Altair provides all building blocks to close the loop between development and operation converging simulation and field data enabling AI-driven decision making.

Maschinenbau

Das primäre Ziel eines Maschinenbauprojekts ist es, eine perfekt laufende Produktion von hochqualitativen Produkten zu erreichen. Durch den Einsatz genauer virtueller Prototypen kann eine reibungslose Produktion bereits zu einem früheren Zeitpunkt im Entwicklungsprozess sichergestellt werden, um die Wirtschaftlichkeit des Produkts zu beurteilen und zu verbessern.

Die zunehmende Komplexität von Maschinen erfordert ein aktives Management technischer Risiken in Produktlinienentwicklungs- und kundenspezifischen Implementierungsprojekten. Dies wird durch ​​Multiphysik-Simulation und modellbasierte Entwicklung​​ erreicht, um ein tieferes Verständnis der Funktionsweisen und Ursachen unerwünschter Verhaltensweisen zu erlangen. Altairs integrierte Produkt- und Prozesssimulationswerkzeuge ermöglichen eine ganzheitliche Betrachtung des Systems aus der Perspektive verschiedener Rollen, um eine perfekt laufende Produktion früher sicherzustellen.

Digitale Transformation

Taktraten und Produktivität von Maschinen verbessern

Chad Jackson, CEO von Lifecycle Insights, erläutert Altairs digitalen Entwicklungsansatz für den Maschinenbau.

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Virtuelle Prototypen nutzen

Genaue virtuelle Prototypen erlauben detaillierte Einblicke in die Strukturen, Mechanismen und Maschinenelemente von Industriemaschinen und bilden die Grundlage für KI-gesteuerte Entscheidungen.

Wenn die Simulation mit Testdaten übereinstimmt, kann die Maschinenentwicklung durch numerische Optimierung​​ beschleunigt werden, um die Leistungsfähigkeit der Maschine zu erhöhen, Vibrationen zu beseitigen und die Maschinendynamik zu verbessern.

Durch die Verknüpfung von M-CAD, E-CAD und SPS kann die Systemsimulation die Herausforderungen der immer komplexeren Maschinengenerationen bewältigen.

Virtuelle Inbetriebnahme ermöglichen

Eine Vielzahl von Werkzeugen, Methoden, Semantiken und Implementierungen erschweren den Austausch notwendiger Informationen zwischen Konstrukteuren, Softwareingenieuren und Testabteilungen. Die Systementwicklungslösung Altair Activate™ vereint Entwicklungsdisziplinen mit zweckmäßiger Simulation und verbindet sich mit SPS-Umgebungen über den FMI-Standard (Functional Mockup Interface). Die Kopplung des Steuerungsablaufs mit dem tatsächlichen Verhalten der Maschine ermöglicht eine virtuelle Inbetriebnahme und reduziert die Zeitaufwände beim Kunden.

Schwingungen eliminieren und Dynamik verbessern

Mehrkörpersimulation, die das detaillierte Verhalten von Maschinenelementen berücksichtigt, ermöglicht die Erstellung virtueller Prototypen, welche die Grundlage für numerische Optimierungen bilden und gezielte Masseneinsparungen und Vibrationsreduzierungen ermöglichen. Durch die Mehrkörpersimulation kann die Prozessgenauigkeit schneller erreicht werden, wodurch die Produktivität der Maschine und der Produktionslinie verbessert wird. Eine detaillierte Mehrkörpersimulation ermöglicht Lebensdauer- und Ermüdungsbewertungen, um Wartungsintervalle aufgrund von Materialermüdung zu reduzieren​.

Altair tools allow integrated mechatronics simulation enabling automatic tool path error adjustments and create the statistical dataset to feed predictive maintenance applications. Self-learning, automatic path error correction, improves the part and process quality, to increases machine productivity and the reduces tool wear.

Prozessoptimierung mit maschinellem Lernen und KI

Maschinen können so programmiert werden, dass sie selbständig lernen, sich selbst zu optimieren. So können Maschinenhersteller Bahnfehlerkorrekturen aufgrund von Änderungen des Werkstückgewichts, variierenden Fertigungstoleranzen oder mechanischer Alterung des Systems automatisieren. Eine selbstlernende, automatische Bahnfehlerkorrektur verbessert die Teile- und Prozessqualität, erhöht die Maschinenproduktivität und reduziert den Werkzeugverschleiß. Die Anpassung der Steuerungsparameter für die Anforderungen an Geschwindigkeit, Genauigkeit und Oberflächengüte kann mithilfe der ​integrierten elektromechanischen Simulation​​ automatisiert werden. In Kombination mit der Steuerung in einer ganzheitlichen Systemsimulation ermöglicht sie eine Ursache-Wirkungs-Analyse, reduziert die Anpassungszeit für Steuerungsparameter und schafft die Grundlage für ​maschinelles Lernen​.


Reduced machine noise increases the operator efficiency.

Maschinenlärm reduzieren

Eine gezielte Simulation kann Korrekturmaßnahmen zur Reduzierung des Geräuschpegels in der Produktionsanlage aufzeigen. Mithilfe der Strukturoptimierung können kostengünstige Konstruktionsalternativen ermittelt werden und eine präzise Mehrkörpersimulation ermöglicht eine akustische Optimierung. Mit gezielten Masseneinsparungen und Massendämpfungen können Hersteller Schwingungen reduzieren und konstruktive Maßnahmen zur Reduzierung der Schallemission festlegen.

Consequent lightweight design throughout the machine enables the reduction of production, processing, and maintenance costs.

Gewichtsreduktion von Maschinenkomponenten

Eine konsequente Leichtbauweise in der gesamten Maschine hilft Produktions-, Bearbeitungs- und Wartungskosten zu senken und gleichzeitig Fertigungs- und Stillstandszeiten zu reduzieren. Mit Leichtbaukomponenten profitiert man bei der Inbetriebnahme zudem von reduzierten Ladezeiten auf dem Weg zum Einsatzort sowie von einer schnelleren Rüstzeit beim Kunden vor Ort. Die Leichtbaukonstruktionen von Altair Inspire™ und Altair OptiStruct™ berücksichtigen eine Vielzahl von Fertigungsverfahren, wie z.B. Schweißkonstruktionen, Kunststoffspritzguss, Blechumformung, Gießen, Fräsen, 3D-Druck und mehr.

Ausgewählte Ressourcen

Improving Speed and Precision of a CNC Milling Machine with Holistic System Simulation

The presentation outlines a solution strategy for how a digital twin of a milling machine is solving mechatronic challenges. To improve cycle times, accuracy, and addressing vibration problems a holistic system simulation serves as the basis for optimization. The efficient modeling of the real system behavior with flexibilities, contacts, gaps, friction, nonlinearities in the drives (incl. saturation effects of motors), power electronics in combination with the control system is the basis for efficient controller design and optimization of the control parameters. The dynamic interaction of multiple system components combining 3D finite elements analysis multi-body dynamics and control system helps avoiding Tracking-, drag-, positioning errors rebound, and accumulation effects.  

Use Cases

ABB

To support the use of simulation tools in this endeavor, ABB in Spain enlisted the help of Altair ProductDesign's regional team, thanks to the company's experience in utilizing simulation tools to solve engineering challenges in the robotics industry. The project centered on improving the fatigue performance of a Twin Robot Xbar (TRX), one of ABB’s robotic part transfer systems that moves components between manufacturing stations.

Customer Stories

Digital Twin Design Process for Efficient Development and Operation of a Customized Robot

In a joint project MX3D, ABB, and Altair demonstrated how a 3D printed robot can be improved by using a digital twin process to achieve more precise positioning.

White Papers

Optimizing SCARA Robot

Simulation-driven design leads to a 3D printed, pneumatically actuated, lightweight robot.

Blog
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