Festigkeitsnachweis mit FEM
Wir nutzen Finite‑Elemente‑Simulation (FEM), um das Spannungs‑ und Deformationsverhalten Ihrer Bauteile zu analysieren. Dabei berücksichtigen wir reale Belastungsfälle, Materialkennwerte und Temperatureinflüsse, um die Sicherheit Ihres Designs zu gewährleisten.
Auf Grundlage der FKM‑Richtlinie erstellen wir rechnerische Festigkeitsnachweise, ermitteln Sicherheitsfaktoren und liefern Optimierungsvorschläge zur Gewichtsreduktion oder Lebensdauersteigerung. Mit unseren FEM‑Analysen können Sie Risiken minimieren und die Leistungsfähigkeit Ihrer Konstruktionen steigern.
Unsere FEM‑Leistungen
- Lineare und nichtlineare Spannungs‑ und Deformationsanalysen
- Ermüdungs‑ und Lebensdauerberechnungen nach FKM‑Richtlinie
- Schwingungs‑ und Modalanalysen für dynamisch belastete Strukturen
- Thermische Simulationen und Analyse temperaturbedingter Spannungen
- Optimierung der Geometrie und Materialauswahl zur Gewichtsreduzierung
Warum FEM‑Analyse?
Die Finite‑Elemente‑Methode bildet Ihr Bauteil unter realistischen Lasten virtuell ab. So lassen sich kritische Bereiche früh erkennen und gezielt optimieren – bevor Kosten in Prototypen oder Fertigung laufen.
- Festigkeitsnachweise nach FKM‑Richtlinie und anderen Normen
- Berechnung von Sicherheitsfaktoren und Lastkollektiven
- Vergleichsspannungen und Deformationsanalysen
- Kopplung mit 3D‑Scan‑ und Reverse‑Engineering‑Daten
Berechnungsmethoden und Richtlinien
Der rechnerische Festigkeitsnachweis folgt in der Regel der FKM‑Richtlinie und wird – je nach Einsatzfall – um weitere Normen oder Kundenvorgaben ergänzt. Wir definieren Lasten, Randbedingungen und Materialmodelle passend zur Aufgabenstellung und berücksichtigen dynamische Effekte über Modal‑ und zeitabhängige Analysen.
Für die Berechnung setzen wir gängige FEM‑Werkzeuge (kommerziell und open‑source) ein. Parametrisierte Workflows helfen, Varianten schnell zu bewerten – besonders in Kombination mit Reverse Engineering und 3D‑Scan‑Daten.
Projektbeispiele
Festigkeitsnachweis eines Aluminiumträgers: Basierend auf dem 3D‑Modell wurden Spannungen und Durchbiegungen berechnet; das Design wurde dadurch gewichtsoptimiert.
Dynamische Analyse eines Maschinenteils: Eine Modalanalyse deckte kritische Eigenfrequenzen auf. Konstruktive Anpassungen reduzierten die Schwingungsbelastung.
FAQ zur FEM‑Analyse
Welche Informationen werden für eine FEM‑Analyse benötigt?
Wir benötigen ein 3D‑Modell des Bauteils (z. B. STEP), Angaben zu Lasten und Lagerungen sowie die gewünschten Materialdaten. Sind diese Daten nicht vorhanden, übernehmen wir die Erfassung mittels 3D‑Scan.
Wie werden dynamische Belastungen berücksichtigt?
Dynamische Belastungen wie wechselnde Kräfte oder Vibrationen werden durch Modalanalysen und spektrale Berechnungen erfasst. Wir bestimmen Eigenfrequenzen, modale Massen und Dämpfungen, um kritische Resonanzen zu identifizieren. Bei transienten Lasten simulieren wir Zeitverläufe und ermitteln Ermüdungsbeanspruchungen.
Welche Software kommt zum Einsatz?
Wir verwenden je nach Aufgabenstellung gängige FEM‑Software (kommerziell und open‑source). Die Auswahl richtet sich nach Bauteilgröße, Materialmodell, nichtlinearem Verhalten und dem gewünschten Ergebnisformat.
Welche Normen wenden Sie an?
Primär arbeiten wir nach der FKM‑Richtlinie für Maschinenbauteile. Bei Bedarf berücksichtigen wir auch spezifische Normen (z. B. DIN, EN) oder Kundenvorgaben.
Was passiert nach der Analyse?
Sie erhalten einen umfassenden Bericht mit Spannungsdiagrammen, Sicherheitsfaktoren und Handlungsempfehlungen. Gern unterstützen wir Sie bei der Optimierung des Designs oder der Umsetzung in die Fertigung.