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Zielgerichteter Luftstrom
EFD.Lab zur Strömungssimulation bei Océ
Seit Ende letzten Jahres wird bei Océ Printing Systems in Poing bei München die
Strömungssimulationssoftware EFD.Lab in Forschung und Konstruktion eingesetzt. Dies führte zu einer
Reduzierung der Versuchsaufbauten und damit zu schnelleren Ergebnissen bei wesentlich geringeren Kosten.
Dipl.-Ing. Brigitte Michel
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Komplettanlagen: Océ sichert den gesamten Umfang der Dokumentenverarbeitung
Bild: Océ Drucksysteme
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In Poing vor den Toren Münchens hat der niederländische Drucker-Hersteller Océ seinen Stammsitz für Produktionsdrucksysteme.
An diesem Standort sind Forschung und Entwicklung, Produktion, Qualitätssicherung, Schulung, Verkauf und Service gebündelt.
Hier werden Druckanlagen für den Innen- und Außenbereich entwickelt und gefertigt.
Océ engagiert in Forschung und Entwicklung
Und da Océ seine eigenen Technologien entwickelt, legt man auch großen Wert auf die Forschung. Dieses Engagement für
Forschung und Entwicklung garantiert professionelle Dokumentenlösungen in digitalen, Farb-, Software- und wegfähigen Anwendungen.
Um die Qualität des Druckbildes zu sichern und zu erhöhen müssen die Strömungsverhältnisse innerhalb des Druckers stetig
optimiert werden. Und dazu nutzt Dipl.Ing. (TU) Rainer Hoffmann, Leiter Entwicklung Technologie & Schlüsselkomponenten,
seit Jahresende 2003 als Hilfsmittel die Strömungs-Simulations-Software EFD.Lab von NIKA.
Hoffmanns Arbeitsbereich ist die Modellierung und Simulation allgemein: „Ich bin der Theoretiker in der Firma und mehr
in der Forschung als Entwicklung tätig. Ich simuliere nicht nur Luftströmungen sondern auch andere Teilprozesse im Druckprozess,
wie Finite-Elemente, Elektro- oder Magnetostatik, auch die Tonerbewegung im Drucker. Luftströmung ist also nur ein Teilgebiet
meiner Arbeit.“
Hohe Anforderungen an EFD.Lab
Rainer Hoffmann machte sich seine Entscheidung für EFD.Lab nicht leicht. Er testete verschiedene Systeme mit
ähnlichen Funktionen, die jedoch alle nicht seinen Anforderungen entsprachen. „Die Simulations-Software ist so
mächtig, da ist man darauf angewiesen auch vom Hersteller einen geeigneten Support zu bekommen,“ so Hoffmann.
„Da müssen fähige Leute am Telefon sein, die innerhalb kurzer Zeit die anstehenden Probleme lösen können.
Bei NIKA war dies der Fall.“
Hoffmann nahm keine Schulung in Anspruch. Da er sich mit Simulations-Programmen schon zuvor intensiv beschäftigte,
konnte er anhand der Tutorials und Handbücher, die Fähigkeiten selbst erarbeiten.
Geschult wurden aber sechs Konstrukteure, die mit EFD.Lab ohne großen Aufwand schon beim Entwurf sehen können,
wie das Bauteil konstruktiv den strömungstechnischen Erfordernissen anzupassen ist. Bisher hatte man sich da nur
auf die Erfahrung der Entwickler stützen können.
„Forscher“ Hoffmann jedoch reizt die Simulationssoftware bis an ihre Grenzen aus. Er berechnet die Belüftung und
das Absaugen der Aufladungseinheiten im Drucker. Der Fotoleiter des Druckers muss mit Hochspannungsdrähten
aufgeladen werden, die ständig zu belüften sind, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Das Problem der Berechnung
liegt in der Geometrie der langen und dünnen Drähte. Ihre gleichmäßige Belüftung muss über die gesamte Länge funktionieren.
Sind da Abweichungen, ist das im Druckbild als störender Streifen sichtbar, was den Kunden sicher nicht erfreut.
Überzeugende Leistungen der Software
Entscheidend für den Entwicklungsleiter war, dass die Software diese Geometrie beherrscht, auch wenn sie dabei
oft an ihre Grenzen stößt. „Wir könnten zwar noch mehr Leistung gebrauchen, doch war EFD.Lab das einzige Programm
was überhaupt diese Leistung erbrachte,“ gesteht Rainer Hoffmann. „Vier Punkte haben mich überzeugt:
- Die Daten lassen sich von unserer Konstruktions-Software Pro-Engineer reibungslos importieren. Ein echter Pluspunkt.
- Selbst schwierige Geometrien können relativ gut umgesetzt werden. Mit dem Meshing in der neuen Version kann man
jetzt effizient arbeiten.
- Der wichtigste Punkt ist, dass die Berechnung immer konvergiert. Dennoch sind die Rechenzeiten immer noch recht lang –
24 Stunden-Zyklen sind üblich.
- Mit der anschaulichen Visualisierung kann man auch Leuten die wenig von der Materie verstehen, den Prozess verdeutlichen.
So lässt sich auch die Arbeit besser verkaufen.“
Doch die Software allein führt noch nicht zu besseren Ergebnissen in der Entwicklung, auch müssen die Ergebnisse
der Simulation richtig gedeutet werden. Es ist deshalb viel Erfahrung notwendig um die richtigen Entscheidungen
zu treffen.
„Wir bauen immer noch bestimmte Geometrien im Versuch nach, um das Endergebnis kontrollieren zu können,“
so Hoffmann. „Inzwischen sind wir jedoch so weit, dass wir nur noch etwa 1/10 der Versuche machen, die früher sein mussten.
Die Simulation hat also auch zu einer enormen Kosteneinsparung bei Versuchsaufbauten geführt.“ Die Erfolge der
Strömungs-
simulation mit EFD.Lab im Hause Océ werden bestimmt auch dazu führen, dass weitere Prozesse untersucht
werden und somit auch in der Folge konstruktive Optimierungen an den Produkten sicher sind.
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» Sonderdruck aus Konstruktionspraxis 6/2004 als PDF, 1.302KB
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