Schweißen simulieren mit Simufact Welding

Simulationswerkzeug für den Schweißpraktiker

Dieses Video gibt Ihnen einen ersten Einblick in Anwendungsfelder, Anwendungsbeispiele und die Benutzeroberfläche von Simufact Welding.

Jetzt verfügbar: Simufact Welding 7

Simufact Welding 7

Mit funktionalen Neuerungen wie den Solid-Shell Elementen oder der individuellen Positionierung verspricht Version 7 kürzere Rechenzeiten, genauere Ergebnisse und eine intuitive Bedienung der Software. 

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Die beste Wahl: Simufact Welding

Was bringt Ihnen Simufact Welding?

Simufact Welding dient der Modellierung und Berechnung eines breiten Spektrums von thermischen Fügeprozessen mithilfe der Schweißstruktursimulation. Es werden Verfahren wie Lichtbogen- und Strahlschweißen und Löten unterstützt. Zusätzlich können Sie in Simufact Welding die Wärmebehandlung, verschiedene Varianten für das Abkühlen und Ausspannen und auch die mechanische Belastung geschweißter Strukturen modellieren.

Vorteile von Simufact Welding auf den Punkt gebracht:

In aller Kürze: Gewinnen Sie Zeit und Sicherheit bei der Auslegung Ihres Schweißprozesses.

8 gute Gründe, Simufact Welding einzusetzen

Nutzen Sie Simufact Welding und ...

1. ...identifizieren Sie kritische Verzüge, z.B. im Hinblick auf Zusammenbau, Einfallstellen, Unwuchten und Spalte

2. … untersuchen und optimieren Sie Spannkonzepte, noch bevor Sie in Spannwerkzeuge investieren

3. … identifizieren Sie die optimalen Schweißrichtungen und Schweißfolgen

4. … untersuchen Sie den Einfluss des Ausspannens auf Schweißverzug und Eigenspannungen

5. … gewinnen Sie Erkenntnisse über die Ausprägung der Wärmeeinflusszone

6. … nutzen Sie ein Werkzeug, das Sie bei der Entwicklung von Schweißplänen unterstützt

7. … legen Sie Ihren Prozess optimal aus:

  • Testen Sie Varianten virtuell, die im realen Versuch extrem teuer wären
  • Untersuchen Sie das Materialverhalten beim Schweißen

8. … weisen Sie die Qualität von Schweißnähten nach, z.B. durch Berechnung von Schweißlinsengrößen

"Best of Industry" award:

Logo best of industry Awards

2016 hat die deutsche Fachzeitschrift MM MaschinenMarkt die „Besten der Besten“ mit der hochrangigen Industrie-Auszeichnung „Best of Industry geehrt.

Aspekte der Schweißsimulation

Aspekte der Schweißsimulation (Radaj, 2002)
Aspekte der Schweißsimulation (Radaj, 2002)

Schweißstruktursimulation

Die Schweißsimulation in Simufact Welding verwendet die Finite-Elemente-Methode. Dieser Ansatz eignet sich besonders für die Berechnung elastisch-plastischen Materialverhaltens mit Verfestigung, und damit für die Schweißstruktursimulation. Die komplexen Vorgänge im Prozess - beispielsweise durch einen Lichtbogen oder durch eine Dampfkapillare (Keyhole) – werden hierbei nicht berücksichtigt. Das heißt, dass auch Prozessstabilitäten und Nahtformen hierbei kein Ergebnis der Simulation, sondern ggf. Eingabeparameter sind.

Die Schweißstruktursimulation berechnet die Folgen der Wärmewirkung des Schweißprozesses aus einer mathematischen Beschreibung des Wärmestroms beim Schweißen, und zwar einer Beschreibung der Schmelzbad-Isofläche durch eine äquivalente Wärmequelle.

 

Lesen Sie mehr über Wärmequellen

 

Komplexe Prozessdetails wie die Art des verwendeten Lasers oder das Pulver beim Unterpulverschweißen werden vernachlässigt.

Um zuverlässige Ergebnisse zu erzeugen, benötigt die Schweißstruktursimulation geeignete Eingabedaten. Dazu gehören:

  • Geometrie (diskretisierte Geometrie in Form eines Finite-Elemente-Netzes)
  • Thermophysikalische und thermomechanische Materialeigenschaften
  • Informationen über Wärmeeintrag und Wärmeabgabe, Schweißgeschwindigkeit und Schweißfolge
  • Spannbedingungen

 

Funktionalitäten für das Widerstandspunktschweißen

Viele der über 150 existierenden Schweißverfahren können mit Simufact Welding abgebildet werden.

Hierzu gehört insbesondere das für die blechverarbeitende Industrie und die Automobilindustrie relevante Widerstandspunktschweißen. Für dieses Verfahren deckt Simufact Welding beide Aspekte ab: sowohl die Schweißstruktursimulation als auch die Prozesssimulation.

 

Widerstandspunktschweißen Funktionalitäten

Schweißstruktursimulation

Gut erkennbar: Finite-Elemente-Netz
Gut erkennbar: Finite-Elemente-Netz

Finite-Elemente-Methode

Die Schweißstruktursimulation verwendet die Finite-Elemente-Methode, um die globalen und lokalen Auswirkungen des Wärmeeintrags auf das geschweißte Werkstück zu berechnen. Die gängigen Ergebnisse sind Verzüge, Eigenspannungen und resultierende Materialeigenschaften.

Um zuverlässige Ergebnisse zu erzeugen, benötigt die Schweißstruktursimulation geeignete Eingabedaten. Dazu gehören:

  • Geometrie (diskretisierte Geometrie in Form eines Finite-Elemente-Netzes)
  • Thermophysikalische und thermomechanische Materialeigenschaften
  • Informationen über Wärmeeintrag und Wärmeabgabe, Schweißgeschwindigkeit und Schweißfolge
  • Spannbedingungen

Was können Sie von Simufact Welding erwarten

Wie kann Ihnen Simufact Welding bei der Auslegung des Schweißprozesses oder der Schweißbaugruppe helfen?

Je nach Detailgenauigkeit und Datenqualität können Sie...

  • Globale und lokale Eigenschaften der geschweißten Struktur berechnen, z.B. globale und lokale Verformungen, Eigenspannungen und Gefügeänderungen
  • Herausfinden, wie sich Änderungen in der Schweißanordnung (z.B. Hinzufügen, Verschieben oder Entfernen von Versteifungen, geänderte Nahtgeometrie) auf die Qualität des fertigen Produktes auswirken
  • Den Einfluss des Spannkonzeptes prüfen; herausfinden ob alle vorgesehenen Einspannwerkzeuge benötigt werden
  • Temperatur- oder Spannungs-Hotspots untersuchen, welche zu Rissen oder Schädigungen der Struktur führen können

Ergebnisse der Schweißsimulation

Wenn die entsprechenden Eingabedaten vorhanden sind, liefert Simufact Welding die folgenden Ergebnisse:

  • Voraussichtlicher Verzug des Werkstücks
  • Eigenspannungen während und nach dem Schweißen und Ausspannen
  • Materialzustand nach Verfestigung und Gefügeumwandlung
  • Prozessvariablen wie Wärmeströme und Dehnungen

 

Lesen Sie mehr über die Postprocessing-Funktionalitäten

Simulation des Laserauftragsschweißens (Additive Fertigung)

Verfahren zum Laserauftragschweißen

Icon Laserauftragschweißen

Simufact Welding deckt auch die Simulation verschiedener Verfahren zum Laserauftragschweißen ab, die zur Additiven Fertigung zählen:

 

  • Laser Metal Deposition (LMD)
  • Direct Metal Deposition (DMD)
  • Direct Energy Deposition
  • Laser Cladding

Die Software bietet die Möglichkeit:

  • Den Prozess thermisch-mechanisch gekoppelt zu berechnen
  • Gefügeumwandlungen beim Abkühlen zu untersuchen
  • Die Entstehung von Verzügen und Eigenspannungen während des Prozesses vorherzusagen
  • Den Einfluss von Geschwindigkeit und Leistung der Wärmequellen auf den Prozess zu erforschen
Simufact Welding Möglichkeiten für Metallabscheidungsmethoden
Simufact Welding Möglichkeiten für Metallabscheidungsmethoden

Einheitliche grafische Benutzeroberfläche (GUI)

Ein und dieselbe Benutzeroberfläche für alle Simulationsaufgaben

Simufact Material GUI, Filter auf Schweißanwendungen gesetzt
Simufact Material GUI, Filter auf Schweißanwendungen gesetzt

Simufact Welding hat eine leistungsfähige Benutzeroberfläche, die den Anwender bei allen Simulationsschritten unterstützt:

  • Modellierung
  • Berechnung
  • Ergebnisauswertung

Simufact Welding bietet skalierbare Simulationsansätze für Ihre individuellen Problemstellungen und Ziele – alles aus einer einzigen Benutzeroberfläche heraus.

Ihr Vorteil: Da der gesamte Simulationsprozess in ein und derselben Benutzeroberfläche durchgeführt wird, müssen Sie nicht zwischen verschiedenen Programmen wechseln.

 

Lesen Sie mehr über die Funktionalitäten der Benutzeroberfläche

Skalierbarer Simulationsansatz

Je nachdem, was der Anwender in der Rechnung berücksichtigt, kann er seinen Weg wählen zwischen detailgenauen Ergebnissen, aber langsamerer Rechnung und groben Ergebnissen, aber schneller Rechnung. Alles kann in derselben Benutzeroberfläche definiert werden. So bietet Simufact Welding einen einzigartigen skalierbaren Simulationsansatz.

Ihr Vorteil:

Die Skalierbarkeit gibt Ihnen die Flexibilität, den passenden Ansatz für Ihre individuelle Problemstellung zu wählen. Für manche Situationen kann die Modellkomplexität so weit skaliert werden, dass die Rechenzeit zwischen einigen Wochen und wenigen Stunden liegen kann.

Lesen Sie mehr über den skalierbaren Simulationsansatz

Modulare Struktur

Produktportfolio Simufact Welding
Produktportfolio Simufact Welding

Simufact Welding ist modular aufgebaut. In verschiedenen Anwendungsmodulen werden die prozessspezifischen Funktionen für verschiedene Schweißverfahren bereitgestellt. Zusatzmodule ermöglichen genauere Materialmodellierung und verkürzen die Rechenzeit durch Parallelisierung.

Die zentralen Funktionalitäten sind im Welding Hub und den dazugehörigen Anwendungsmodulen für das Thermische Fügen vorhanden. Damit können Pre- und Postprocessing durchgeführt und thermische Fügeprozesse berechnet werden. Zusätzlich gibt es ein Modul für das Widerstandspunktschweißen. Ein optionales Paket enthält den MSC Apex Modeler für effiziente Geometrieaufbereitung und Vernetzung.

Diese Funktionalitäten sind in den Standardmodulen enthalten:

  • Flexible Definition äquivalenter Wärmequellen für das thermische Fügen
  • Definition, Visualisierung und Editieren von Materialdaten
  • Parallelisierungsmöglichkeiten
  • Skalierbare Simulationsansätze
  • Definition von Temperatur-Zeit-Kurven für die Wärmebehandlung

 

Erfahren Sie mehr über die Anwendungsmodule

Erfahren Sie mehr über die Zusatzmodule

Prozesskette Simufact Welding – Simufact Forming

Prozessketten und Datenaustausch

Die Möglichkeit, Berechnungsergebnisse von einem Herstellungsschritt zum nächsten zu transferieren, ist Voraussetzung für korrekte Ergebnisse in der gesamten Prozesskette.

In Kombination mit Simufact Forming können ganze Prozessketten abgebildet werden, zum Beispiel Umformprozesse für Werkstücke, die im nächsten Schritt geschweißt werden, und umgekehrt.

Durch den Datenaustausch zwischen Simufact Forming und Simufact Welding werden schrittweise Berechnungen realisiert, deren Schritte auf den vorhergehenden Ergebnissen aufbauen. So können Schweißbaugruppen simuliert oder Prozesskettensimulationen ausgeführt werden.

Daher kann das Schweißen in einer gemeinsamen numerischen Umgebung integriert werden. Der einfache Datentransfer ermöglicht es, die Änderung der Materialdaten aus einem vorhergehenden Umformprozess zu übernehmen, oder die Lebensdauer einer berechneten Schweißverbindung zu betrachten.

Produktlienenlogo Simufact Welding
Pfeil
Productline Logo Simufact Forming

Simulation videos Simufact Welding

Autoradfelge, von innen geschweißt, Temperaturfeld

 

Autoradfelge, von innen geschweißt, Verzüge

 

Schweißen eines Tragwerks, Temperaturfeld

 

Mises-Vergleichsspannung

 

Spitzentemperatur beim Schweißen einer B-Säule an einen Dachrahmen

 

Webinar-Mitschnitt

Welding Simulation in Joining and Assembly

In diesem englischsprachigen Webinar geben wir eine kurze Einführung in Simufact Welding und zeigen Ihnen, wie unsere Lösung Sie beim Fügen und beim Zusammenbau unterstützt. Im ersten Teil stellen wir Ihnen unsere Software vor und im zweiten Teil geben wir Ihnen anhand von praktischen Beispielen Einblicke in die Funktionen von Simufact Welding.

Webinarmitschnitt vom 16.08.2017, gehalten von Dr. Marius Gatzen

 

Referenzen Simufact Welding

Viele Kunden, darunter führende Autohersteller wie Audi, Volkswagen, Daimler, Honda, Tesla und andere, Tier-1-Zulieferer wie ZF, Bosch, Magna Cosma, Luk, Benteler, Luftfahrtfirmen, Firmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau wie Siemens and Shanghai Electric, sowie eine große Zahl von Universitäten weltweit setzen die Simufact Welding Simulationstechnologie produktiv oder in der Forschung und Entwicklung ein.

Einige der Kunden, die Simufact Welding für Schweißstruktursimulation nutzen:

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Markus Merten

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