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EFD.V5 für CATIA hilft bei der Entwicklung eines KFZ-Ventils, vier Monate Entwicklungszeit zu sparen
Die VENTREX Automotive GmbH hat Flomerics’ EFD.V5, eine Software zur Strömungssimulation (CFD), die in CATIA V5 integriert wird,
dazu eingesetzt, die Durchflussrate ihres neuen Ventils um 15 % zu verbessern, den Bau von rund 50 Prototypen einzusparen und die Zeit
bis zur Markteinführung um vier Monate zu verkürzen.
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Die VENTREX Automotive GmbH in Graz, Österreich, hat bei der Entwicklung eines Ventils für die KFZ-Technik durch den Einsatz Software
EFD.V5 zur Einbettung in CATIA V5 vier Monate einsparen können. EFD.V5 ist eine Software zur Strömungssimulation (Computational Fluid
Dynamics, CFD). „Bisher mussten wir in einem solchen Fall mindestens 50 Ventile bauen und austesten, um die Entwicklung zu optimieren“,
erklärte hierzu Peter Pfaffenwimmer, Projektmanager bei der VENTREX Automotive GmbH. Daniel Gaisbacher, ebenfalls Projektmanager bei VENTREX,
fügte hinzu: „Dadurch, dass die Strömungssimulation in die CAD-Umgebung integriert ist, erhielten wir die Ergebnisse der Simulationen fast
augenblicklich, nachdem wir Änderungen an der Konstruktion vorgenommen hatten. So konnten wir die Durchflussrate unseres neuen Ventils um
15 % verbessern, den Bau von 50 Prototypen einsparen und die Zeit bis zur Markteinführung um vier Monate verkürzen.“
Bei Klimaanlagen für KFZ wird seit neustem CO2 als Kühlmittel eingesetzt, weil es die Ozonschicht nicht schädigt und einen sehr geringen
Einfluss auf den Klimawandel hat. CO2-Anlagen arbeiten jedoch mit Betriebsdrücken, die 7- bis 10mal höher sind, als bei den Anlagen der
Vorläufergeneration. Daher müssen zahlreiche Komponenten überarbeitet werden. Dies betrifft hauptsächlich die Ventile zum Evakuieren und
Füllen der Anlage. Vor allem ist der Druckabfall bei den bisherigen Ventilen zu hoch, um die geforderten Durchflussraten zu erreichen.
Eine Verringerung des Druckabfalls lässt sich jedoch wegen der komplexen internen Strömungswege durch die Komponenten zum Öffnen und
Schließen des Ventils nur schwer erreichen.
Bei der bislang üblichen Entwicklungspraxis hätten die Ingenieure die vorhandene Konstruktion auf der Grundlage von Erfahrungswerten in
kleinen Schritten verändert. Nach jedem Schritt hätte ein neuer Prototyp des Ventils gebaut und ausgetestet werden müssen. Dieser Verfahren
war zeitaufwändig und teuer, und die Messergebnisse lieferten keine Diagnoseinformationen, aus denen sich ablesen ließ, ob die Änderung den
gewünschten Effekt hatte. Bei der Strömungssimulation werden Software-Prototypen des Ventils erstellt, an denen der Druckabfall nach jedem
kleinen Änderungsschritt berechnet werden kann, ohne dass ein realer Prototyp gebaut werden muss. Größtes Hindernis beim Einsatz der
Strömungssimulation war jedoch bisher, dass Anwender bei den herkömmlichen CFD-Codes über ein umfassendes Verständnis der mathematischen
Aspekte der Strömungsdynamik verfügen mussten, um zuverlässige Ergebnisse erreichen zu können.
EFD.V5 vereinfacht diese Simulation ganz erheblich, indem es die Funktionalität von CATIA V5 um die Simulation von Flüssigkeitsströmungen
und den Wärmetransfer in der gewohnten Anwenderumgebung erweitert. „Wir haben uns für EFD.V5 entschieden, weil es die Strömungsanalyse
soweit vereinfacht, dass auch ein ganz normaler Ingenieur damit arbeiten kann“, erläuterte Gaisbacher „Durch den Einsatz der in die
CAD-Software integrierten CFD-Software konnten wir das Verhalten jeder neuen Variante quasi auf der Stelle analysieren. Auf diese Weise
konnte die Konstruktion sehr rasch optimiert werden. Wir konnten den Druckabfall soweit verringern, dass die endgültige Version bei allen
Druckwerten einen um rund 15 % höheren Durchsatz erreicht. Insgesamt haben wir bei dieser Entwicklung etwa 50 Prototypen weniger bauen müssen.
So haben wir viel Geld gespart und konnten – was noch wichtiger ist – das Produkt sehr viel eher auf den Markt bringen. Es ist bereits beim Kunden,
der uns bestätigt hat, dass es fast exakt so arbeitet, wie die Simulation vorhergesagt hatte.”
Interessierte Leser finden eine kostenlose EFD Demo unter
www.nika.biz/german/demo.
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