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CADFEM Conference 2024

Empowering Digital Engineering
10.-11. April 2024

Programm Konferenztag 1​ | 10. April 2024

9:00-12:00Plenum
Konferenz-Keynotes | Plenum | 09:30-12:00 | Raum spectrum

Moderation: Ingolf Baur (3sat "nano")

Die Vorträge werden in der Sprache der Vortragstitel gehalten.

09:00-09:35CADFEM empowering Digital EngineeringMatthias Alberts
CEO, CADFEM Germany GmbH
09:35-10:10Future of Simulation Driven Product InnovationDr. Prith Banerjee
CTO, Ansys, Inc.
10:10-10:45Digital Engineering – Vision oder bereits Realität?Dr. Jörg Hermes
CEO, SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG
10:45-11:25Digital Engineering in Pole PositionStefan Seidel
CTO, Pankl Racing Systems AG
11:25-12:00Simulation as an enabler for more sustainable processing solutionsDr. Ian Roberts
CTO, Bühler AG
12:00-13:30Mittagessen & Networking
13:30-18:155 parallele Sessions
Session 1: Materialeinsatz und Energieverbrauch optimieren durch Simulation | 13:30-18:15 | Raum platinum 2 (2.07 & 2.08)

Sessionleiter: Markus Meingast (CADFEM Germany GmbH)

Die Vorträge werden in der Sprache der Vortragstitel gehalten.

13:30-14:00

DIGITALER ZWILLING
Digitaler Zwilling; Thermal Uprating für Mechatronische Antriebe
Cyltronics All-In-One: Leistungsoptimierung durch virtuelle Sensoren und reduzierte Modelle in ECU und virtuellem Prototyp. Universeller Workflow für kundenspezifische Anforderungen.

Daniel Baumann
Cyltronic AG
14:00-14:30STRÖMUNGSMECHANIK
Parametric Studies On A New Schukey Type Rotary Compressor
Prof. Dr.-Ing. Martin Gottschlich
Hochschule Hannover
14:30-15:00STRUKTURDYNAMIK | WORKFLOW
Workflow zur Kalibrierung der Dämpfungseigenschaften von additiv hergestellten Pulverdämpfern
Die additive Fertigung hat einen enormen Wandel in der Gestaltungsfreiheit von Bauteilen in allen Branchen ausgelöst - sei es zum Zweck des Prototypings von erprobungsreifen Teilen oder zur Realisierung von Bauteilgeometrien, die bisher schlicht nicht herstellbar waren, weil ihre Herstellung mit konventionellen Fertigungsverfahren, meist der mechanischen Bearbeitung, nur sehr unwirtschaftlich oder gar nicht möglich war. Der Ansatz eines mit dem additiven Fertigungsverfahren hergestellten Partikeldämpfers kann hinsichtlich Geometrievielfalt, Strukturgröße und Wirtschaftlichkeit auf den gewünschten konstruktiven Anwendungsfall maßgeschneidert werden. So groß die Möglichkeiten hinsichtlich des breiten Anwendungsspektrums sind, so groß ist auch die Zahl der zu berücksichtigenden Faktoren. Vor allem die dynamischen Eigenschaften des Partikeldämpfers sind für Nanoanwendungen entscheidend. Die Arbeit soll einerseits die strukturdynamischen Wechselwirkungen verschiedener Innengeometrien auf die Materialeigenschaften charakterisieren, indem mittels eines Kalibrierverfahrens zur Identifikation der Materialeigenschaften die spezifischen Pulver-, Partikel- und Fluideigenschaften innerhalb einer Hohlraumgeometrie mit den gegebenen Pulverparametern einfach berechnet werden können.
Thomas Wörle
Carl Zeiss SMT GmbH
15:00-15:30ELEKTROMAGNETIK
Elektromagnetische Auslegung Hochtemperatur-Supraleitender Spulen mit einfachen Simulationen in Ansys Maxwell
Die Simulation von Supraleitung mit konventionellen Finite-Elemente-Methoden ist aus verschiedenen Gründen schwierig: Mikroskopische Effekte, eine starke Temperaturabhängigkeit, die Kopplung von Magnetfeldern, und die Supraleitung selbst als nichtlineares Phänomen. Wir zeigen, wie wir mit einfachen elektromagnetischen Simulationen hochtemperatursupraleitende Spulen ausgelegt haben, die mit Gleichstrom versorgt und in Reihe geschaltet als Erregersystem den passiven Teil eines linearen Synchronmotors bilden.
Tim Hofmann
Technische Universität München   
15:30-16:15Die Kaffeepause findet in der Ebene 1 in der Ausstellung statt. 
16:15-16:45AI | ML
Beyond Layers: SLM, Simulation und KI
Die additive Fertigung durch 3D-Druck eröffnet eine neue Dimension der Gestaltungsfreiheit für Bauteile. Durch die präzise Realisierung komplexer Geometrien, die zuvor schwer umsetzbar waren, wird nicht nur das Design optimiert, sondern auch der Einsatz von Materialien und die Gesamtleistung der Bauteile verbessert. Die präzise Anwendung von CFDSimulationen ermöglicht eine detallierte Analyse des Fluidverhaltens und der Parameter in Strömungsmodellen. Diese detaillierte Analyse und eine nachfolgende Designvariation (DoE) bilden die Grundlage für gezielte Anpassungen und Lerndaten für eine KI, um das Modell umfassend zu verstehen und die thermodynamische Effizienz zu maximieren. Dies wird hier am Beispiel eines Wärmetauschers dargestellt.
Prof. Dr. rer. nat. Barbara Hintz
Technische Hochschule Nürnberg
16:45-17:15STRUKTURMECHANIK
Metallersatzprojekt zum Transport ganzer Motoren
Kann man ein mechanisch hochbelastetes Strukturbauteil aus massivem Stahl durch eine Kunststoff-Lösung ersetzen? Als Antwort steht die neue Kunststoffadapterplatte mit 4 statt 19,5 kg, weniger Anbauteilen und deutlicher CO2 Einsparung – bei massiv reduzierten Kosten und gleichzeitiger Erfüllung aller mechanischen Anforderungen.
Daniel Könemann
BARLOG Plastics GmbH
17:15-17:45STRUKTURMECHANIK
Festigkeitsnachweis der Startrampe der Ariane 6
In dem Beitrag wird der Nachweis wesentlicher Teile der Startrampe von Europas neuester Ttägerrakete, der Ariane 6 vorgestellt. In Zusammenhang mit OGB Digital Connect GmbH wies ihr zwei Hauptstrukturen der Startrampe: den Starttisch und die EFF-Docks auf Basis von FE-Analysen mit Ansys nach. Die Komponenten, ob einzelne, verschweißte oder auch verschraubte Bauteile des Startisches wurden auf ein Überschreiten der zulässigen Spannung, Knicken bzw. Beulen und mögliche Plastifizierung für relevante Lastfallkombinationen hin überprüft und im Gesamtkontext bewertet. Schweißnähtewurden einem statischen Schweißnahtnachweis nach dem Nennspannungskonzept unterzogen. Für einzelne Bauteile erfolgte der Nachweis mit extrapolierten Struktursoannungen (Hot-Spot-Spannungen). In dem Beitrag werden die mechanischen Strukturen der Startrampe, die betrachteten Lastfälle und Ergebnisse vorgestellt und diskutiert.
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Feickert
ihf Ingenieurgesellschaft mbH
17:45-18:15STRÖMUNGSMECHANIK
CFD - Simulation eines Wandelements bestehend aus kombinierten Baustoffen
Peter Kitzmüller
IBS – Technisches Büro GmbH
Session 2.1: Produkte beherrschen und optimieren durch Simulation | 13:30-18:15 | Raum ferrum, Ebene 2

Sessionleiter: Marc Vidal (CADFEM Germany GmbH)

Die Vorträge werden in der Sprache der Vortragstitel gehalten.

13:30-14:00MULTIPHYSICS
Simulation at the speed of thought
Throughout history the nature of innovation has changed profoundly when technology becomes fast, intuitive, interactive and broadly available. The Gutenberg printing press, the PC, and the Internet are classic examples of this. Simulation is on a similar journey. We are now at a place where every designer can in near real-time virtually explore their physical product, leading to unprecedented early engineering insight and the ability to interactively explore vast design spaces, unlocking novel innovations. In this keynote session we will practically and concretely show how the Ansys Discovery application and the Ansys Live solver technology is making this a reality today. Going from individual multi physics analysis, over design exploration, to parameter optimization. All engineers can become prolific product innovators when you can ask what-if questions at the speed of thought – rather than carefully narrowing down questions and waiting days or weeks for answers – with the cost of error a simple click of the undo button!
Mark Hindsbo
Ansys Inc.
14:00-14:30STRUKTURMECHANIK
Mehrkörpersimulation einer Sprunggelenkorthesenmechanik
In Deutschland treten jährlich mehr als 200.000 erste und über 70.000 wiederkehrende Schlaganfälle auf. Ein Schlaganfall führt häufig zur Schädigung des zentralen 3 Nervensystems, welches unter anderem für die Signalübertragung und -verarbeitung zwischen Gehirn und Muskeln zuständig ist. Die Folge sind Störungen des Bewegungsapparates, was wiederum eine pathophysiologische Bewegungsausführung zur Folge haben kann. Hierbei sind die von der Unterschenkelmuskulatur maximalen Kräfte verringert. Am KTmfk wird aktuell ein mechanisches Konzept für eine passive Sprunggelenkorthese erarbeitet, welche zukünftig dabei helfen soll, den kompletten Gangzyklus von Patienten zu unterstützen. Zunächst wurden hierfür Bewegungsdaten von gesunden Probanden gesammelt. Mithilfe der Menschmodellsimulationssoftware OpenSim wurden danach die benötigten Unterstützungsverläufe durch die Sprunggelenkorthese für Patienten mit verschiedenen Schwächungszuständen bestimmt. Diese Verläufe wurde im Anschluss in Ansys Motion importiert, um die verschiedenen Schaltvorgänge innerhalb des Mechanismus während des gesamten Gangzyklus zu simulieren. Während einer Gangphase (z. B. Abrollphase) wird dabei eine resultierende Verschiebung berechnet, welche zu einer Erhöhung der in der Orthese gespeicherten Energie führt. Diese wiederrum kann in anderen Gangphasen (z.B. der Abdrückphase) freigelassen werden und somit ihrerseits eine entsprechende Unterstützungskraft liefern. Dafür wurde die zeitliche Abfolge der Auslösemomente in einer Ansys Workbench integriert und die resultierenden Signale an verknüpfte Komponenten weitergegeben. Anschließend wurden verschiedene Designpoints initialisiert, an welchen eine optimale Energiespeicherung mittels Torsionsfedern berechnet werden kann. Die Parameteroptimierung der für die Energiespeicherung relevanten Bauteile läuft dabei parallel zu weiteren muskuloskelettalen Simulationen ab und sorgt letzten Endes für eine auf den Patienten angepasste Unterstützung.
Patrick Steck
FAU Erlangen
14:30-15:00AI | ML
Multi-fidelity ML Modeling & Optimization
Take a glimpse into the evolving landscape of industrial practices with a focus on multi-fidelity optimization and probabilistic machine learning. Delve into a space where efficiency converges with precision, shifting away from traditional simulation constraints.
Join us as we unravel the practical implications of multi-fidelity optimization in data generation, allowing industries to dictate the parameters and pace. Discover the seamless integration of simulations and experimental data, simplifying calibration and enhancing model reliability.
Explore the realm of multi-fidelity Bayesian optimization—a methodical approach to design optimization, promising unparalleled sample and time efficiency. Witness how industries can optimize designs swiftly and resource-efficiently, breaking free from conventional constraints.
This presentation is more than an exploration;it's an insightful journey into the ways autonomy and adaptability reshape the industrial future. Join us in understanding the nuanced efficiencies that align progress with precision. Welcome to a pragmatic exploration of innovation in industrial practices.
Dr.-Ing. Kevin Cremanns
PI Probaligence GmbH
15:00-15:30STRÖMUNGSMECHANIK
CFD-Simulation von rotierenden Vakuumverdrängerpumpen
Rotationsverdränger wie Schraubenverdichter, Scrollverdichter, Drehschieberpumpe oder Roots-Gebläse werden außer zur Verdichtung von Prozessgasen auch als Vakuumpumpen zur Erzeugung von Unterdrücken eingesetzt. Hierbei werden einige Anpassungen vorgenommen:
  • Aufgrund der niedrigen Massenströme ist eine effiziente Kühlung von Gehäuse und Rotoren notwendig.
  • Die Spaltmaße (Radial-, Axial- und Profileingriffsspalte) sind oft deutlich kleiner.
  • Drehkolbenpumpen werden oft in einem Gehäuse mehrstufig ausgeführt, um tiefere Drücke erreichen zu können.
  • Schrauben-Vakuumpumpen haben im Unterschied zu Schraubenverdichtern kantige Profile und oft variable und kleinere Steigungen.

Diese Anpassungen stellen auch erhöhte Anforderungen an die Strömungssimulation dar, die einfachere Methoden wie Overset Meshes oder Remeshing schwer nutzbar machen, sondern konturangepasste Hexaeder-/Prismengitter erfordern. Dieser Vortrag erläutert für eine mehrstufige Drehkolbenvakuumpumpe und für eine Schraubenvakuumpumpe, wie bei der Gittererstellung, der Umsetzung der Kammerdeformationen und dem Aufsetzen der Vakuumpumpe auf diese Anforderungen reagiert wird. Hierbei wird auch auf die Grenzen des Kontinuumsansatzes und die Möglichkeit eingegangen, mit einer Slip-Randbedingung für Geschwindigkeiten und Temperaturen den Anwendungsbereich bis in die Gleitströmung bei Knudsenzahl 0.1 zu erweitern.

Andreas Spille
CFX Berlin Software GmbH
15:30-16:15Coffee break on level 1 in the exhibition 
16:15-16:45STRUKTURMECHANIK
Comparison of simulation methods for noise radiation
The accurate simulation of sound power radiation of electric drivetrains is integral to ensuring optimal NVH performance during development. However, in the framework of accelerating development cycles, it is crucial to maintain lean simulations and minimize turnaround times.In this context, this presentation explores several numerical methods to solve the outward noise radiation problem, focussing on electric drivetrain components as exemplary cases.
This comparative analysis begins with the Finite Element Method (FEM) as the benchmark. It is demonstrated that this approach offers high precision across a spectrum of components, from rudimentary instances to complex drivetrain elements. But at the same time, it is evident that preprocessing and solution phases can be time-intensive. Subsequently, using the same application scenarios, it is shown how the Equivalent Radiated Power (ERP) method can provide reliable results at significantly reduced computational costs. Special emphasis is placed on identifying the lower frequency boundary within which this method proves applicable.
Additionally, the less common Lumped-Parameter-Model (LPM) and Boundary Element Method (BEM) approaches are discussed. It is shown how these methods may be applied in practice using Ansys results as a basis. From the application examples, it is found that these alternative methods may offer a compelling compromise between accuracy and efficiency, for specific classes of noise radiation problems. Conclusively, the findings from this comparative study serve as foundation for recommendations regarding the selection of the most suitable approach for various scenarios.
Christian Ehrlich
Valeo E-Automotive Germany
16:45-17:15STRUKTURMECHANIK
Dynamische belastete Gleitlager beherrschen
Die Auslegung dynamischer Systeme, die mit einem oder mehreren Gleitlagern versehen sind, ist anspruchsvoll. Insbesondere bei hochdynamischen Lastverläufen und wenn statisch unbestimmte Systeme mit mehreren Gleitlagern vorliegen, ist eine Berechnung mit konventionellen Gleitlagersimulationstools nicht mehr sinnvoll möglich, ohne die Wechselwirkung zwischen Gleitlager und umgebender Struktur zu berücksichtigen. Mit Ansys Motion können Gesamtsystemsimulationen dynamischer Systeme durchgeführt werden. Der im Drivetrain-Toolkit integrierte Tribo-X Solver steht seit neuestem hierbei für die Berechnung von Gleitlagern zur Verfügung und erlaubt die detaillierte Abbildung von Gleitlagern mittels EHD-Simulation. Am Beispiel einer mehrfach gelagerten Kreiselpumpe und einer Kolbenpumpe wird gezeigt wie Gleitlager in einer Mehrkörpersimulation berücksichtigt werden können. Dies ermöglicht eine frühzeitige Bewertung des Schwingungsverhaltens von Kolben- und Kreiselpumpe sowie die Identifikation eines möglichen Kontakts von Welle und Lagerschale durch das integrierte Mischreibungsmodell schon bevor der erste Prototyp gebaut wird.
Vincent Hoffmann
Tribo Technologies GmbH
17:15-17:45DIGITALER ZWILLING
Automatisierte Optimierung von Hypoidgetrieben
Die Notwendigkeit, die Effizienz von Getriebeeinheiten zu erhöhen, erfordert eine kontinuierliche Verbesserung der Berechnungswerkzeugkette sowie des Materials und der Qualität aller Maschinenelemente. Die vorgeschlagene Lösung ist ein verbessertes, vollständig parametrisiertes und automatisiertes Berechnungsmodell. Die Kommunikation der Softwaremodule, Ansys, Bearinx und Becal, wird vollautomatisch mit dem wiederverwendbaren Engineering-Austauschstandard, REXS, durchgeführt. Mit diesem automatisierten Ansatz wurden Sensitivitätsstudien in OptiSlang, einer Softwareplattform für CAE-basierte Sensitivitätsanalyse, durchgeführt. Die Auswirkungen von aktuellen und modernsten Qualitäts-, Fertigungs- und Materialstandards der Maschinenelementhersteller wurden analysiert. Verbesserungen wurden durch physische Tests überprüft. So konnte die Lagerleistung und das thermische Verhalten ausgewählter Hypoidgetriebe verbessert werden. Die Erweiterung des Konzepts der automatisierten Berechnungen von digitalen Zwillingen von Kataloggetrieben auf spezifische Kundenprojekte eröffnet die Möglichkeit von anwendungsabhängigen Optimierungen.
Ermalt Lamaj
SEW-EURODRIVE
17:45-18:15STRÖMUNGSMECHANIK
Complex thermal LCF and vibrational (V)HCF fatigue assessment of a control rod guide assembly support based on design code and advanced approaches
Reactor internals are subjected to thermo-mechanical fatigue induced by operational temperature transients and to flow induced vibrations. The resulting complex loading collectives induce low cycle (LCF), high cycle (HCF) and even very high cycle (VHCF) fatigue and their interaction. The complex component geometry, the transient loading conditions and the fatigue assessment scheme are challenging. The methodological gaps within the current fatigue assessment approach are addressed in the framework of an on-going cooperative R&D project (MPA Stuttgart, Framatome GmbH, RTU Kaiserslautern) “Investigations concerning the fatigue behavior of austenitic stainless steels and their welds for reactor internals in the HCF and VHCF region”.
The presentation will focus on the finite element modeling of a control rod guide assembly support (including sub modeling and appropriate representation of fatigue relevant weld seams) as a representative component example, the loading model, the design code based fatigue assessment and proposals for advanced approaches. Furthermore, component tests are envisaged for validation purposes. This is one aspect of the comprehensive R&D project described above.
Jürgen Rudolph
Framatome GmbH
Session 2.2: Produkte beherrschen und optimieren durch Simulation | 13:30-18:15 | Raum helium (3.09)

Sessionleiter: Christof Gebhardt (CADFEM Germany GmbH)

Die Vorträge werden in der Sprache der Vortragstitel gehalten.

13:30-14:00OPTIK
Pasta d'Étendue und der Zaubertrank-Flakon
Im Rahmen der im vierjährigen Turnus ausgetragenen International Optical Design Conference findet unter anderem ein Beleuchtungsoptik-Designwettbewerb statt (https://iodc.info/category/illumination-problem/). Die Gelegenheit im Rahmen der IODC 2023 haben wir damit verbunden, Stärken und Grenzen von ZEMAX und SPEOS im Zusammenspiel mit CREO Parametric für die herausfordernde Aufgabenstellung zu evaluieren.
Jan Kaster
Carl Zeiss AG
14:00-14:30STRÖMUNGSMECHANIK | STRUKTURMECHANIK
Oil thermal expansion modelling using HSFLD element
The energy production from Solar and wind power have drastically increased in the last decade and are expected to grow more in the coming years. The most common tank structure used in this application is the hermetically sealed type. Varied types of oil are used in the transformer which acts as the insulation medium as well as the best agent for the heat dissipation in the transformer. the hermetically sealed transformer tank is designed in such a way that it can undergo contraction as well as expansion processes as a result of changes in the oil temperature in the working con-dition. During the expansion and contraction of the oil, the corrugated fin expands and sustains the integrity of the tank due to temperature change. Therefore, fluid-structure interaction simulation has been used to evaluate the trans-former's design to deal with pressure variation. This study aims to design a corrugated tank that sustains pressure variation due to temperature change. The numerical approach using the HSFLD element to optimize the corrugated tank's design process is more accurate than the analytical approach. Here, ANSYS software is used for the numerical calculation to capture the behavior of oil and tank due to its thermal expansion. HSFLD element uses fluid-structure interaction to model fluid fully enclosed by solids. The temperature and compressibility of fluid can be introduced using the HSFLD element. The oil is modeled with an HSFLD element and the tank is used as a SHELL element. The hermetically seal transformer is tested and compared with the numerical results.
Harikrushna Dodiya
Hitachi Energy India Ltd
14:30-15:00STRÖMUNGSMECHANIK
Validation of the generalized multiphase CFD modelling approach GENTOP using Fluent
Phenomena involving complex multiphase gas-liquid flows, encompassing elements such as bubbles and free surface flows, are commonly encountered in various industrial processes. When it comes to Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations, capturing the transition from low to high void fraction conditions presents a formidable challenge, primarily due to the escalating intricacies at the gas-liquid interface. For instance, gas volume fractions within the range where churn-turbulent and slug flows are dominated by exceedingly deformable bubbles. In this intricate scenario, a generalized multiphase CFD modeling approach known as GENTOP stands out. GENTOP adopts the concept of a fully-resolved continuous gas phase, wherein this continuous gas phase encompasses all gas structures that are sufficiently large to be resolved within the computational mesh. On the other side smaller structures are simulated using the dispersed gas phase.
Various academic cases and experiments were utilzed to validate the GENTOP concept in ANSYS Fluent.
However, it is important to note that for a typical user, delving into the complexities and technical nuances of setting up multiphase flow simulations can be quite challenging and laborious.
Dr. Thomas Höhne
Helmholtz-Zentrum Dresden
15:00-15:30STRUKTURMECHANIK
Multiscale Analysis of Rice Milling Process with Particle Simulations
Clément Zemerli
Bühler AG
15:30-16:15Coffee break on level 1 in the exhibition 
16:15-16:45OPTIK
Simulation von beleuchteten Bedienblenden von Haushaltsgeräten
Eine Herausforderung bei hochwertigen Haushaltsgeräten ist die Beleuchtung von Bedienblenden. Um hier die Anforderungen wie beispielsweise ein ansprechendes optisches Design, hochwertige Beleuchtung und Effizienz in der 3 Produktentwicklung zu erfüllen sowie sich vom Wettbewerb abzuheben, ist eine optische Simulation von Bedienblenden unerlässlich. Der Einsatz der Lichtsimulationssoftware Ansys Speos ermöglicht dabei eine virtuelle Produktentwicklung um den Benutzereindruck realitätsgetreu zu simulieren und darauf aufbauend das Design und die Funktionalität noch besser und präziser optimieren zu können.
Der Vortrag beschreibt, wie Lichtsimulationsmodelle auf Grundlage zuvor durchgeführter Messungen entwickelt und aufgebaut werden können. Dabei werden Bedienblenden von Haushaltsgeräten untersucht und in der Simulation u.a. die optischen Eigenschaften dieser Blenden validiert. So ist es möglich, ein Simulationsmodell dieser Blenden zu erhalten, bei denen das Aussehen verschiedener Farben, die Möglichkeit einer Durchleuchtung, der Einsatz verschiedener Materialien etc. untersucht werden kann und welches für weitere Anwendungen nicht mehr kalibriert werden muss. Durch die Simulation konnte gezeigt werden, dass unter Einsatz korrekter optischer Einstellungen präzise und realitätsgetreue Simulationen mit ANSYS Speos durchgeführt werden können. Somit kann die Entwicklungszeit deutlich verkürzt, eine Vielzahl von Varianten untersucht, die Effizienz erhöht und Kosten eingespart werden.
Ben Mayer-Ullmann
ITB Ingenieurgesellschaft für technische Berechnungen mbH
16:45-17:15OPTIK
Backlight Design & Optimization with Ansys Speos
Micro-textures can be used to design lighting systems such as light guides, Brightness Enhancement Films (BEF) and back-lighting units that are composed of millions of geometrical elements. This type of design needs a large number of small patterns with meet often 3 CAD systems limitations:
  • Pattern distribution types
  • Number of repetitions
The optimization of such design is complex and often requires long time Ansys Speos allows to create and simulate micro texture by modeling and projecting millions of geometrical items on a geometry, iyt bypass the CAD system limitation with unique capabilities:
  • Patterns can be applied on any body.
  • 3D Texture can be applied on any CAD shapes (flat or freeform, rectangular or not).
  • Low memory usage (about 150 Mb for 1 million patterns).
  • 3D Texture is compatible with scripts and can be optimized through it.
  • Driving capabilities of each element's position, orientation and scale.
Sen Zhang
Ansys France
17:15-17:45STRÖMUNGSMECHANIK
Methodology for Head Loss and Vortex Assessment in Penstock
This project presents the research and implementation of a Computational Fluid Dynamics (CFD) methodology designed for the assessment of head losses in high Reynolds number penstocks and the use of an innovative hybrid RANS-LES turbulence model, known as Stress Blended Eddy Simulation (SBES), to identify vortex shedding frequencies and potential harmful pressure oscillations.
The first part of the project focuses on the calculation of head losses in high Reynolds number penstocks. Assessing and reducing head losses plays a crucial role in several engineering domains, including fluid transport and process industries. The methodology underlines the clear advantages of CFD simulations to investigate complex flow behavior in penstocks, highlighting the factors that influence head losses and flow distribution.
The second part of the work focuses on the implementation of a more efficient methodology than Large Eddy Simulations (LES) to assess vortex structures and their frequencies as well as potential harmful pressure oscillations within hydraulic structures. The innovative hybrid RANS-LES turbulence model, known as Stress Blended Eddy Simulation (SBES), demonstrates a good compromise between computational efficiency and result accuracy. Prior to integrating this innovative model into the project, an extensive parametric study was conducted to understand how various parameters affect its performance. These parameters include mesh size, number of boundary layers, y-plus values, SBES-RANS coupling, boundary conditions and time step size (CFL number). This investigation provides a deep insight into optimizing the application of the SBES modelling to assess the dynamic flow behavior in hydraulic structures.
This project provides valuable insights and practical guidelines to efficiently and comprehensively asses hydraulic structures, in particular for engineers and researchers working with Ansys Fluent CFD software.
Philippe Senn
Edoardo Arrivabeni
SAECON Sagl
17:45-18:15ELEKTROMAGNETIK
Einfluss der Magnetisierung auf das Nutrastmoment bei PMSM
An PMSM für Ventilatorantriebe werden hohe Anforderungen hinsichtlich elektromagnetischer Anregungen gestellt. Eine einzelne Motorbaureihe dient hierbei oftmals als Basis für vielzählige Aerodynamiken und somit unterschiedlichste struktudynamische Betrachtungsfälle. Ein grundsätzlich niedriges Nutrastmoment der Maschine ist daher unerlässlich.
Sowohl Simulation als auch experimenteller Abgleich des Rastmoments erfordern Methoden, die auf die, im Vergleich zum Nennmoment der Maschine, geringen Amplituden angepasst sind.
Bei einer Außenläufer PMSM mit oberflächenmontierten Hartferritmagnetsegmenten treten zudem noch Abhängigkeiten des Nutrastmoments vom Magnetisierungsprozess auf. Im Vergleich zu einer idealen Magnetisierung mit infinitesimal kleinen Polübergängen, stellen sich, je nach Konfiguration des Magnetkreises während des Magnetisiervorgangs, deutlich breitere Übergangszonen mit reduzierter Polarisation J ein.
Im Vortrag wird zunächst der Magnetisiervorgang mittels Impulsmagnetisierer dargestellt und anschließend der Magnetisierübertrag in ein transientes Maxwell 3D Modell durchgeführt.
Abschließend werden Simulation und Experiment gegenübergestellt sowie der Einfluss wesentlicher Parameter aufgezeigt.
Michael Peters
Ziehl Abegg SE
Session 3: Simulationsprozesse und Workflows in die Produktentwicklung integrieren | 13:30-18:15 | Raum europium 2 (3.03 & 3.04)

Sessionleiter: Dirk Schlesselmann (CADFEM Germany GmbH)

Die Vorträge werden in der Sprache der Vortragstitel gehalten.

13:30-14:00STRÖMUNGSMECHANIK | STRUKTURMECHANIK
Simulationsgestützte Entwicklung eines High-Performance automotive
Lithium-Ionen-Batteriesystems
Moritz Pausch
Elring Klinger
14:00-14:30

STRÖMUNGSMECHANIK
Development of hydrogen recirculation jet pump in fuel cells
Transportation accounts for 20% of EU’s greenhouse gas emissions. Fuel cells are a key technology to cut those emissions and realize clean, climate-neutral transportation. One major component of fuel cells is the recirculation pump, feeding unused hydrogen back to the anode. Relying only on the expansion of the freshly supplied hydrogen as power source, jet pumps constitute an efficient alternative to electric blowers for the recirculation. The jet pump development at NORMA Group took place in two major steps. Firstly, a jet pump for forced crank case ventilation is developed and industrialized followed by an adaption to the requirements of hydrogen recirculation. Fundament of the jet pump development is a theoretical modeling of the flow based on compressible one-dimensional flow stream theory enabling an efficient pre-dimensioning of the critical components. Based on those dimensions, a preliminary design is developed and implemented into a numerical simulation model. By analyzing the simulation results, regions with inefficient flow patterns were identified and optimized. Simultaneous testing of rapid-prototyped and later injection molded pumps as validation enabled to reach performance levels satisfying the customer requirements in a very lean and agile manner. During the serial design development and industrialization phase, any required design adaptions were quickly validated using simulation models further supporting a quick product launch. In a second step, the design is adapted to match the requirements of hydrogen recirculation in fuel cells. Based on the knowledge acquired and previous lessons-learnt, design adaptions are proposed by means of theoretical modeling. A subsequent numerical simulation confirms design feasibility, applicability, and very good performance for hydrogen recirculation application in fuel cells.

Dr.-Ing. Daniel Kintea
Norma Group
14:30-15:00WORKFLOW
Automated training data selection for ANSYS Dynamic ROM Builder
Dr. Maximilian Kannapinn
Technische Universität Darmstadt
15:00-15:30STRUKTURMECHANIK
Cracking the Code of Welded Shaft Reliability in e-Axle Motors
In the world of engineering and manufacturing, where reliability and durability are key, this paper dive into the study of a welded shaft in an e-Axle motor. This critical component faced a major challenge during bench testing when it failed at the weld joint. This incident raised important questions about its safety and the accuracy of typical simulation methods in predicting such failures. The complexity of the situation deepens when the intricate changes in material properties considered during welding, the shift from isotropic to anisotropic characteristics layer by layer throughout the weld thickness. Thermomechanical effects and variations in geometry add further layers of complexity. This comprehensive assessment blends welding and structural simulations with life assessment methodologies.
Initial part of the study involved detailed welding process simulation using SIMUFACT. Essential factors like weld speed, energy, and torch dimensions were considered and also took into account material behavior, welding distortions, residual stresses, and variations in hardness within the heat-affected zone. These factors were used as starting conditions for the following static structural analysis. We then assessed the structural integrity of the shaft under real-world conditions in ANSYS by introducing loads like speed, torque, interference, and bearing misalignment. These loads played a key role in evaluating how the shaft performed in practical situations.
As the shaft experiences cyclical stresses due to rotation- N-code was used for crucial fatigue assessment, with the combined results from the static structural analysis & Process simulation. Material mapping in the weld region considered hardness variations across thickness and width. Comprehensive approach, encompassing welding and structural simulations, as well as various loads and parameters, provides deep insights into the shaft's behavior in real-world conditions. The strong alignment between simulation results and actual testing outcomes demonstrates the effectiveness of this methodology. At the end , failure was precisely predicted in simulation.
This study underscores the importance of precise life assessment in engineering, where even minor changes in material properties, geometry, and welding processes can significantly impact component integrity and the overall system's reliability. With ongoing research and the refinement of simulation methods, this paper contributes to the continuous enhancement of structural analysis and fatigue assessment, ultimately enhancing the safety and efficiency of engineering systems.
Hirubaakaran Moorthy
Valeo E-Automotive Germany
15:30-16:15Coffee break on level 1 in the exhibition 
16:15-16:45WORKFLOW
Integration des FEM-Solvers ANSYS in das Festo SPDM-System
Festo entwickelt seit 2015 ein eigenes webbasiertes SPDM-System namens SAFEM (Simulation Prozess and Data Management) für Ermüdungsanalysen. Dieses System unterstützt die FE-Solver Abaqus und Code Aster und nutzt das Programm FEMFAT für die Ermüdungsanalysen. Das Ziel von Festo war es, SAFEM um den FEM-Solver ANSYS zu erweitern. Dabei gab es zwei Herausforderungen zu bewältigen. Erstens musste der gesamte Prozess auf einem Linux- Server laufen und zweitens mussten die 3 Ergebnisdateien in das open source Format VTK umgewandelt werden. Die Umwandlung in das VTKFormat war notwendig, da ein Schritt im Prozess die Überprüfung der Ergebnisse mittels einer KI ist, die auf dem VTK-Format basiert. Dank der Integration von PyAnsys und der Unterstützung des CADFEM-Supports konnten diese Herausforderungen erfolgreich gemeistert werden. Das System ist nun im produktiven Betrieb und hat im Jahr 2023 bereits über 250 Simulationsaufgaben erfolgreich bearbeitet.
Thomas Streich
Festo AG & Co. KG
16:45-17:15WORKFLOW
Smart Filter Development
In recent years the importance of data and its' interpretation has been grown significantly in development processes. Modern methods of Data Sciences enable developers to discover hidden insights in existing datasets or to create new datasets well suited for machine learning. Emerging data lake structures can consist of measurement data as well as simulation data or even mixed data from various sources as long as it adds up to the overall knowledge.
The presented work will discuss challenges in the application of machine learning for optimized filter element layouts. The goal is to enable developers to find optimal filter designs within seconds instead of hours or days.
Looking on the workflow, the seamless integration of this novel design approach into the whole development process is a core requirement. The goal of the approach is to maximize the use of the results of a multi-parameter optimization by providing these in an easy and explorative way to the developer being the domain expert. This combines challenges of different disciplines as besides model quality also user experience and conformity to the matured automotive development processes need to be satisfied.
Discussing model quality "much data" does not necessarily mean sufficient data for machine learning. An example is shown how to deal with this challenge using a hybrid dataset ensuring model quality. The whole processing pipeline encompasses a modular software approach which features ANSYS products, e.g. Optislang as well as open-source software elements.
Moreover, one key factor to user acceptance besides reliability is the user interface. This is particularly true when multi-layered data needs to be presented in a concise way to drive a tangible element design decisions. A way to realize this is presented, illustrating how ML based data analytics in the field of filter element development can turn out to economic benefits e.g. by reducing the material usage and the product carbon foot
Dr.-Ing. Thomas Gose
MANN+HUMMEL GmbH
17:15-17:45STRUKTURMECHANIK
Credibility assessment of finite element analysis models for medical devices
Finite Element (FE) models are most often used in the design verification phase, for worst-case identification of 3 the configurations that need to be tested physically. Establishing the credibility of the FE models has now become a key regulatory requirement, which can be guided by the ASME V&V 40-2018 standard. In addition, the US Food and Drug administration (FDA) released in December 2023 a guidance document on establishing the credibility of computational models for medical devices, which expand on the ASME V&V40 standard. In this presentation, we will highlight the process for establishing the credibility of FEA models, and will provide a classic example with the verification and validation of a knee implant system. Another example of V&V for an emerging application of medical device modelling will be presented. In the first example, a physical test was developed to evaluate the fatigue strength of a knee implant system, and a FE model replicated this test. The peak stress locations in the key components were compared to physical test fracture locations, and the size rank ordering predicted by the model to those measured in the physical testing was also compared. The fracture locations predicted by the model matched those observed in the physical tests. Moreover, the same fracture locations were also observed in rare fractures found clinically. The rank orders predicted by the model among the different sizes matched with those obtained in the physical testing comparators. The credibility of the modelling approach was established following the ASME V&V 40-2018 standard, considering all credibility factors. In addition to this classic FE modelling test case, another example is provided, which falls outside of the ASME V&V40 guidance. There is currently a growing interest in the medical device industry and FDA to use FEA models of virtual patients to enrich clinical trials (so-called in silico clinical trials). We will present how such models are prepared and can be validated.
Hadi SeyedHosseini
Zimmer Biomet
17:45-18:15WORKFLOW
Model-Based Systems Engineering: Accelerated
Model-based systems engineering (MBSE) is a methodology that focuses on creating, maintaining, and exploiting models as the primary means of systems analysis and engineering communication between different disciplines, replacing the more usual document-centric information exchange.

The key challenges in future Systems Engineering are:
  1. to achieve a holistic preview of anticipated behavior, performance, functional safety, and cyber security integrity in all system application contexts. This requires the ability to simulate the full performance matrix of the multi-physics behavior for full scale socio-technical systems,
  2. to bridge the gap between high-level systems architecture models and the detailed executable analytical models for the hardware and software which define the product. This requires a model hierarchy for different levels of abstraction, covering the whole system lifecycle, allowing for full scale behavioral engineering roundtrips with sufficient traceability to allow for cause-and-effect reporting and
  3. to support Agile system architecture development & design, including real-time cross-function collaboration. This requires immediate feedback based on decentralized scalable models for “what-if-,” trade-off and change/impact analyses.
The presentation will summarize recent progress Ansys has achieved responding to these key challenges: provision of new modeling capabilities, allowing for multi-disciplinary modelling for analyses and simulation of performance, safety, and cyber security against semi-formal requirements, introduction of enterprise scale information platforms to support multi-level model abstractions and exchangeable multi-domain performance representations and transformation between common architectural system models and the domain-specific downstream development, analysis and verification analytical capabilities providing federated digital continuity across multiple authoritative sources of the truth (ASOT).
Olaf Kath
ANSYS Germany GmbH
Session 4: Gekoppelte Physik, Systemsimulation und System Engineering | 13:30-18:15 | Raum titanium 2 (2.03 & 2.04)

Sessionleiter: Patrick Lorenz (CADFEM Germany GmbH)

Die Vorträge werden in der Sprache der Vortragstitel gehalten.

13:30-14:00ELEKTROMAGNETIK | MULTIPHYSIK
Elektrische und thermische Belastung bei Umrichterbetrieb
Die Firma Voith Hydro hat eine neue Technologie von rotierenden Maschinen für den Einsatz in Pumpspeicherkraftwerke entwickelt und bereits erfolgreich in den Markt eingeführt.
Um die Auswirkungen der mit dieser Technologie verbundenen hochfrequenten Umrichterbelastungen auf das hochspannungstechnische Isoliersystem analysieren und anschließend bewerten zu können, wurden vor Laborversuchen umfangreiche Simulationen durchgeführt. Hierzu wurde ein spezielles, elektro-thermisch gekoppeltes Simulationsmodell entwickelt.
Dieses berücksichtigt die nicht-linearen Materialeigenschaften, wie Temperatur- und Feldstärkeabhängigkeit einzelnen Komponenten des Isoliersystem nach CIGRE TB 794 und ermöglicht, die nach IEC 60034-18-42 definierten und im Betrieb zu erwartenden Spannungsverläufe, welche das HV-Isoliersystem kontinuierlich belasten, nachzubilden.
Auf Grundlage der dadurch bestimmten elektrischen und thermischen Stressoren, wie elektrische Feldstärke und Heißstellentemperatur, können Abschätzungen bzgl. der zu erwartenden Alterung gemacht geben.
Weiterhin ermöglicht das entwickelte Modell Optimierungen am Design des Isoliersystem durchzuführen oder den Einfluss von veränderter Materialkennlinien zu bewerten, bevor dieses dann in gefertigten Prototypen im Labor qualifiziert wird.
Zuletzt konnte durch diese Vorgehensweise und ermittelten Messergebnissen das entwickelte Simulationsmodell final verifiziert werden und zeigt eine zufriedenstellende Korrelation.
Prof. Dr.-Ing. Christian Staubach
Hochschule Hannover
14:00-14:30ELEKTROMAGNETIK | MULTIPHYSIK
Multiphysic assessment of electrical machines subject to VIV
During normal lifetime, electrical machines for outdoor application are subject to a variety of electrical, mechanical and thermal stresses. One of the most critical conditions is that caused by the vibration induced by the vortex (VIV) effect due to the wind. Such vibrations can cause mechanical stresses on the support and structural welding of the assembly. The purpose of this work is the setup a reliable and lean automated tool for the verification of this type of product to such load condition. This is a code shell where simulations are performed by coupling, with different levels of complexity, a CFD model which simulates the fluid physics around the structure and a structural finite element model which predicts the structural response. The system is intended to be a part of a complex tool for the mechanical and electromagnetic assessments to different requirements as defined in the specification of the electrical machine. The simulation procedure is presented in each specific step. In the end a reference case study is also shown, along with quality assurance checks. This procedure is a collection of snippets written in ANSYS APDL command language, Excel set tables, etc. that make the use of the ANSYS finite element code easy and transparent to the end user, who do not need to be trained to the use of the finite element code but just have to fill the project parameters in an Excel file and the model construction, the numerical analysis and the post processing will be run automatically. The rapid VIV simulation of the machine frame provides some valuable information already at the early stage of the project, when design details are not yet defined, or even at the bidding stage.
Dr. Ing.Luigi De Mercato
Hitachi Energy
14:30-15:00STRUKTURMECHANIK | MULTIPHYSIK
Multiphysics und Modellreduktion für akustische Simulationen
Die Ressourceneffizient spielt seit einigen Jahren eine immer wichtigere Rolle. Aus diesem Grund liegt die Integratin von Antrieb und Arbeitsmaschine im Trend der technischen Entwicklung. Durch die Integration der mechatronischen Systeme wird die Berücksichtigung gegenseitiger Einflüsse immer wichtiger. Parallel dazu werden in letzter Zeit bei der Produktentwicklung zusätzlich die Kundenanforderungen an die Geräuschreduktion immer häufiger. Um die gegenseitigen Einflüsse zu berücksichtigen und diese Geräuschgrenzwerte einzuhalten, werden umfassende Multidomain-Simulatonen immer wichtiger.
Boris Janjic
KSB SE & Co. KGaA
15:00-15:30MULTIPHYSIK
FSI-Analyse einer peristaltischen Pumpe
In diesem Vortrag wird die Welt der peristaltischen Pumpenanalyse beleuchtet. Wir tauchen ein in die Tiefen der Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) und erkunden, wie LS-DYNA und die glatte Partikel-Hydrodynamik (SPH) dazu verwendet werden, die komplexen Vorgänge einer peristaltischen Pumpe zu simulieren.
Das Highlight dieser Analyse liegt in der Berücksichtigung der Schlauchentspannung, die eine entscheidende Rolle in der Pumpenleistung spielt.
André Gasko
B&W Engineering
15:30-16:15Coffee break on level 1 in the exhibition 
16:15-16:45STRUKTURMECHANIK | MULTIPHYSIK
Ultraschall-Schweißsimulation Alu-Cu
Ziel des Vortrages ist es, eine detaillierte Simulation des Ultraschallschweißprozesses, verstärkt durch eine präzise Laserinterferenzstrukturierung, speziell für die hohen Anforderungen in der Elektromobilität zwischen einem runden Aluminiumbusbar und Kupferkontakten zu erläutern. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Auswirkungen von Schwingungen auf die mechanische Stabilität und die Strombelastbarkeit der Verbindung. Es wird gezeigt, wie dynamische Analysen zur Vorhersage möglicher Ermüdungserscheinungen genutzt werden können und wie elektrische Simulationen Einblicke in die Stromverteilung und die Erwärmung des Systems geben. Darüber hinaus wird die thermische Simulation eingesetzt, um die Temperaturprofile und die Wärmeabfuhr zu verstehen, was für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit des Gesamtsystems von entscheidender Bedeutung ist. Schließlich werden Optimierungsstrategien diskutiert, um die Integrität und Leistungsfähigkeit der Verbindung unter Betriebsbedingungen zu maximieren. Ziel ist es, Ingenieuren praktische Ansätze und Lösungen für die Konstruktion und das Schweißen von elektrischen Steckverbindern zu bieten und gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Effizienz der Systeme zu verbessern.
Christian Gregor
Schaltbau GmbH
16:45-17:15ELEKTROMAGNETIK | MULTIPHYSIK
Thermische Frequenzdrift in Piezo-Ultraschallkonverten
Piezoelektrische Ultraschallkonverter werden als elektromechanische Leistungsschallwandler eingesetzt, um auf kleinstem Raum hohe Leistungsumsätze zu erzielen. Anwendungsbeispiele sind das Ultraschall-Kunststoffschweißen in der Automobilindustrie, das Trennen von Knochen und Gewebe in der Medizintechnik oder das kavitationsbasierte Ultraschallreinigen in industriellen Produktionsprozessen. Die in diesen Anwendungen eingesetzten Konverter bestehen aus mechanisch vorgespannten piezokeramischen Ringen mit metallischen Endabschnitten, die auf eine gewünschte Resonanzfrequenz im typischen Frequenzbereich von 20 bis 200 kHz abgestimmt werden. In diesen Systemen kann es aufgrund von Eigenerwärmung oder Veränderungen der Umgebungstemperatur zu einer temperaturbedingten, in der Anwendung gelegentlich problematischen Drift der Resonanzfrequenz kommen. Der aktuelle Vortrag behandelt die beiden Hauptursachen für die Frequenzdrift: Einerseits die Längenänderung der Konverterteile durch thermische Dehnung, andererseits die thermisch bedingte Veränderung der Elastizitätsmoduli der Werkstoffe. Beide Effekte werden im Finite-Element-Modell eines 30 kHz Ultraschallkonverters implementiert. Anhand statischer und dynamischer Simulationen wird ermittelt, wie stark sie jeweils zur gesamten Frequenzdrift beitragen. Außerdem wird der Temperatureinfluss auf die Piezo-Vorspannung analysiert, und es werden Möglichkeiten zur Reduzierung der thermischen Frequenzdrift betrachtet. Durch Messungen an einem Konverter werden die Simulationsergebnisse validiert, wobei auch die eingesetzte elektrische Ansteuerungs- und Messtechnik erläutert wird.
Dr.-Ing. Walter Littmann
ATHENA Technologie Beratung GmbH
17:15-17:45

ELEKTROMAGNETIK | MULTIPHYSIK
Kontaktwiderstandsmodell für die elektromechanische Simulation
Eine wichtige Größe in der Auslegung von elektrischer Verbindungstechnik ist der Spannungsfall in den Kontaktstellen. Maßgeblicher Parameter ist hier der Kontaktübergangswiderstand, in der Simulationspraxis oft auch der Leitwert als Kehrwert dazu. Zur Berechnung dieses Leitwerts gibt es eine Vielzahl von mikromechanischen Ansätzen, die die Oberflächenbeschaffenheit bezüglich Rauigkeit sowie Fremd- und Oxidschichten mit einbeziehen. Durch die mechanische Belastung verändert sich diese Oberflächenstruktur und der Leitwert wird als Funktion abhängig von dem mechanischen Druck in der Kontaktstelle. Zusätzlich ist bekannt, dass der Verlauf der Funktion „Leitwert zu Druck“ bei Be- und Entlastung der Kontaktstelle unterschiedlich ist. Dies liegt an der plastischen Verformung der Rauheitsspitzen und dem Durchbrechen von Fremdschichten im Kontaktbereich. Da diese Effekte auf der Mikroebene wirken, lassen sie sich nicht allein mit einem elasto-plastischen Materialmodell für das Grundmaterial darstellen. In diesem Ansatz werden die beschriebenen mikromechanischen Effekte in der Kontaktzone homogenisiert und in einem zusätzlichen Materialmodell für den elektrischen Übergang abgebildet. Der Kontaktleitwert, respektive Widerstand, ist hierbei nicht nur abhängig vom aktuellen Kontaktdruck sondern auch von der Belastungsgeschichte. Dafür wird ein Algorithmus ähnlich eines elasto-plastischen Ansatzes mit Evolution einer zusätzlichen Schädigungsvariable für das Kontaktschichtsystem verwendet. Die Betrachtung auf der makroskopischen Ebene ermöglicht die Bestimmung der erforderlichen Parameter durch einfache, praxisorientierte Versuche, die mit einem geringen Prüfaufwand und ohne spezielles Equipment auskommen. Der Vortrag stellt zunächst den Versuchsaufbau, die Messergebnisse und die 4 Umwandlung in das beschriebene Materialmodell vor. Darauf aufbauend wird die Implementierung in der Simulationssoftware Ansys gezeigt und abschließend die Anwendung an Praxisbeispielen demonstriert.

Dr.-Ing. Wilhelm Rust
WAGO GmbH & Co. KG
17:45-18:15MULTIPHYSIK
Traction reactors vibroacoustic multi-physics simulation
The objective of this work is to build a methodology based on Finite Element Method for computing noise emissions of traction reactors based on a review of the numerous papers present in literature as well as on what has been studied by researchers in the company during the past years. 
The main source mechanism, Lorentz forces, Maxwell forces and Magnetostriction forces are studied and modelling techniques are proposed. Based on the nature of the problem, a multi-physics approach is adopted. The Acoustics (air-borne noise) are explicitly modelled making use of FEM and one-way coupling.
A model of an on-board traction reactor is developed to test the methodology and it is here presented to give to the public more insights into the FE model. 
Vito Murgida
Hitachi Energy Spain
Session 5: Individualisierte und automatisierte Simulationen und Anwendungen | 13:30-18:15 | Raum neon 2 (3.07 & 3.08)

Sessionleiter: Johannes Raitmair (CADFEM Austria GmbH)

Die Vorträge werden in der Sprache der Vortragstitel gehalten.

13:30-14:00WORKFLOW
Empowering users through automation of simulations
Pierre Thieffry
Ansys France
14:00-14:30WORKFLOW
Machen Sie 3D Simulationsergebnisse online überall zugänglich
Berechnungsingenieure produzieren laufend wertvolle Erkenntnisse, die in ANSYS als 3D-Ergebnisplots wunderschön dargestellt sind. Allerdings sind diese 3D-Darstellungen zunächst nur den ANSYS-Anwendern selbst zugänglich.
Andere Stakeholder wie zB die übrigen Ingenieure im Entwicklungs- und Versuchsprozess, das Management, Auftraggeber, Kunden, Marketing, Auszubildende usw. würden aber ebenfalls davon profitieren. Derzeitige 3D-Formate brauchen Viewer-Software die (oft mithilfe der IT-Abteilung) eigens installatiert werden muß und nicht für Mobilgeräte verfügbar ist. Gelegenheits-Anwender nutzen diese daher kaum. 3D Darstellungen machen aber das physikalische Systemverhalten wesentlich besser verständlich als das 2D Bilder in den üblichen Berichten können. Neben Stukturmechanik- sind besonders CFD-Ergebnisse mit ihren komplex gekrümten Strömungslinien als 3D-Modell viel aussagekräftiger.
Mit SHARE+MORE wird ein Dienst vorgestellt, der das einfache Teilen von 3D-Ergebnisplots ermöglicht. Eine Extention innerhalb ANSYS-Mechanical oder ein Standalone-Converter bereitet die 3D Infomation auf und über share-and-more.com können mit jedem üblichen Webbrowser die 3D-Modelle dann interaktiv betrachtet, gezoomt und gedreht werden. Dadurch können die Modelle mit JEDEM Endgerät (Computer, Tablet, Mobiltelefon) geöffnet werden und es ist keinerlei Installation notwendig. Es können 3D-Modelle sowohl aus ANSYS Mechanical, CFD und EBU erstellt werden, als auch aus MAPDL (classis). Die convertierten Daten werden in ein modernes, stark komprimiertes 3D-Dateiformat gespeichert das meist kleiner als 10-20 MB ist. Das File ist mit einer Legende und Metadaten angereichert und kann entweder über eine Cloud Datenbank (mit hohen Sicherheitsstandards) geshared oder als einzelnes File offline verwaltet bzw. verschickt werden. Das einfache Teilen von 3D-Simulationsergebnissen erleichtert die Zusammenarbeit im Entwicklungs-Team und trägt zu einem besseren Verständnis der physikalischen Zusammenhänge bei.
Christoph Schlegel
7tech GmbH
14:30-15:00STRUKTURMECHANIK
Powder Pressing Simulation; Density gradient; UserSubroutine
In this work, a macroscopic continuum Simulation approach is chosen to simulate the die pressing process. The developed material model which calculated time independent plasticity is used to simulate the powder density distribution during pressing and to predict the stress during ejection. The FEM material model is implemented in Usermat subroutines used for Ansys. The methodology is demonstrated for a AI203 powder. Material properties of full dense material are determined experimentally. Parameters for the powder pressing Simulation model depending on powder relative density are estimated. The density gradient after pressing and stress during ejection will be shown in Simulation result of a sample geometry. Crack after ejection in pressed component or distortion problem that occurred in production due to inhomogeneous powder distribution can be predicted from Simulation. Thanks to Simulation model, geometrical optimization of the press tool will be applied to reduce potential problem in advance to reduce production cost.
Dr.-Ing. Chung Nguyen Van
CeramTec GmbH
15:00-15:30OPTIK
EDAG Lighting "Homogenium" / Ansys SPEOS
The process of evaluating the performance of a light device is a long and cumbersome. Furthermore, the results of evualuation is also subjective. Therefore, the results of a prototype can vary between peers. Homogenium – standardised approach for evaluation.
The solution is a standardised approach for evaluation. With this goal, we have developed the program Homogenium. With Homogenium, complex and large luminance data from measurements and/or simulations can be processed in minutes rather than hours or days. Moreover, after the initial configuration, Homogenium will process the data fully automated without direct supervision from the user. Your advantages with automated homogeneity calculation The unique advantages provided by Homogenium are that the produced results are free from subjectivity and human errors. Aditionally, the repeatability and standardisation creates also the possibility of comparingtwo revisions of a product directly.
Jannes Buthmann
EDAG
15:30-16:15Coffee break on level 1 in the exhibition 
16:15-16:45STRUKTURMECHANIK
Lebensdauerbewertung von Linearführungen
Für die Lebensdauerbewertung von Linearführungen stehen Methoden zur Verfügung, die stets eine ausreichend steife Umgebung voraussetzen. Diese Bedingung ist in Linearachsen,Handlingsystemen oder Portalen nicht umsetzbar. Um solche Anwendungen dennoch punktgenau auslegen zu können wird ein selbstentwickeltes FEM- Verfahren verwendet. Der Aufwand der Modellierung erfordert eine Automatisierung von Modellbildung und Auswertung. Die Methoden zur Modellierung und Ergebnisbewertung werden vorgestellt. Ebenso die Herangehensweise an die Automatisierung mit Ansys Discovery und Ansys Mechanical.
Johannes Eiswirth
Festo SE & Co. KG
16:45-17:15STRUKTURMECHANIK
Materialmodell für die Ermüdungsschädigung von Beton
Zur Lebensdauerprognose von ermüdungsbeanspruchtem Beton wie z. B. in Windenergieanlagen wurde in ANSYS Mechanical ein Materialmodell für die Simulation der Schädigungsentwicklung entwickelt und umgesetzt. Eine Validierung erfolgte anhand von Versuchen an großformatigen vorgespannten Betonbalken.
Dennis Birkner
Technische Universität Dresden
17:15-17:45WORKFLOW
Ganz, schön, schnell: Automatisierte Berichtgenerierung
Ziel und Anspruch des Weltmarktführers im Bereich Ventilatoren und Motoren für die Luft- und Heiztechnik ist, innovative und hochwertige Lösungen mit maximaler Performance in kurzen Entwicklungszyklen auf den Markt zu bringen.
Ein großer Wert wird außerdem auf eine nachhaltige Herstellung und einen energieeffizienten Betrieb gelegt. Dabei sind Simulationen mit Ansys nicht mehr aus dem Entwicklungsprozess wegzudenken. Die Ergebnisse der Simulationen und ihr Zustandekommen im Verlauf der Entwicklungsprozesse der Lüfter und Ventilatoren werden bei ebm-papst detailliert festgehalten und transparent dokumentiert.
100 und mehr Entwicklungsprojekte durchlaufen pro Jahr allein am Standort Mulfingen einen Simulationsprozess. Jedes einzelne erfordert einen aussagekräftigen Bericht nach bindenden ebm-papst Vorgaben. Für dessen Erstellung reicht die Standard-Berichtsfunktion in Ansys meist nicht aus. Das Reporting nimmt daher sehr viel Zeit in Anspruch – Zeit, die bei den eigentlichen Aufgaben, den Simulationen, fehlt.
Im Vortrag stellen wir Ihnen die Automatisierungslösung von CADFEM für die Berichtsgenerierung vor und erläutern Ihnen die Erfahrungen und Benefits, die daraus für das Team entstanden sind.
Martin Baer
ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
17:45-18:15WORKFLOW
Automatisierte Erstellung eines optimierten 3D-Druckbauteils
Die additive Fertigung ermöglicht große gestalterische Freiheiten bei der Konstruktion, hat aber auch besondere Anforderungen.
Um die Mehraufwände zu eliminieren wird in diesem Vortrag aufgezeigt, wie ein automatisierter Prozess von der individuellen Geometrieanpassung bis zum 3D-Druck eines topologieoptimierten Bauteils ganz ohne menschliches Eingreifen aussehen kann. Hierzu werden verschiedene Softwarekomponenten für die Teilschritte des Prozesses eingesetzt. In einem ersten Schritt werden die Nutzereingaben verarbeitet, basierend darauf getriebespezifische Geometrie- und Lastparameter abgerufen und daraus ein maximaler Bauraum mit Randbedingungen erzeugt. Damit wird vollautomatisiert eine Topologieoptimierung in Ansys durchgeführt, um eine angepasste leichtbaugerechte Struktur für diesen Lastfall zu ermitteln. In SpaceClaim erfolgt anschließend eine automatisierte Glättung und Aufbereitung der Ergebnisgeometrie. Zuletzt werden die Bauteile für die additive Fertigung vorbereitet, notwendige Stützstrukturen erzeugt und sinnvoll in den Druckraum einsortiert.
Der Fokus der Entwicklung lag hierbei auf Flexibilität und Skalierbarkeit des Softwaretools, um die Anpassung an eine Vielzahl von Geometrien, Werkstoffen, Anwendungsfällen und additiven Fertigungsverfahren zu ermöglichen. Mittels der Software wurden Prototypen und Funktionsbauteile erstellt und gefertigt. Dieser Ansatz bietet mehrere Vorteile: kurze Vorlauf- und Produktionszeiten, Leichtbaukonstruktion, niedriger Materialeinsatz und keine zusätzlichen Kosten für maßgeschneiderte Bauteile. Dadurch kann das Feld der wirtschaftlich produzierbaren Bauteile erweitert werden, sowohl für angepasste Einzelstücke als auch in der Serie.
Sascha Haller
SEW-EURODRIVE

Abendveranstaltung

Wissenschafts- und Kongresszentrum Darmstadt ab 18:00 bis Mitternacht

Ab 18:00 Uhr lassen wir den ersten Konferenztag in einem Get-Together in der Ausstellung ausklingen. Kommen Sie bei gutem Essen und Drinks mit den anderen Konferenzteilnehmern ins Gespräch und genießen Sie die einzigartige Atmosphäre im darmstadtium mit energiegeladener Live-Musik der Band Moondancers.