Effiziente Lufttechnik ist für Anwendungen wie Rechenzentren, Wärmepumpen, Industrieanlagen oder Windkraftanlagen unverzichtbar. ZIEHL-ABEGG aus Künzelsau entwickelt dafür Axial- und Radialventilatoren in zahlreichen Baugrößen, die gleichzeitig leise, energieeffizient und langlebig arbeiten müssen. Damit diese hohen Anforderungen zuverlässig erfüllt werden, setzt das Unternehmen seit einigen Jahren konsequent auf eine simulationsgestützte Bauteilauslegung mit modernen Softwarelösungen.
Simulation als integraler Bestandteil der Produktentwicklung
Viele Ventilatoren von ZIEHL-ABEGG bestehen überwiegend aus glasfaserverstärkten Kunststoffen. Gerade bei großen Spritzgussteilen mit Schussgewichten bis zu 20 Kilogramm spielen Materialverhalten, Faserorientierung, Bindenähte und Verzug eine entscheidende Rolle. Durch die Simulation lassen sich diese Faktoren bereits vor dem ersten Werkzeug realitätsnah berücksichtigen. Strömungs- und Festigkeitsanalysen werden dabei direkt mit Ergebnissen aus der Spritzgießsimulation gekoppelt, sodass sich die mechanischen Eigenschaften und die Maßhaltigkeit zuverlässig vorhersagen lassen.
Besonders wichtig ist die genaue Abbildung der Glasfaserorientierung, weil sie die Steifigkeit und Festigkeit eines Bauteils stark beeinflusst. Werden diese Orientierungen in die Strukturanalyse übertragen, können Anisotropien korrekt bewertet und kritische Stellen identifiziert werden. Ebenso entscheidend ist die Lage der Bindenähte, die durch die Simulation sichtbar wird und gezielt so gesteuert werden kann, dass sie in weniger belastete Zonen verlagert werden.
Software schafft durchgängige Prozesskette
Zur Umsetzung dieses Ansatzes greift ZIEHL-ABEGG auf ein integriertes System aus Spritzgieß- und Struktursimulation zurück. Neben der etablierten Spritzgießsimulation von Cadmould kommen auch die Lösungen von PART Engineering zum Einsatz, die eine nahtlose Prozesskette vom Materialdatensatz bis zur Lebensdauervorhersage ermöglichen. Werkstoffinformationen werden mit MatScape erfasst und aufbereitet, anschließend mit Converse in die Strukturmechanik übertragen und schließlich mit S-Life Plastics in Bezug auf Belastungsgrenzen bewertet. Auf diese Weise entstehen Modelle, die nicht nur das Formteil abbilden, sondern auch dessen reale Beanspruchung berücksichtigen.
Schneller zum robusten Bauteil
Durch die enge Verzahnung von Simulation und Konstruktion reduziert ZIEHL-ABEGG die Zahl der Iterationsschleifen erheblich. Werkzeuganpassungen werden gezielter vorgenommen, weil die kritischen Stellen bereits im Vorfeld bekannt sind. Auch beim Reverse-Engineering zeigt sich der Nutzen: Spritzgegossene Bauteile aus der Erstbemusterung werden gescannt und mit den Simulationsergebnissen verglichen, sodass die Materialparameter laufend optimiert werden können. Auf diese Weise verbessern sich die Prognosen von Projekt zu Projekt, was die Entwicklungszeiten verkürzt und die Robustheit der Bauteile erhöht.
Effizienz, Nachhaltigkeit und Sicherheit
Der Einsatz simulationsgestützter Entwicklung hat für ZIEHL-ABEGG mehrere Vorteile. Ventilatoren werden leichter, weil Material gezielt eingespart werden kann, sie arbeiten effizienter, weil Strömungsgeometrien exakt aufeinander abgestimmt sind, und sie sind sicher, weil kritische Schwachstellen früh erkannt und vermieden werden. Gleichzeitig sinkt der Energieverbrauch in der Herstellung, da weniger Prototypen und Nacharbeit notwendig sind.
Die Kombination aus firmeneigener Expertise, modernen Spritzgießsimulationen und der ergänzenden Software von PART Engineering zeigt, dass Simulation weit mehr ist als ein Hilfsmittel. Sie ist zum unverzichtbaren Bestandteil der Produktentwicklung geworden und ermöglicht die hohen Anforderungen an moderne Lufttechnik zu erfüllen und gleichzeitig Material, Zeit und Energie einzusparen.
Autoren:
Lothar Ernemann, Produktentwicklung bei der ZIEHL-ABEGG SE, Künzelsau, Germany
Sascha Pazour, Sales- & CAE-Engineer, PART Engineering GmbH, Bergisch Gladbach, Germany
