Strukturmechanische Simulation

Verstehen, wie sich Produkte im realen Einsatz verhalten

Von statischen bis hin zu extrem dynamischen Szenarien liefern moderne Simulationswerkzeuge Antworten auf komplexe Fragestellungen zu Funktion und Lebensdauer Ihrer Produkte

Für welche Belastungen legen Sie Ihre Bauteile aus?

Hält das Bauteil oder hält es nicht? Bei komplexen Bauteilen oder Lastverteilungen kann schon die statische Betrachtung eine echte Herausforderung darstellen. Die Möglichkeiten strukturmechanischer Simulationen gehen aber noch deutlich weiter und bieten gerade im Kontext multiphysikalischer Betrachtungen und Parameterstudien Mehrwerte, die Sie durch den kompletten Produktlebenszyklus hindurch merken werden:

Modalanalysen helfen, frühzeitig Schwingungen zu vermeiden und auch das akustische Profil von Antrieben lässt sich vorab bestimmen. Fall- und Aufpralltests legen Schwachstellen schonungslos offen und helfen bei der Auslegung und Optimierung, ohne teure Prototypen zu zerstören. Mehrkörperdynamik hilft, komplexe Baugruppen auf ihre Funktion hin zu prüfen – z.B. Positioniergenauigkeit von Aktoren, Funktion von Fahrwerksteilen, Leistung von Sortieranlagen, etc.

Die Einsatzgebiete für Strukturmechanik gehen heute weit über das hinaus, was Sie vielleicht aus dem Studium oder frühen FEM-Simulationen kennen und die Komplexitet der zu entwickelnden Produkte und Systeme führt dazu, dass sich Projektpläne und Anforderungen ohne Simulation nicht mehr sicher einhalten lassen. Die Möglichkeiten sind vielfältig, schauen Sie sich um und lassen Sie sich inspirieren!

Vor welchen digitalen Herausforderungen steht Ihr Unternehmen?

Entwürfe Verifizieren

Entwürfe Verifizieren

Optimieren und Verifizieren Sie einzelne Komponenten und Teilsysteme ohne physische Prototypen
Produktqualität verbessern

Produktqualität verbessern

Stellen Sie frühzeitig sicher, dass Ihre Produkte den Anforderungen entsprechen
Kosteneffizient arbeiten

Kosteneffizient arbeiten

Optimieren Sie den Materialeinsatz, vermeiden Sie Sackgassen und Overengineering aufgrund von Fehlentscheidungen und Unsicherheiten in der Entwicklung.
Entwicklung beschleunigen

Entwicklung beschleunigen

Halten Sie die Meilensteine in Ihren Produktentwicklungsprojekten zuverlässig ein und beschleunigen Sie die Prozesse.

Das können FEM und Strukturmechanik leisten!

Unsere Lösungen und Produkte für strukturmechanische Analysen ermöglichen es Ingenieuren verschiedener Disziplinen, komplexe Engineering-Probleme schnell und effizient zu lösen. Der konsequente Einsatz von Simulation früh im Entwicklungsprozess verkürzt diesen deutlich, reduziert Entwicklungszyklen, senkt Kosten und hilft, innovative Produkte früher auf den Markt zu bringen.

Beispiele für den erfolgreichen Einsatz finden sich in allen Branchen und Bereichen:

  • Statische und dynamische Belastungen
  • Medizintechnik
  • Elektronik und Leiterplattenentwicklung
  • Stahlbau und Schweißkonstruktionen
  • Thermische Simulation
  • Antriebe und Getriebe
  • Crash- und Falltests
  • Additive Fertigung
  • u.v.m.

Statische und dynamische Belastungen

Üblicherweise werden Bauteile in einem Spannungsfeld mit vielen Parametern entwickelt. Neben grundlegenden Parametern wie Kosten, und Gewicht, Volumen, etc. können auch übergeordnete Leistungsanforderungen einfließen, die die Gesamtbetrachtung komplizierter gestalten. Automatische Optimierungswerkzeuge können auch dann noch gute Lösungen finden, wenn verschiedene Parameter gegeneinander abgewogen werden müssen – z.B. wenn Werkstoffe mit grundsätzlich verschiedenen Eigenschaften verglichen werden sollen.

Medizintechnik

Bei der Entwicklung von Medizinprodukten bis hin zu passiven und aktiven Implantaten ergeben sich zahlreiche Einsatzgebiete für strukturmechanische Simulationen. Beispiele dafür sind die Entwicklung von Stents, aber auch die Simulation spezieller Verschraubungen oder die Topologieoptimierung um Bauteile möglichst leicht und ergonomisch zu machen.

Große Baugruppen

Große Baugruppen, wie sie z.B. im Stahlbau oder Schiffsbau vorkommen, stellen aufgrund der ihrer Komplexität und der Menge an Bauteilen eine Herausforderung für die Simulation dar. Hier sind zuallererst passende Prozesse nötig, damit beispielsweise Schweißverbindungen und Verschraubungen effizient vergeben werden können.

Thermische Simulation

Das Zusammenspiel aus thermischer Belastung und Strukturmechanik findet sich in filigranen Elektronikbauteilen, optischen Systemen über Motoren bis hin zu großen Öfen und Wärmetauschern.

Antriebe und Getriebe

Antriebssysteme werden immer komplexer, weil auch die Anforderungen immer weiter steigen. Je nach Branche wird vielleicht besonderer Wert auf Laufruhe und geringe Geräuschentwicklung oder aber auf eine besonders robuste Auslegung und Effizienz gelegt. Die heutigen Entwicklungszyklen lassen sich mit serialisierten Tests allerdings nicht mehr halten. Stattdessen können einzelne Teilaspekte in der Simulation bewertet und dann im digitalen Prototypen zusammengeführt werden.

Crash- und Falltests

Extrem kurze und dynamische Belastungen treten meist nur in Grenzbereichen der Produktnutzung auf, doch auch diese können bzw. müssen bei der Entwicklung bedacht werden. Klassische Anwendungen sind Crashtests für Fahrzeuge, aber auch elektronische Geräte müssen gewisse Aufprallszenarien standhalten, wenn Normen und Zertifizierungen dies erfordern. Auch sonst ist häufig nicht die Frage, ob ein Bauteil versagt, sondern wie.

Additive Fertigung

Additive Fertigung bietet neue Möglichkeiten, die es zu nutzen gilt: Die Fertigungsverfahren sind am effizientesten, wenn sie Bauteile erzeugen, die kein Gramm überflüssiges Material enthalten. Gleichzeitig hilft die Simulation des eigentlichen Druckvorgangs dabei, Spannungen und Verzug auszugleichen, und so schneller und maßhaltiger zu produzieren.

Produkte für strukturmechanische Simulationen

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Häufige Fragen zu strukturmechanischen Simulationen

Sie fragen sich, wie sich Ihre Anforderungen abbilden lassen? Hier finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen.

Brauche ich besondere Vorkenntnisse?

Sie sollten über entsprechendes Ingenieurswissen verfügen. Darüber hinaus ist Erfahrung mit und Verständnis von ihren Produkten deutlich wichtiger, als Simulationserfahrung. Bei der Implementierung der Software und bestimmen der richtigen Abläufe für Sie und Ihr Unternehmen beraten wir Sie natürlich.

Brauche ich ein bestimmtes CAD-System?

Nein, grundsätzlich können Simulationen mit Geometrie aus allen gängigen CAD-Systemen erstellt werden. Das bedeutet allerdings nicht, dass Sie die Art der Integration außer Acht lassen sollten, denn es gibt trotzdem verschiedene Stufen.

Auf Stufe 1 steht eine einfache Importmöglichkeit, d.h. die CAD-Geometrie kann im Simulationswerkzeug geöffnet werden. Stufe 2 erlaubt die Übernahme von Details und Metadaten aus der CAD-Datei, sodass bei Änderungen Features wiedererkannt und die Importgeometrie aktualisiert werden kann und nicht alle Vorbereitungsschritte wiederholt werden müssen. In Stufe 3 erkennt die Software eigenständig Geometriefeatures und passt die Vorbereitungsschritte wie z.B. Vereinfachung, Meshing, Schweißnahtdefinition oder Verschraubungen an, um dem Nutzer die Arbeit zu erleichtern und schnell mit der Simulation beginnen zu können.

Welche Hardware brauche ich für Simulationssoftware?

Grundsätzlich sollte die Hardware immer an den Einsatzzweck angepasst sein, damit Sie flüssig arbeiten können und aus Ihren Softwarelizenzen den maximalen Nutzen ziehen können.

Sie sind aber nicht darauf angewiesen, die eigentlichen Berechnungen auf lokaler Hardware auszuführen. Stattdessen bieten High-Performance-Computing-Optionen eine einfache Möglichkeit, die Berechnung mit Cloud-Ressourcen zu beschleunigen. Vorteil in diesem Fall ist auch, dass Sie auf Ihrer eigenen Hardware weiterarbeiten können.

Potenziale erkennen und nutzen!

Was ist der richtige Weg, um Ihre Herausforderungen anzugehen? Software ist nicht alles, es kommt auch auf richtige Implementierung, Prozesse und Ausbildung an! Nachhaltige Verbesserungen brauchen starke Partnerschaften, daher stehen wir Ihnen zur Seite mit Expertise, Best-In-Class-Technologien und dem Verständnis für die Anforderungen des Mittelstands.

Lassen Sie uns gemeinsam schauen, wo Sie stehen!

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