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Seit drei Generationen setzt die HEDELIUS Maschinenfabrik Maßstäbe in der Zerspanung. Ideenreichtum, Kundennähe und kompromisslose Qualität sind das Erfolgsrezept des Unternehmens.






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HURCO Companies Inc. entwickelt und fertigt interaktive Computersteuerungen, Software sowie computergestützte Werkzeugmaschinen und –komponenten für die kundenbezogene Einzel- und Kleinserienfertigung.






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Die Welt der Fertigung wird seit Ende 2016 nicht mehr gedruckt, sondern als multimediale PDF-Ausgabe zum freien Download veröffentlicht. Hier geht´s zu den PDF-Ausgaben. Mehr Infos zur Welt der Fertigung finden Sie hier.






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Die Klingelnberg Gruppe ist weltweit führend in der Entwicklung und Fertigung von Maschinen zur Kegelrad- und Stirnradbearbeitung, Präzisionsmesszentren für Verzahnungen und rotationssymmetrische Bauteile sowie in der Fertigung hochpräziser Komponenten für die Antriebstechnik im Kundenauftrag.






Die Welt des Kaufmanns






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Boschert ist ein konzernunabhängiger, mittelständischer Maschinenbauer mit Sitz in Deutschland. Ziel des Unternehmens ist es, die technische Kompetenz und Verantwortung in der eigenen Hand und auf höchstem Niveau zu halten. Die Maschinen werden im eigenen Hause geplant, projektiert und zusammengebaut.






Die VBA-Welt






Die 3D-Welt von Blender






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Die VÖLKEL GmbH ist ein global agierender Hersteller von Gewindeschneidwerkzeugen und Gewindereparatur-Systemen. Produkte werden unter den Marken VÖLKEL und V-COIL vertrieben.






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Das Kerngeschäft der Paul Horn GmbH ist die Bearbeitung zwischen zwei Flanken – Schwerpunkt Einstechen – sowie von weiteren, hochtechnologischen Anwendungen, verbunden mit Kundennähe, hoher Produktqualität, Beratungskompetenz und Lieferbereitschaft.






Die Welt der Geometrie







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Die Erwin Halder KG ist ein mittelständisches Unternehmen, das sich auf die Herstellung von Normalien, Modularen Vorrichtungssystemen und Spannmitteln, Handwerkzeugen und Luftfahrtprodukten spezialisiert hat. Gefertigt werden nicht nur Katalogartikel, sondern auch kundenspezifische Produkte.






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Die RAZIOL Zibulla & Sohn GmbH steht seit 75 Jahren für Qualität in der Schmierungstechnik. Rollenbandöler, Sprühsysteme, Befettungssteuerungen, Dosiergeräte sowie leistungsstarke Umformöle gehören zu den in Eigenfertigung entwickelten und konstruierten Produkten.






Die Welt der Erfindungen

Hier bieten Erfinder Rechte oder Lizenzen für interessante Produkte an. Reinschauen lohnt sich!







Die Welt aus Professorensicht

An dieser Stelle wird sich in unregelmäßigen Zeitabständen ein anonym bleibender Professor äußern. Er wird intime Einblicke in ein absurdes Lehrsystem geben, das sich als leistungsfeindlich und ungerecht outet.







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Vogt Ultrasonics ist seit 1983 ein Spezialist in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Das Unternehmen bietet hochleistungsfähige Ultraschallprüfsysteme und -geräte sowie alle zerstörungsfreien Prüfmethoden in Dienstleistung im eigene Prüfzentrum oder beim Kunden vor Ort.






Die Welt der Reisenden

Ob Urlaub, Messebesuch oder Reportage, es gibt viele Gründe, Hotels und Pensionen aufzusuchen. Gerade zur Messezeit sind viele Häuser jedoch total überteuert. Wir präsentieren günstige Geheimtipps.


Messe Düsseldorf und Köln



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Interessante Links aus aller Welt

Verbrennungsmotor: Bundestag lässt Einspruchsfrist gegen EU verstreichen
Windenergie: Es gibt keine Belege für eine konsequente CO2-Einsparung
Ungeheuerlich: NOAA-Datenmanipulation um 1,4 Grad Celsius
Desertec: Ein totes Pferd wird immer noch geritten
Weltall: Im Zentrum der Milchstraße könnten sich tausende Schwarzer Löcher befinden
Ganztagsbetreuung: Städte und Gemeinden beklagen fehlendes Personal und zu geringe finanzielle Mittel
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3D-Technik: Forscher haben aus dem Grabtuch von Turin ein 3D-Körpermodell rekonstruiert, das Jesus zeigen soll
Schifffahrt: Computersimulation bestätigt, dass Wikinger tatsächlich mit „Sonnensteinen“ navigierten
Gutachten: Roboter sorgen nicht für weniger Arbeitsplätze
Abmahn-Irrsinn: Deutsche Umwelthilfe verklagt viele Städte
Experte: Es gibt keine statistische Erwärmung oder Abkühlung
Ertragssteigerung: Solarindustrie will Strom auf beiden Seiten von Solarmodulen gewinnen
Appell: Erdogan fordert europäische Landsleute auf, im Sinne der Türkei politisch aktiv zu werden
Grundsteuer: Der Wahnsinn wird eine neue Blüte erleben
Inklusion: Schulleiterin verklagt den Bremer Senat
Entdeckung: Forscher stoßen in Peru per Zufall auf Scharrbilder
Sensation: Topmodernes deutsches U-Boot aus dem Zweiten Weltkrieg vor Dänemark gefunden
Abbau: Geldautomaten werden immer weniger
Klimadebatte: Fragwürdiges beim ADAC
Unrentabel: Eigenerzeugter Solarstrom kostet doppelt so viel, wie vom Versorger bezogener Strom
Solarcloud: Fragwürdiges Geschäftsmodell auf Kosten der regulären Kunden
Expertenstreit: Harald Leschs Klimavideos restlos widerlegt
Kohlekraftwerke: Boom in Asien
Energierealität: Kohle und Öl retten USA vor Stromausfällen
Osterinseln: Warum die Insulaner wirklich ausstarben
Sicherheitslücke: Computer können über das Stromnetz ausspioniert werden
EU-Kommission: Fingerabdrücke in Personalausweisen sollen Pflicht werden
Microsoft: Bundesbehörden zahlen 250 Millionen Euro für Lizenzen
Energiewende: Die Opportunitätskosten werden außer Acht gelassen
Gesetzesaushebelung: Bald entscheiden nicht mehr deutsche Angeordnete, wie in Deutschland Energie klimagerecht erzeugt wird
Studie: Batteriespeicher für Solarzellen sind unwirtschaftlich
Geometrieproblem: Biologe gelingt wichtiger Meilenstein
Diesel: Bosch will dem Selbstzünder bessere Abgaswerte anerziehen
Bodensee: Uralte, von Menschen aufgeschüttete Steinhügel im Wasser entdeckt
Mutation: Südasiatisches Volk wurde zu Extremtauchern
Energiewende: Die dazu nötigen Rohstoffe stammen oft aus ökologisch und menschenrechtlich fragwürdigen Quellen
Diesotto: Mazda bringt neuen Motor auf den Markt
Quantenverschränkung: Wissenschaftler feiern besonderes Experiment
Seefahrt: Fuhren schon Neandertaler über das Meer?






Mit Z88Aurora rasch zum FEM-Profi

Z88Aurora ist ein FEM-Programm, das sich vorzüglich für die Ausbildung in einem Metallberuf oder fürs Studium eignet. Darüber hinaus kann das kostenlose Programm auch in der echten Praxis sinnvoll einzusetzen ist. Der Einstieg in dieses mächtige Stück Software ist einfach, wenn einige Dinge beachtet werden.


Z88Aurora ist mit aktuell 460 MB kein Tool, das man sich „mal eben“ aus dem Netz ziehen kann. Besitzer langsamer Internetzugänge sind daher gut beraten, den Download in die Nachtstunden zu legen, um durch die eventuell stundenlange Downloadzeit den Rechner nicht für wichtige Dinge zu blockieren. Erfreulich ist, dass danach die heruntergeladene Z88Aurora-Datei im msi-Format vorliegt, die per Doppelklick das FEM-Programm auf dem eigenen Rechner installiert. Man sollte sich jedoch hüten, den vorgeschlagenen Installationspfad abzuändern, da erfahrungsgemäß die sichere Funktion des Programm danach nicht mehr unbedingt gegeben ist.

PDF-Infos


Mit Z88Aurora werden viele Beispiele mitgeliefert, die man sich auf jeden Fall ansehen sollte, um rasch zu lernen, wie das FEM-Programm handzuhaben ist. Es empfiehlt sich, auch die dazugehörenden PDF-Dateien zu den zahlreichen Übungen in Augenschein zu nehmen. Diese Beispiele können über den Pfad C:/Z88AuroraV2/docu/de/Beispiele/Beschreibung geladen werden. Über den Pfad C:/Z88AuroraV2/docu/de/Videos sind einige interessante Videos verfügbar, die anschaulich zeigen, wie mit Z88Aurora vorzugehen ist, um eine Bauteilanalyse durchzuführen. Diese Videos zeigen sehr anschaulich den Umgang mit Z88Aurora.

Derart gerüstet ist es wesentlich leichter, die mitgelieferten Beispiele erfolgreich durchzuarbeiten. Diese befinden sich im Verzeichnis C:/Z88AuroraV2/docu/examples/import/. Wer nun glaubt, dass es beispielsweise wie bei einer CAD-Zeichnung genügt, die entsprechende Datei zu laden, hat sich getäuscht, da FEM-Programme wie Z88Aurora ein wenig anders „ticken“. Hier ist es vorher nötig, ein Projekt anzulegen, um dort beispielsweise während der Berechnung generierte Dateien abzuspeichern. Dazu wird Datei/Neu gewählt und in der erscheinenden Maske der gewünschte Pfad beziehungsweise der Projektname eingegeben und mit OK bestätigt.

Import Gabelschlüssel-Datei


Z88Aurora zeichnet sich durch eine sehr einfache Bedienung aus. Allerdings gilt das erst, nachdem man verstanden hat, wie man vorgehen muss, um Daten zu importieren, zu vernetzen und für FEM-Berechnung zu nutzen. Wer erkannt hat, dass vier Icons dazu von links nach rechts betätigt werden müssen, hat schon einen großen Schritt gemacht, mit Z88Aurora zu jonglieren. Noch etwas Wichtiges gilt es zu beachten: es gibt keine Undo-Funktion! Daher müssen alle Aktionen gründlich überlegt werden, ehe beispielsweise Projektdaten entfernt werden. Diese sind anschließend nicht mehr verfügbar!


Der Import von Dateien ist relativ einfach und von anderer Software bekannt. In Z88Aurora ist ein nach rechts weisender Pfeil das Icon, welches den Import versinnbildlicht. Sobald dieses Icon betätigt wurde, erscheint auf der rechten Bildschirmseite ein Auswahlfenster, in dem das Importformat gewählt werden kann. Da das Gabelschlüssel-Beispiel im Z88-Format vorliegt, ist der Button „Z88-Datei“ anzuwählen. Im Ordner C:/Z88AuroraV2/docu/examples/import/b1 liegt diese Datei zum Laden bereit, was mit OK eingeleitet wird.


Das nun eingezeichnete Gabelschlüssel-Modell kann per Klick auf die linke Maustaste verschoben werden. Drehen am Mausrad vergrößert beziehungsweise verkleinert die Ansicht, während ein rechter Mausklick nebst gleichzeitiger Mausbewegung eine Rotation des Modells ermöglicht.


Wie zu erkennen ist, muss dem Gabelschlüssel noch eine Dicke zugewiesen werden, um eine FEM-Berechnung vorzunehmen. Dies geschieht über den Button „Präprozessor“, der rechts vom Button „Import“ platziert ist. Nachdem dieser Button betätigt wurde, erscheint am rechten Bildschirmrand ein Fenster, in dem unter anderem die Dicke eines importierten Teils festgelegt werden kann. Nachdem der Button „Dicke“ betätigt wurde, erscheint der Reiter „Elementgeometrie“, in dem durch Betätigen des Buttons „Hinzufügen“ dem Element eine neue Elementeigenschaft zugewiesen werden kann. Der Vorgabewert von einem Millimeter kann durch Doppelklick geändert werden. Per Schließen-Button wird der Reiter wieder geschlossen.


Natürlich muss für eine korrekte FEM-Berechnung noch festgelegt werden, aus welchem Material der Gabelschlüssel besteht. Zu diesem Zweck wird der Button „Datenbank“ betätigt, woraufhin der Reiter „Materialdatenbank“ erscheint. Hier wird nun das gewünschte Material per Klick aus der Materialdatenbank ausgewählt und mit dem Button „Zuweisen“ dem Gabelschlüssel zugewiesen. Natürlich sind auch nicht in der Datenbank gespeicherte Materialien verwendbar, da diese jederzeit in die Datenbank aufgenommen werden können.

Picking


FEM funktioniert natürlich nur, wenn man dem Programm sagt, wo welche Kräfte wirken. Man muss sich dazu vor Augen halten, wo ein Teil fest ist und wo es sich bewegt. Ein Gabelschlüssel wird natürlich am Griff gehalten, während das Maul sich an eine Mutter anschmiegt, um dort eine Kraft auszuüben, damit die Mutter festgezogen werden kann. Genau dies muss in geeigneter Form an Z88Aurora übermittelt werden. Zu diesem Zweck gibt es die Pickung-Methode, die es erlaubt, Punkte auf dem Netz anzuwählen und diese mit bestimmten Kräfte-Werten zu beaufschlagen.


Zum Picken muss unbedingt die Taste „STRG“ betätigt sein, während mit der linken Maustaste die gewünschten Punkte ausgewählt werden. Nachdem alle Elemente ausgewählt wurden, die zum Umklammern des Gabelschlüssels mit der Hand dienen, werden diese über den Button „Hinzufügen“ im Bereich „Markierungen“ gespeichert. Wer will, kann mit einem Doppelklick den Namen ändern. Über „Set hinzufügen“ können die nun ausgewählten Punkte zu einem sogenannten Set verknüpft werden, was für die FEM-Berechnung Voraussetzung ist.

Randbedingung aufbringen


Nun können über den Button „Zuweisen“ die Randbedingungen festgelegt werden, die zur korrekten FEM-Berechnung nötig sind. Die sogenannte Festhaltung ist dabei eine ganz wichtige Eigenschaft, ohne die keine FEM-Berechnung möglich ist. Der Grund ist schlicht, dass die Festhaltung quasi den Ausgangspunkt bildet, von dem aus die Verformung des Teils berechnet wird.

Eine Festhaltung wird erzeugt, indem man die gewünschten Punkte gegen jegliche Verschiebung schützt. Im Fall des Gabelschlüssels geschieht dies, indem die Punkte, die am realen Werkzeug von der Hand umklammert werden, in X- , Y- und Z-Richtung den Typ „Verschiebung“ erhalten und mit dem Wert 0 beaufschlagt werden. Im Eingabefeld „Verwaltung“ bekommt diese Einstellung den Namen „Fest“ oder eine andere aussagekräftige Bezeichnung und wird den Randbedingungen per Button „Hinzufügen“ zugewiesen. Die restlichen Teile des Gabelschlüssels müssen nun der Funktionsweise des Werkzeugs entsprechend mit den tatsächlich wirkenden Kräften belastet werden.


Natürlich sind dazu Erfahrungswerte der Kräfte nötig, die in diesem Fall wirken. Mit 7000 Newton ist man sicher auf der richtigen Seite, um zumindest näherungsweise eine korrekte FEM-Simulation zu erhalten. Zu beachten ist noch, dass beim Anziehen einer Mutter nur eine Fläche belastet wird, weshalb nur auf einer Seite eine Kraft zu berücksichtigen ist. Hier beginnt der Bereich, der viel Erfahrung erfordert, um realistische Berechnungen durchführen zu können. Es ist jedoch zum Kennenlernen von Z88Aurora nicht nötig, bereits mit perfektem Ingenieurwissen zu glänzen, um sinnvoll das FEM-Programm einzusetzen. Schließlich kommt die Erfahrung im Laufe der Zeit und es macht zudem Spaß, sich der Sache ein wenig experimentell zu nähern.


Nachdem nun alle Randbedingungen festgelegt sind, kann über den Button „Gleichungslöser“ die letzte Hürde zur FEM-Berechnung genommen werden. Nachdem dieser Button betätigt wurde, muss nur noch der Solvertyp gewählt (wobei Paradiso eigentlich immer passt) und über den Button „Berechnung starten“ die FEM-Berechnung in Gang gesetzt werden.


In der Regel liegt das Ergebnis nach kurzer Zeit vor und kann über den Button „Postprozessor“ betrachtet werden. Im Teil „Ergebnisse“ können per Klick unterschiedliche Gesichtspunkte der Berechnung ausgewählt werden, um so unterschiedlich Aspekte des Kraftverlaufs bei Belastung sichtbar zu machen.

Ergebnis der FEM-Berechnung

Download:

Diesen Artikel können Sie hier im PDF-Format [694 KB] herunterladen.

Ein Skript zu diesem Beispiel können Sie hier ebenfalls im PDF-Format [1.433 KB] herunterladen.

 

Mehr Informationen:

Kontakt  Herstellerinfo 
Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD
Universität Bayreuth
Universitätsstr. 30
95447 Bayreuth
Tel.: +49 (0) 921 55 7191
Fax: +49 (0) 921 55 7195
E-Mail: konstruktionslehre.cad@uni-bayreuth.de
www.z88.uni-bayreuth.de
Download Z88Aurora:
www.z88.de
 

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