Virtueller Cobot-Simulator veranschaulicht Simulationswerkzeuge
Bereit für Industrie 4.0
Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 wird die Produktentwicklung zu einer Reise mit großen Herausforderungen. Mithilfe einer entsprechenden Entwicklungsplattform lassen sich alle für ein solches Projekt erforderlichen Schritte in einer einheitlichen Umgebung ausführen. Zur Veranschaulichung, wie neue Designverfahren und Simulationswerkzeuge erfolgreich eingesetzt werden können, dient ein virtueller Demonstrator, basierend auf einer Cobot-Anwendung.
Der virtuelle Cobot-Simulator von Altair hilft Anwendern, Co-Simulationen durchzuführen oder mit reduzierten Modellen zu arbeiten, um die Interaktion zwischen elektromagnetischen Systemen, wie z.B. Motoren, Aktuatoren und Sensoren, zu betrachten. (Bild: Altair Engineering GmbH)
Bei der Entwicklung komplexer Produkte ist die Betrachtung des gesamten mechatronischen Systems wichtig – einschließlich Struktur, Sensoren, Aktuatoren mit dynamischer Kontrolle und elektromagnetischer Kompatibilität. Um diese Entwicklungsschritte zu bearbeiten, bietet Altair eine Reihe an Werkzeugen. SolidThinking Activate ermöglicht es z.B., multidisziplinäre Systeme abzubilden, diese zu simulieren und zu verbessern. Durch eine modellbasierende Entwicklung kann sichergestellt werden, dass allen Designanforderungen entsprochen wird und gleichzeitig Probleme auf Systemebene bereits früh im Designprozess identifiziert werden. Bei der Suche nach der besten Maschinenkonfiguration eines Cobots innerhalb bestehender Systembedingungen unterstützt das Werkzeug Flux Anwender z.B. bei der Auslegung elektrischer Aktuatoren. Mit dem Tool für die niederfrequente EM-Simulation kann außerdem die Komplexität der elektromagnetischen und thermischen Phänomene erfasst und damit das Produktverhalten präzise vorhergesagt werden. Darüber hinaus lassen sich die Geräuschbildung reduzieren und Aktuatoren kompakter gestalten. Gekoppelt mit AcuSolve, einem CFD Solver, ermöglicht es zudem multidisziplinäre Untersuchungen.
Co-Simulation für den Cobot
Ein Cobot muss auch physische Interaktionen mit Menschen in der gemeinsamen Arbeitsumgebung berücksichtigen, was die Komplexität der Bewegungsbefehle weiter erhöht. Von der Untersuchung lokaler Auswirkungen (mechanische oder elektrische Lasten, thermische Effekte) bis zum Design komplexer Antriebe ist dabei die Anbindung von Flux an Activate hilfreich. Anwender können Co-Simulationen durchführen oder mit reduzierten Modellen arbeiten, um die Interaktion zwischen elektromagnetischen Systemen, wie z.B. Motoren, Aktuatoren und Sensoren, zu betrachten. Die Co-Simulation berücksichtigt dabei u.a. Phänomene wie Sättigung, Wirbelströme, Bewegung oder Steuerungskreise. Von einem industriellen Cobot wird eine hohe Arbeitsplatzsicherheit erwartet, die u.a. mit leichteren Strukturen erreicht werden kann, da sie die nötige Effizienz und Genauigkeit eines Cobots unterstützen. Leichtere Bauteile und geringere Trägheiten verbessern die Armleistung und erhöhen die Lebensdauer des Systems. Strukturoptimierungen können z. B. mit dem FE-Solver und Werkzeug OptiStruct oder SolidThinking Inspire durchgeführt werden. Auch Bewegungsanalysen lassen sich integrieren und mit anderen Disziplinen wie Topologie-, Topographie- oder Gauge-Optimierungen koppeln. Eine hohe Funktionalität, ein leichtgewichtiges Design, Schraubenvorspannungen oder Herstellbarkeit sind nur einige der möglichen Ziele dieses Entwicklungsschrittes.
