE-Modelle liegt nach den Worten Dadalaus ein riesiges ungenütztes Potential. Warum sollte man nicht diese Standardisierung auf die FE-Welt übertragen, fragte er sich zu Beginn. Gesagt, getan: Resultat sind eine Software und eine Modellbibliothek, die eine gelungene Lösung für die FE-Simulation großer Baugruppen mit Ansys® und Abaqus® ergeben.

Bislang war es so, dass die gleichen FE-Modelle - trotz großer Ähnlichkeit - immer wieder von Hand neu modelliert werden mussten, obwohl nur geringe Änderungen vorgenommen wurden. Die Daten der standardisierten Maschinenbauteile lassen sich meist auch nicht aus CAD importieren. Dies zu ändern, das war der Startpunkt für MESHPARTS. Dabei nutzte Dadalau seine langjährige berufliche Erfahrung. Vor seinem Schritt in die Selbstständigkeit 2013 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart.

Für die Maschinen-Komponenten finden sich in der Bibliothek fertige Finite-Elemente-Modelle, die alle relevanten Vereinfachungen und Eigenschaften bereits enthalten. Damit entfallen beispielsweise die langwierige Suche in Katalogen oder die Recherche nach Steifigkeitskurven. Durch die Wiederverwendbarkeit von erstellten FE-Modellen und der komponentenorientierten Finite-Elemente-Modellierung sinkt die Modellierungszeit erfahrungsgemäß um den Faktor 10, bei Konstruktionsänderungen um viel mehr. Statt einer Maschine in fünf Tagen lassen sich auf diese Weise 20 Maschinenvarianten in nur einem Tag simulieren. Dies ist ein entscheidender Wettbewerbsvorteil, gerade mit Blick auf Leichtbau oder Industrie 4.0. Genutzt wird die Software bereits von Maschinenbauern wie Festo AG & Co. KG oder Scherdel siment GmbH.

Simulation ermöglicht besseres Design und Gewichtsreduktion

Excel-Konfigurationstabellen ermöglichen dabei, dass die FE-Bibliothek besonders einfach erweitert werden kann. Die Ansys- Programmiersprache macht es möglich, mit einem einzigen APDL-Skript hunderte bis tausende von FE-Modellen unterschiedlicher Parametrierung automatisiert zu erzeugen. Die robuste Vernetzungstechnologie von Ansys sichert, dass die automatisiert erzeugten FE-Modelle immer ein optimales FE-Netz erhalten.

Dadalau: "Wenn Sie über eine umfangreiche FE-Modellbibliothek verfügen, die alle Produkt-Varianten abbildet, dann modelliert man nicht mehr, sondern konfiguriert schon. Und Konfigurieren ist - wie schon aus der CAD-Welt bekannt - um Größenordnungen effizienter als Modellieren." Damit lässt sich ein besseres Design erzielen, das teils auch Gewichtseinsparungen ermöglicht.

Durch den frei verfügbaren FE-Modellbaukasten können Konstrukteure in der Konzeptfindungsphase mit der MESHPARTS-Software meist ohne die CAD-Schnittstelle arbeiten. Das spart überraschend viel Zeit und ist einfach. Die Erfahrung hat gezeigt, dass Benutzer nach kurzer Einweisung ohne FE-Erfahrung hochwertige Modelle von Werkzeugmaschinen mit unserer Software und der Komponentenbibliothek erzeugen können. Gelöst werden die Modelle wahlweise mit Ansys® und Abaqus®.

"Unsere FE-Modelle ergeben die erste Finite-Elemente-Modellbibliothek in der Geschichte", hebt Dadalau hervor. In den kommenden fünf Jahren will sein Startup die Komponentenbibliothek so auszuweiten, dass 90 Prozent der Maschinenhersteller darin vertreten sind. Dadalau: "Ich möchte die Art und Weise ändern, wie Maschinen heutzutage designt werden."

Internet: www.meshparts.de

Über die MESHPARTS GmbH

Meshparts ist ein Spin-off des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen (ISW) der Universität Stuttgart. Gegründet im Jahre 2013, das Stuttgarter Unternehmen ist das erste auf dem Markt mit einer komponentenorientierten Finite-Elemente-Softwarelösung sowie einer Finite-Elemente-Modellbibliothek für die FE-Analyse von Maschinen.

Infokasten

Kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) aus Baden-Württemberg bietet das Startup Beratungs- und Coachingdienstleistungen 50 Prozent günstiger an, sofern die Beratung die Neuausrichtung des Unternehmens durch Erschließung innovativer Produkt-, Prozess- bzw. Dienstleistungsfelder betrifft. Die Beratung erfolgt im Rahmen des Förderprogramms Coaching des Europäischen Sozialfonds (ESF) bzw. über die MFG Innovationsagentur für IT und Medien Baden-Württemberg.