整体工程

模拟支持高效产品开发 

整体工程

通过模拟,多种操作可在高性能计算机上得以计算。这可以是例如阀门中的流动或者机械部件的负荷。

由此可以在首个原型制造之前对一款产品的性能进行预测。同时可以对大多数物理现象进行仿真。费斯托所采用的仿真手段同样多种多样。

费斯托仿真

费斯托在高效利用现代方法方面具有悠久传统。早在1983年计算机技术还处于起步阶段时,公司便开始迈出第一步。如今,仿真已成为所有研究和开发流程的固定组成部分。这些手段发展迅速,并需要科学的工作方式。

仿真通常十分耗时。因此软硬件效率十分重要。大型计算由此移至高效计算机集群当中。费斯托在不同应用领域使用著名厂商的程序。

构建强度与变形

承重部件会出现变形。有时变形较大,例如橡胶垫圈,有时较小,例如气缸的铝盖。为了计算这些变形,研究人员采用有限元方法,简称为FEM。仿真专家在以下方面的研究中为开发提供支持:

  • 机制与系统
  • 电子、电磁、压电技术
  • 软件与模型

流动与热交换

对于气动与流程自动化,部件中的流动在较大程度上决定了功能性。流量、压降、流动力与效率借助流体动力学,简称CFD获得仿真。这种方法同时应用于飞机与汽车制造当中。

在流动模拟方面具有以下挑战:

  • 在气动领域,流动在较窄的截面处经常达到超音速,因此流量会受到限制。仿真为这些情况提供优化出发点。
  • 对于过程自动化中的液体流动,气穴现象,即产生蒸汽气泡,是一项必须克服的挑战。
  • 在电气部件方面,流动与部件冷却共同扮演了重要作用。

注塑与压铸

不论是在塑料注塑,还是在铝材压铸中,高温液体材料被压入钢质模具,并在其中冷却与固化。由此可以低成本生产复杂造型。

塑料熔化液非常粘稠。与此相对,铝熔化液则十分稀薄,因此会形成紊流,并涡旋至空气中。由此可能形成会降低稳定性的不必要空腔。

通过仿真可以预测,模具是否良好填充,部件是否变形或在何处会产生气穴。之后,部件、工具与加工参数可以获得调节,以降低或避免负面影响。

软件与CAE模型

  • 非线性FEM/结构力学:Abaqus Standard与Abaqus Explizit
  • 疲劳强度评估:Femfat
  • 微系统技术FEM:Ansys Multiphysics
  • 电气力学FEM:Ansys Maxwell
  • CFD/流体力学:Ansys CFX与StarCCM+li>
  • CFD/电子冷却:FloTherm
  • 注塑仿真:Moldex3D、Moldex eDesign
  • 压铸仿真:Flow3D

系统仿真

借助气动或电气驱动技术,一个物体可以多快从A移动至B?费斯托的哪些组件适用于此,在此需要哪些设置?可以实现哪些周期时间?

这些问题可以借助用于线性与旋转驱动系统、机制与搬运系统的动态行为仿真获得解答。

其中将对所有运动与动态变量,如位置、速度、加速度、压力、力度、扭矩和流量或电流进行计算。费斯托在此利用自主开发的仿真软件,它包含所有费斯托相关目录产品的经过验证的模型。

通过与商业多体仿真软件相结合,可以设计机制与搬运系统。

除了为客户定制应用设计尺寸外,研究人员还将这些工具用于为费斯托产品的全新与深入开发进行动态分析,并由此为产品开发人员与设计师的工作提供支持。

软件与系统仿真模型

  • MKS/多体动力学:MSC Adams
  • 气动机械与机电驱动系统:CACOS(费斯托自主研发)
  • 技术物理系统与控制器开发仿真:Matlab/Simulink