Lebensdaueruntersuchung mit strukturmechanischer FEM-Simulation
Branche: Konsumgüter/GebrauchsgüterFachgebiet: StrukturmechanikDie DESKO GmbH entwickelt seit 1991 Datensicherheitslösungen und Auslesegeräte. Für eine Tastatur mit Leseeinheit soll mit Simulation die Lebensdauer sichergestellt und erhöht werden.
Zusammenfassung
Aufgabe
Für die spezifische Beanspruchung der einzelnen Tastaturelemente gilt es die hohe Lebensdauer der Komponenten abzusichern.
Lösung
Die Lebensdaueruntersuchungen erfolgten anhand einer strukturmechanischen FEM-Simulation des Tastaturanschlags mit Ansys Mechanical. Dabei wurden vor allem die Verformungen und Beanspruchungen unter Last betrachtet.
Kundennutzen
Die Simulationsergebnisse wurden von DESKO direkt in konstruktive Änderungen umgesetzt, sodass eine höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer unmittelbar erreicht wurde. Dadurch konnte in diesem Fall auf die bisher durchgeführten aufwendigen Versuchsschleifen mit den Tastaturelementen komplett verzichtet werden.
Seit über 30 Jahren entwickelt die DESKO GmbH Hardware zum Auslesen von Dokumenten wie Ausweisen, Barcodes, Magnetstreifen- und Chipkarten. Die Lesegeräte werden häufig in Tastaturen integriert, um automatisierte Datenprüfung und Eingabe mit manueller Dateneingabe zu kombinieren, beispielsweise in Behörden, Banken und Flughäfen. Da die Anforderungen im alltäglichen Gebrauch je nach Anwendungsfall sehr unterschiedlich sein können, müssen diese schon bei der Produktentwicklung berücksichtigt werden. Unter anderem gilt dies für die spezifische Beanspruchung der einzelnen Tastaturelemente. Dabei reagiert DESKO flexibel auf die unterschiedlichsten Anforderungen der Kunden, um eine hohe Lebensdauer der einzelnen Komponenten des vielseitigen Produktportfolios abzusichern.
Die Simulationsergebnisse wurden von DESKO direkt in konstruktive Änderungen umgesetzt, sodass eine höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer unmittelbar erreicht wurde. Dadurch konnte in diesem Fall auf die bisher durchgeführten aufwendigen Versuchsschleifen mit den Tastaturelementen komplett verzichtet werden. Die Verwendung des Software-on-Demand Angebots eCADFEM (www.ecadfem.de) ermöglichte DESKO einen einfachen Einstieg in die Simulation für eigenständige Untersuchungen von weiteren Varianten. Eine schnelle Umsetzung im Tagesgeschäft und Adaption auf weitere konstruktive Fragestellungen waren mit der Übergabe des Pilotprojektes und der darauf basierenden Schulung sichergestellt.
Die Lebensdaueruntersuchungen erfolgten anhand einer strukturmechanischen FEM-Simulation des Tastaturanschlags mit ANSYS Mechanical. Dabei wurden vor allem die Verformungen und Beanspruchungen unter Last betrachtet. Der besondere Fokus lag in der Analyse der nichtlinearen Kontaktsituation zwischen den Tastaturelementen und der jeweiligen Führung. Je nach konstruktiver Ausführung ergibt sich ein anderer Kraftverlauf an den Anlageflächen und daraus resultierend eine unterschiedliche Lebensdauer. Anschließende vergleichende Untersuchungen erleichtern die Identifikation der jeweils besten Variante, die den unterschiedlichen Anforderungen entspricht.
