Simulation ist mehr als Software

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SEW-EURODRIVE: Stop. And Go!

Die teuren 50 % der Versuche am Prüfstand werden eingespart.

30 % Performancegewinn mit Ansys-Simulation

Mit Unterstützung von Ansys-Simulation baut SEW-EURODRIVE seine Marktführerposition aus und dringt in neue Bereiche vor. Die Produktleistung vom Entwurf zum finalen Produkt wird um durchschnittlich 30 Prozent gesteigert und die teuren 50 Prozent aller explorativen Versuche eingespart.

SEW-EURODRIVE bewegt die Welt

Ohne die Motoren, Getriebe, Getriebemotoren und die zugehörige Automatisierungstechnik des süddeutschen Traditionsunternehmens würden unzählige Förderbänder, Getränkeabfüllanlagen, Kieswerke und vieles mehr stillstehen. Als einer der Weltmarktführer für Antriebstechnik nutzt SEW-EURODRIVE Ansys Mechanical, Ansys CFD, Ansys Maxwell, Ansys Twin Builder, Ansys optiSLang, Ansys HPC und Ansys Discovery.

Mit den Tools simuliert das Unternehmen Materialien, Einzelteile, Baugruppen und komplette Systeme, um technische Innovationen voranzutreiben, in neue Märkte vorzustoßen und um Detailwissen für Kunden greifbar zu machen. Simulation unterstützt SEW-EURODRIVE dabei, technologisch immer wieder neue Akzente zu setzen und besser zu verkaufen.

Stop: Komplette kreative Zerstörung

SEW-EURODRIVE setzt schon seit knapp 30 Jahren auf Simulation von Ansys und wird von Anfang an vom Premium-Channel-Partner CADFEM in den Bereichen Ingenieurwesen und Simulations-Know-how beraten. Bis vor 7 Jahren nutzte das Unternehmen im Wesentlichen die Finite-Elemente-Analyse, um eigene Berechnungsmethoden zu verifizieren. Doch es gab kaum Möglichkeiten, dynamische Prozesse und transiente Vorgänge wie Systemverhalten oder Torsionsschwingungen abzubilden, die alle Einfluss auf den Antriebsstrang haben.

Hinzu kam, dass der weltweite Markt durch neue Wettbewerber, die günstigere Replikas anboten, immer fordernder wurde. SEW-EURODRIVE muss seine Position weltweit verteidigen, sein enormes Fachwissen in der Konstruktion immer wieder unter Beweis stellen und will international expandieren. Das Unternehmen sieht weiterhin gute Marktchancen in seinen Kernmärkten, vor allem im Bereich der Automatisierungstechnik. Es benötigt dazu aber die richtigen Tools, um wettbewerbsfähigere Produkte zu entwickeln.

„Wir waren in der Konstruktion festgefahren und haben uns deshalb vor 7 Jahren entschlossen, eine komplette kreative Zerstörung vorzunehmen“, erklärt Dr. Jörg Hermes, Geschäftsführer Innovation Mechanik. „Dafür bauten wir interdisziplinäre Ingenieurteams auf, in denen unter anderem Tribologen, Materialexperten, Chemiker und Strömungsmechaniker vertreten sind. Wir gönnten uns diesen Luxus, weil wir davon überzeugt waren, dass wir nur so Technologie effektiv vorantreiben können. Wir haben uns komplett neu aufgestellt mit dem Ziel, 50 Prozent unserer Prüfstandsversuche in den nächsten fünf Jahren einzusparen, um Kosten und Zeitaufwand zu reduzieren, aber gleichzeitig das Technologieniveau deutlich zu steigern.“

Ansys-Software erlaubt uns Produkte schneller und effektiver zu entwickeln, die Produktlebensdauer zu optimieren und genaue Produktleistungsdaten für spezifische Kundenwünsche zu berechnen. Dabei unterstützt die Software nicht nur den Entwicklungsprozess zwischen unseren Ingenieuren aus unterschiedlichen Disziplinen, sondern hilft auch dem Vertrieb im Gespräch mit dem Kunden.“

Dr. Jörg Hermes, Geschäftsführer Innovation Mechanik

Ziel: Simulation effektiver machen

Dipl.-Ing. Markus Lutz, seit 2007 – also damals schon seit 6 Jahren – bei SEW-EURODRIVE und Experte für Schwingungen und Akustik im Bereich der Getriebeentwicklung, nahm die Herausforderung an und ist heute als Leiter Technologiekreis Berechnung & Simulation einer der wichtigsten Simulationsexperten im Unternehmen.

„Ich wusste, um Simulation effektiv einsetzen zu können, mussten wir dynamische Prozesse abbilden können. Ich habe dann zuerst mit der eindimensionalen Simulation begonnen, um Drehschwingungen zu simulieren, stellte aber sehr schnell fest, dass wir ein echtes Mehrkörpersimulationssystem brauchten, bei dem wir alle Freiheitsgrade abbilden können“, erzählt Ingenieur Lutz. „Damit war es uns erstmals möglich, ein komplettes Antriebssystem zu simulieren. Allerdings konnten wir immer noch nur Starrkörper abbilden. Wir brauchten also eine flexible Mehrkörpersimulation, um Verformungen von Gehäuse, Wellen oder Kundenapplikationen berücksichtigen zu können.“

30%

Entwicklungs-effizienz

Mehr Produktionsleistung von Entwurf bis Abnahme
50%

Weniger Realversuche

Die kostspieligeren 50% der Prototypen wird eingespart
30

Jahre Ansys und CADFEM

SEW-EURODRIVE simuliert seit über 30 Jahren mit Ansys und CADFEM

And go! Simulation aus Überzeugung

Um diese Herausforderung zu lösen, arbeitete SEW-EURODRIVE eng mit CADFEM zusammen und setzte schlussendlich auf Ansys, um in CAD erstellte flexible Körper für die Simulation vorzubereiten und in der Mehrkörpersimulation zu verwenden. „Das war ein Quantensprung für den abbildbaren Detailgrad“, ergänzt Lutz. „Wir waren jetzt plötzlich in der Lage, in einzelne Lager hineinzuschauen, in die spezifische Pressungsverteilung mit allen Effekten wie Passung, Temperatur, Nachgiebigkeit des Gehäuses, Bandeffekte in den Lagern etc. Dadurch konnten wir die Lebensdauer einzelner Teile, aber auch von Systemen besser vorhersagen und zum Beispiel Lagervorspannungen zur Montage oder die Kippsteifigkeit genau ermitteln.“

„Insgesamt konnten wir die teuren 50 Prozent unserer Tests reduzieren, aber die dadurch erlangte Zeitersparnis ist für uns noch wertvoller“, sagt Dr. Jörg Hermes. „Sie ist kaum greifbar. So benötigen wir zum Beispiel für die Planung, den Bau und die Inbetriebnahme eines Getriebeprüfstands mit einer Leistung von 500 Kilowatt oft mehr als sechs Monate. Simulation liefert uns die Ergebnisse dagegen schon in zwei Wochen. Neben der Simulationssoftware Ansys war die langjährige Partnerschaft mit CADFEM und deren einzigartige Expertise mit Ansys und Simulation für diesen Erfolg ausschlaggebend. Wir profitieren auch von Schulungen, dem Hotline-Support, Updates und den Diskussionen auf der jährlich stattfindenden Simulationskonferenz von CADFEM.“

„Zwar führen wir immer noch Prüfstandsversuche durch, aber wir machen sie dank Simulation jetzt zielgerichteter, in kleinerem Maßstab und kostengünstiger. Dies gilt insbesondere für die Validierung von Materialien oder Einzelteilen“, fügt Markus Lutz hinzu. „Mit der Simulation ist die physikalische Validierung kein teurer iterativer Prozess mehr; in 99 Prozent der Fälle benötigen wir nur noch eine Validierung für ein System.“

Mehr Wert als erwartet

Durch den Einsatz von Ansys-Simulationssoftware ist es SEW-EURODRIVE gelungen, die Leistung von Einzelteilen, wie den Planetenträgern eines Präzisionsgetriebes oder die Gehäusefestigkeit eines Industrierührers, um durchschnittlich 30 Prozent zu steigern.

„Ansys-Simulation spielte auch bei der Entwicklung unserer X.e-Produktreihe eine große Rolle. Dank der Simulation konnten wir die Industriegetriebe in die neue Generation überführen“, fährt Lutz fort. „Mit der flexiblen Mehrkörpersimulation haben wir die Verformung aller Teile sowie des Gehäuses und der Lager des Industriegetriebes genau berechnet. Dadurch konnten wir eine exakte Auslegung der Mikrogeometrie des Getriebes entwickeln, was zu einer erhöhten Belastbarkeit der Verzahnung und zu einer Geräuschreduzierung führte. Die Strömungssimulation half uns zudem bei der Verbesserung des Ölflusses und der Benetzung des Innenraums. Sie führte auch zu einer höheren thermischen Grenzleistung und einem niedrigeren Ölstand im Getriebe.“

Der Wert von Simulation zeigt sich auch auf anderen Ebenen. Denn die Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit unterschiedlicher Kombinationen der Vielzahl von Einzelteilen in einem System mithilfe von Simulation schnell zu berechnen, eröffnet dem Vertrieb ganz neue Wege. Viele Großkunden fordern inzwischen Simulation im Beratungsgespräch aktiv mit ein. Weiterhin werden dank Simulation etablierte Antriebslösungen aktuell gehalten – mit stetigen Technologietransfers aus der Entwicklung, für den Werterhalt der Kundeninvestitionen.

Immer up to date

„Simulation unterstützt uns dabei, unser Detailwissen zu demonstrieren und macht es sogar über alle Kanäle greifbar. Auf der HANNOVER MESSE 2019 hatten wir zum ersten Mal einen digitalen Zwilling eines unserer Getriebe dabei. Die Besucher konnten sehen, wie das Getriebe funktioniert, und einzelne Teile vergrößert betrachten, um bestimmte Vorgänge zu verstehen, etwa wie die Ölschmierung funktioniert“, berichtet Dr. Hermes. „Auch veröffentlichen wir seit 2020 die Informationsreihe "up to date" und informieren regelmäßig, wie auch unsere bewährten Getriebemotoren optimiert und up to date bleiben. Künftig wird die Simulation in der Entwicklung, der Beratung, der Produktion und während des Betriebs beim Kunden eingesetzt werden.“

Da sich in der Simulationssoftware nun komplette Systeme, einschließlich einzelner Teile und deren Festigkeit und Schwingungen, abbilden lassen, ist der nächste logische Schritt für Markus Lutz die Akustik: „Wir wollen das Getriebe in der Simulation hörbar machen. Und das wollen wir quantitativ und qualitativ tun. Ähnlich wie Sounddesigner für Autotüren wollen wir sicherstellen, dass unsere Getriebe nicht zu laut sind und eine angenehme Akustik haben.“

„Dank der Simulation haben wir unsere Rolle als einer der Weltmarktführer in der Antriebstechnik in den letzten 7 Jahren nie aufgegeben und konnten unsere Marktanteile in anderen Bereichen deutlich steigern“, fasst Dr. Hermes zusammen.

Über SEW-EURODRIVE

SEW-EURODRIVE wurde 1931 gegründet und setzt seit 90 Jahren Maßstäbe in der Antriebstechnologie. Es steht heute für Produktorientierung mit einem Baukastensystem als Erfolgsgrundlage, für Prozessorientierung mit der genauen Abstimmung von Beratung, Produkt, Lieferzeit, Schulung und Servicebetreuung, für Zukunftsorientierung mit ausgeprägtem Wissen, das in den unterschiedlichen Bereichen und in jedem Produkt steckt.

Die Motor-, Getriebe- und Elektronikkomponenten treiben beispielsweise Förderbänder, mobile Transportsysteme, Krane, Abfüllanlagen und unzählige weitere Applikationen und Produktionslinien an – ob in Automobilwerken, in der Getränke- und Lebensmittelherstellung oder beispielsweise der Zementindustrie. Das Familienunternehmen beschäftigt weltweit über 18.000 Mitarbeiter und macht einen Umsatz von mehr als 3,3 Mrd. Euro jährlich. Der Hauptsitz ist in Bruchsal bei Karlsruhe.

„Seit 90 Jahren ist SEW-EURODRIVE weltweit einer der führenden Hersteller und Anbieter von Antriebstechnik. Diese Position müssen wir kontinuierlich im Markt behaupten. Gleichzeitig wollen wir in neue Bereiche vorstoßen. Das gelingt uns nur, wenn wir technologisch immer einen Schritt voraus sind und Innovationen schnell testen können. Dabei ist Simulation für uns die disziplinübergreifende Bühne.

Dr. Jörg Hermes, Geschäftsführer Innovation Mechanik

SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG
Pressesprecher
Herr Stefan Brill
Tel. +49 7251 75-2525
Fax +49 7251 75-502525
stefan.brill@sew-eurodrive.de
www.sew-eurodrive.de

Kontakt CADFEM

Leiter Vertrieb Stuttgart

© dieses Beitrags: ANSYS, Inc.
Bilder: SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG


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