Konsumgüter Fallbeispiele

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Kategorie: Fallbeispiele

Fallbeispiele

Aus Fachzeitschriften und Publikationen

Für die Konsumgüterindustrie ergeben sich aus der Simulation viele Vorteile: Sicherheit der Produkte, time-to-market, Verkaufsargumente, eindrucksvolle Bilder, die den Kunden informieren und überzeugen.

Eine neue Produktidee muss schnell verwirklicht sein, um als erste am Markt zu sein. Die Qualität muss besser als die von Wettbewerbsprodukten sein, insbesondere dann, wenn gleiche Produkte zu niedrigerem Preis von Billiglohnländern angeboten werden. Aus Produkthaftungsgründen muss die Funktionstüchtigkeit nachgewiesen werden, oft muss auch ein Falltest oder ein Missbrauchsfall (misuse) überstanden werden.

Von Du Pont de Nemours wurde bei der Neuentwicklung eines Bügeleisens die Simulationstechnik umfangreich eingesetzt. Mit einer Spritzgießsimulation wurde der Kunststofftyp, die Geometrie, die Position der Einspritzpunkte und die Einspritzzeiten optimiert. Temperaturfeldanalysen dienten dazu, den Verlauf und die Höhe der Temperaturen in der Anheizphase zu bestimmen. Durch einen rechnerischen Falltest wurde nachgewiesen, dass das Bügeleisen den Fall aus 1 Meter Höhe unbeschädigt übersteht.

Ein Hersteller von Industrie-Waschmaschinen hat die Verpackung und die Stoßabsorber in der Verpackung mit einer Simulation optimieren lassen und konnte so bereits im Vorfeld Transportschäden minimieren.

Ein Hersteller von Waschbecken konnte die Testphase deutlich verkürzen. Bisher mussten Versuche durchgeführt werden, um den Nachweis zu erbringen, dass das Waschbecken 5.000 Temperaturwechsel durch heißes und kaltes Wasser übersteht. Dies dauerte ein halbes Jahr. Mit der rechnerischen Methode konnten verschiedene Ausführungen in einer Woche untersucht werden.

Kunstwerke

Beim Transport von Gemälden sind besondere Maßnahmen zu treffen, damit die Kunstwerke nicht beschädigt werden. Feuchtigkeits-, Temperatur- und Vibrationseinflusse müssen durch entsprechende Verpackung weitgehend vermieden werden. Versuche scheiden aus, da bei falschen Annahmen die Gemälde zerstört werden könnten. Das berühmte Smithsonian Museum vertraut deshalb rechnerischen Tests mit ANSYS®, um optimale Verpackungen zu entwickeln. Skulpturen nehmen teilweise Ausmaße von Bauwerken an, wie z.B. Carlos Cruz Diez's Werk "Fisicromia" im Juan Carlos I Park in Campo de las Naciones. Um die Sicherheit und Stabilität der Struktur unter Eigengewicht und Wind zu gewährleisten, wurden FEM-Berechnungen unter den abdeckenden Maximallasten durchgeführt.

Lebensmittel

Da man sich in Italien gerne mit der Zubereitung von Speisen beschäftigt, ist es nicht verwunderlich, dass dort auch die rechnerische Simulation zur weiteren Steigerung der Qualität herangezogen wird. Rechnerische Untersuchungen beschäftigen sich mit dem Reifeprozesses von Parmesankäse (optimale Umströmung während der Lagerung) und dem Trocknungsprozess von Pasta. Schottische Hochschulen haben mit FEM-Simulationen geeignete Messer und optimale Prozessparameter für das maschinelle Filettieren von Lachsen entwickelt.

Weitere Materialien, die simuliert wurden, umfassen Fleisch, Eier, Reis, Getreide, Kartoffeln, Mais, Äpfel, Bier, Tomaten, Soja, Rosinen und andere. Dabei wurde das Erhitzen, Abkühlen und Trocknen der Körner von Getreide berechnet, um Risse des Korns zu verhindern. Beim Waschen von Eiern mit warmem Wasser darf die Schale nicht brechen. Verschiedene Materialien wurden auf das Verhalten unter Microwellen-Bestrahlung untersucht. Beim Abfüllen und Verschließen von Dosen mit Fleisch, Pilzen und anderen Inhalten müssen geeignete Zeiten zum Abtöten von Keimen erreicht werden, ohne dass Nährstoffe und Vitamine zerstört werden /Puri/.

Sport- und Wettbewerbsfahrzeuge

Für Sportgeräte wie Rennwagen, Segelschiffe, Skier, Rennrodel oder Tennisschläger sind schon lange nicht mehr Erfahrungswerte ausreichend, um im Wettbewerb vorne dabei zu sein. Die Simulation muss helfen, um das Optimum an Leistung zu erreichen. Für die Yachten des America's Cup wurden umfangreiche Berechnungen der Bootsstruktur und der Umströmungsverhältnisse in der Luft und im Wasser durchgeführt /Bungener/. Auch Golfschläger, Tennisschläger und Fahrrad-Rahmen wurden mit Simulationen untersucht, um letzte Reserven zu aktivieren und dem Sportler das bestmögliche Gerät zu geben.

Literatur

/Puri/,V.M., Anantheswaran, R.C.: The Finite-Element-Method in Food Processing: A Review, Journal of Food Engineering, 19 (1993), 247-274

/Bungener/,J.: The Role of Comutational Fluid Dynamics in America’s Cup Yacht, 23. CADFEM Users Meeting 2005, Bonn, 3.8.4