Computergestützte Modellierung von Fertigungsprozessen

Halcor investiert kontinuierlich in Technologie und Forschung mit dem Ziel, optimierte Materialien und Dienstleistungen in einem ganzheitlichen technischen Ansatz einzuführen. In diesem Rahmen können computergestützte Werkzeuge, wie CAD, FEA und CFD, für technische Analyseaufgaben verschiedener Fertigungsprozesse genutzt werden.

Die CAD-Modellierung (Computer-aided Design) wird zur Erstellung, Modifizierung, Analyse und Optimierung von Teilen und Baugruppen eingesetzt. Die Analyse von CAD-Modellen kann mittels FEA (Finite-Elemente-Analyse) durchgeführt werden, einer computergestützten Methode zur Vorhersage, wie Teile und Baugruppen auf reale physikalische Effekte wie Belastungen reagieren. Fertigungsprozesse können verschiedene Umformvorgänge von Kupferrohren beinhalten (z. B. Biegen, Aufweiten). Solche Prozesse können mit FEA für die Produkt-/Prozessoptimierung und Reduzierung von Industrieversuchen simuliert werden.

Ein Schlüsselprozess bei der Herstellung von Rippen-Rohr-Wärmetauschern, die in der Klima- und Kältetechnik eingesetzt werden, ist zum Beispiel die mechanische Aufweitung. Bei der mechanischen Expansion wird ein Innenwerkzeug (Bullet), dessen Außendurchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Rohrs, gezwungen, sich im Inneren des Rohrs zu bewegen, so dass das Rohr plastisch verformt und dauerhaft auf den Aluminiumrippen fixiert wird.

Nach der mechanischen Aufweitung wird die Geometrie des Rohres verändert. Die Auswirkung der mechanischen Aufweitung auf den Wärmeübergang der Rohre wird derzeit im Rohrwärmeübertragungslabor von Halcor erforscht, wo der Einfluss der Geometrie der TALOS®ACR- und TALOS®IGT-Rohre auf den Wärmeübergang untersucht wird. Aufgeweitete und nicht aufgeweitete Rohre können unter vollständig kontrollierten Versuchsbedingungen vergleichend getestet werden.

Im Rahmen der Forschung und Entwicklung von Wärmetauschern mit TALOS®ACR- und IGT-Rohren hat Halcor in Zusammenarbeit mit ELKEME ein FEA-Modell der mechanischen Aufweitung unter Verwendung kommerzieller Software (LS-Dyna) entwickelt mit dem Ziel:

  • Den Aufweitungsprozess in einer virtuellen 3D-Umgebung zu simulieren
  • Vorhersage über die Verteilung der mechanischen Spannungen und der Verformung von Rohr und Rippen
  • Vorhersage der erforderlichen Last, um das Expansionsgeschoß zu bewegen
  • Die Auswirkung der wesentlichen Parameter auf die mechanische Expansion zu verstehen
  • Analysieren von Ursache und Auswirkung möglicher mechanischer Ausdehnungsdefekte

Die Simulation der mechanischen Ausdehnung in Kombination mit den Dienstleistungen des Wärmeübertragungslabors bietet den Kunden von Halcor einen enormen Vorteil für Ihre Produkt- und Fertigungsprozessoptimierung.

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