Statische Strukturanalyse
Spannungs- und Verformungsanalyse bei konstanten Lasten. Lineare und nichtlineare Materialmodelle. Solver: lineare elastische und elastoplastische Analyse. Typische Frage: „Hält das Bauteil unter dieser Last?"
Bevor das Bauteil gefertigt wird, wissen wir bereits, ob es hält. FEM-Berechnung für Festigkeit, Steifigkeit, Eigenfrequenz und thermisches Verhalten – mit SolidWorks Simulation.
Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist heute Standard im Sondermaschinenbau – aber sie ist nur so gut wie der Konstrukteur, der sie einsetzt. Ein FEM-Ergebnis ohne Verständnis der Randbedingungen ist gefährlich: die Software rechnet immer ein Ergebnis, auch wenn das Modell falsch ist.
Genau dort liegt mein Vorteil: ich denke wie ein Konstrukteur, der weiß, welche Lastfälle realistisch sind, welche Vereinfachungen zulässig sind und wie das Ergebnis interpretiert werden muss.
Topologie-Optimierung ist die Königsdisziplin der modernen Konstruktion: die Software schlägt vor, wo Material weggenommen werden kann, ohne dass die Steifigkeit leidet. Das Ergebnis sind oft organisch wirkende, leichte Bauteile – ideal für 3D-Druck.
Die Stärken zeigen sich besonders bei Sondervorrichtungen: leichte Werkzeugaufnahmen, optimierte Greifer, gewichtsreduzierte Trägerstrukturen. Hier kann FEM mit 3D-Druck eine wirkungsvolle Kombination ergeben.
Nicht jede Frage braucht denselben Analysetyp. Eine kurze Orientierung, welche FEM-Methode zu welcher Fragestellung passt – mit den dahinterstehenden Solver-Verfahren.
Spannungs- und Verformungsanalyse bei konstanten Lasten. Lineare und nichtlineare Materialmodelle. Solver: lineare elastische und elastoplastische Analyse. Typische Frage: „Hält das Bauteil unter dieser Last?"
Bestimmung der Eigenfrequenzen und Schwingungsformen. Wichtig bei rotierenden Maschinen, Linearachsen und langen Trägerstrukturen. Typische Frage: „Schwingt das Bauteil in einem kritischen Frequenzbereich?"
Stationäre und transiente Wärmeleitung, Konvektion, Strahlung. Verknüpfung mit struktureller Analyse für thermomechanische Spannungen. Typische Frage: „Wo entstehen Hotspots und wie groß wird die Wärmeausdehnung?"
Iterative Materialreduktion bei gleichbleibender Steifigkeit – ideal für leichte, additiv gefertigte Vorrichtungen. Typische Frage: „Wie viel Material kann weg, ohne dass das Bauteil weicher wird?"
Stabilitätsuntersuchung schlanker Bauteile und dünnwandiger Strukturen – klassisches Thema im Stahlbau und Maschinenrahmen. Typische Frage: „Bleibt mein Rahmen unter Druck stabil?"
Nichtlineare Kontakte zwischen Bauteilen, mit und ohne Reibung. Wichtig bei Verschraubungen, Pressverbindungen, Lager- und Führungssitzen. Typische Frage: „Wie verteilt sich die Last in der Verschraubung?"
In der Halbleiter-Backend-Fertigung müssen Wafer-Handling-Komponenten extrem präzise sein. FEM-Analyse hilft dabei, Durchbiegungen unter Eigengewicht im Mikrometer-Bereich vorherzusagen, thermische Verzerrungen in Reinraum-Umgebungen zu quantifizieren und die Eigenfrequenzen von Linearachsen außerhalb kritischer Anregungsbereiche zu legen.
Nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG sind Festigkeits- und Stabilitätsnachweise wesentlicher Bestandteil der technischen Dokumentation. Ein nachvollziehbarer FEM-Bericht mit Lastannahmen, Materialdaten, Vernetzungsangaben und Sicherheitsfaktoren ist anerkannter Nachweis gegenüber Prüforganisationen wie TÜV oder DEKRA.
Topologie-optimierte Geometrien sind oft nur additiv fertigbar. Hier zeige ich, was im 3D-Druck mit PA-CF oder PETG-CF realistisch belastbar ist – inklusive der Anisotropie, die durch schichtweisen Aufbau entsteht. Die Druckparameter werden direkt aus dem FEM-Bericht abgeleitet.
Druckbelastete Komponenten, Lagerstellen, Kraftaufnahmen unter dynamischen Lasten: Sicherheitsfaktoren werden im Antriebsbau oft enger gewählt als im allgemeinen Maschinenbau. Aus meiner Brueninghaus-Hydromatik-Zeit kenne ich die typischen Lastkollektive.
Schicken Sie das STEP-Modell und die Lastannahmen – Erstgespräch innerhalb 24 Stunden, einzelne Bauteile in 2–5 Tagen analysiert.
FEM-Analyse anfragen