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Wozu benötigen Ingenieure FEM (Finite Elemente Methode) ?

Erfahren Sie wozu Ingenieure die Finite- Elemente- Methode (FEM) benötigen und warum sie gerade in der Entwicklung, Prozessoptimierung oder in der Qualitätssicherung einen enormen Nutzen bringt.

Die Finite Elemente Methode (FEM) ist ein numerisches Berechnungsverfahren zur Lösung einer Vielzahl von physikalischen Problemen. Das bedeutet, komplexe reale Belastungen auf Elemente werden sowohl modelliert, als auch mathematisch angenähert und gelöst. Diese Methode erleichtert Ingenieuren in vielen unterschiedlichen Anwendungsbereichen das Leben. Zur näheren Erläuterung finden Sie hier Weiterführende Informationen zur Definition der Finite- Elemente- Methode.

Ingenieure benötigen die Finite- Elemente- Methode vor allem für die Produktentwicklung

Besonders bei der Produktentwicklung greifen die Ingenieure in den Entwicklungsabteilungen häufig zur Finite Elemente Methode. So können sie Bauteile, die sich noch in der Entwicklungsphase befinden, bereits am Computer dimensionieren und auf alle zu erwartenden Belastungsarten prüfen.

Typische zu untersuchende Belastungen sind demnach z. B. Zug- oder Druckspannungen, thermische Schwankungen oder das Einwirken von Druck. Diese Methode ist sehr universell und die Anwendung ist deswegen nicht nur auf diese Beispiele begrenzt. Unsere Entwicklungsteams sind dank des Verfahrens anschließend in der Lage, Ideen und Hypothesen schnell zu modifizieren, zu bestätigen oder wieder zu verwerfen.

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Anwendung FEM- Methode: Spannungen am Bauteil

Demzufolge kann der Entwicklungsprozess enorm beschleunigt werden, da somit weniger zeit- und kostenaufwendige reale Experimentalreihen benötigt werden.

Der Nutzen von FEM für die Prozessoptimierung

Die Anwendung der Methode der Finiten Elemente (FEM) zur Verbesserung von technischen Prozessen ist ein weiteres wichtiges Feld. Dabei spielt es keine Rolle, ob ein neuer Prozess eingeführt oder ein laufendes Verfahren optimiert werden soll. Das heißt, man versucht Bauteile, Werkzeuge und Maschinen von Anfang an mithilfe von Simulationsergebnissen optimal aufeinander abzustimmen. 

Darüberhinaus lassen sich dank dieses Berechnungsverfahren beispielsweise der Materialfluss eines Bauteils bei sehr hohen Temperaturen oder die Reibungs- und Verschleißeigenschaften eines Werkzeugteils zuerst am Computer simulieren. Im realen Schadensfall könnten nämlich beide der genannten Prozesse ganze Maschinen beschädigen und so teure Reparaturkosten und lange Wartungszeiten verursachen. 

FEM in der Qualitätssicherung

Auch nachdem schließlich Produktionsprozesse angelaufen sind, ist es sehr wichtig, laufend Monitoring und Qualitätssicherung zu betreiben. Beschädigte Bauteile und Werkzeuge werden typischerweise mit physischen Verfahren untersucht. Zu nennen wäre hier als Beispiel die REM, was für Raster Elektronen Mikroskopie steht. Allerdings ist es auch in diesem Fall wieder nur begrenzt möglich, den kompletten chronologischen Schadensverlauf zu rekonstruieren. Die Finite Elemente Methode bietet den Ingenieuren den Vorteil, dass zusätzlich gespeicherte Prozessdaten aus der Maschine in die Simulation mit einbezogen werden können. Somit ergibt die Kombination aus der resultierenden theoretischen Spannungsverteilung und den Laborbefunden ein runderes Bild und erleichtert es demnach, Prozessfehler zu finden und diese schnell wieder zu beheben. 

Auf unseren Seiten erfahren Sie, wie Sie mit Hilfe der FEM Methode Ihren Produktentwicklungsprozess beschleunigen und optimieren können.

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