Wenn Simulation zur Realität wird

Bis zu 20% kürzere Entwicklungszeit bei hochmodernen Getrieben durch Simulations-Methode der Merkle & Partner aus Heidenheim

Stromlinien der Ölverteilung bei einem Doppelkupplungsgetriebe. (Bildquelle: @Merkle&Partner)

Getriebe in modernen Fahrzeugen sind Hochleistungs-Komponenten. Vom Gehäuse bis zu den Lagern mit Spalt-Toleranzen im Mikrobereich müssen alle Bauteile perfekt aufeinander abgestimmt sein. Oft werden die Entwicklungsergebnisse erst in der präzisen Beölung aller sich drehender Bauteile im Getriebe klar. Durch die neue Methode „M&P-ÖlSim“ der Merkle & Partner aus Heidenheim lässt sich das komplette Getriebe in realistischen Belastungs-Situationen über unterschiedlichste Berechnungs- und Prüf-Merkmale abbilden. Ein deutlicher Fortschritt zu bisherigen eher akademisch orientierten Testmodellen.

Moderne Fahrzeuggetriebe müssen viel Leistung erbringen, gleichzeitig jedoch den Kraftstoffverbrauch und damit den CO2-Ausstoß so gering wie möglich halten. Dies kann nur mit einer präzisen Beölung aller sich drehenden Bauteile in einem Getriebe erreicht werden. Besonderes Augenmerk gilt dabei den Lagern, da sie für eine reibungsfreie Bewegung der Zahnräder verantwortlich sind.
Ist der Ölstand zu gering, erhitzt sich das Getriebe. Lagerschäden oder hoher Verschleiß kann sich kein Hersteller erlauben. Verwendet man zu viel Öl, sinkt die Leistungsfähigkeit des Getriebes drastisch.

Der Herausforderung einer optimalen Beölung begegnen die Entwickler mit herkömmlichen Experimenten. Dabei wird auf einem Prüfstand ein Getriebe aus Glas intensiv getestet. Dass diese Methode sehr zeitaufwändig, teuer und oft auch ungenau ist, lässt sich selbst ohne technisches Studium erahnen. Das Verhalten eines Getriebes in realen Situationen wie Kurvenfahrten, Beschleunigungen oder bei extremen Temperaturunterschieden lässt sich so nur sehr schwer abbilden.

Die Experten für Strömungssimulation von Merkle & Partner haben hierfür in Zusammenarbeit mit mehreren OEMs das virtuelle Verfahren „M&P-ÖlSim“ entwickelt.

Anhand eines dreidimensionalen virtuellen Getriebes kann so die Verteilung des Öls zu jedem Zeitpunkt an jeder Stelle analysiert und als Bild oder Animation visualisiert werden. Es werden dabei alle wichtigen Bauteile wie Zahnradpaarungen, Wellen, Lager und Ölleitelemente betrachtet. Gleichzeitig können physikalische Effekte, wie hohe Temperaturunterschiede oder Fliehkräfte in Kurvenfahren, berücksichtigt werden. So Beölung.de können bereits in einem frühen Stadium der Getriebeentwicklung wertvolle Aussagen über die Ölversorgung von allen wichtigen Bauteilen getroffen werden.

M&P-ÖlSim wird am 06.07.2017 auf der Fachkonferenz „Multiphase Flows in Automotive Applications“ in Leinfelden-Echterdingen vorgestellt.

Wie die Simulation der Ölverteilung genau verläuft, verdeutlicht Merkel & Partner in kostenfreien Webinars unter www.beoelung.de.

Das Ingenieurbüro Merkle & Partner in Heidenheim wurde 1989 vom Luft- und Raumfahrtingenieur Stefan Merkle gegründet und zählt zu den ersten Dienstleistern ingenieurwissenschaftlicher Berechnungen und Simulationen in Deutschland. Am Hauptsitz Heidenheim und den Niederlassungen Hamburg und Homburg/Saar bearbeiten die 50 Mitarbeiter jedes Jahr rund 500 Kundenprojekte aus den Kerngebieten Strukturanalyse, Strömungssimulation und virtuelle Produktentwicklung. Zum Kundenkreis zählen namhafte Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Automobilindustrie und dem Schiffbau.

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