Entwicklungsdienstleistungen für effiziente & zuverlässige Antriebsysteme
Die Antriebstechnik ist das Herzstück unzähliger Anwendungen – von Fahrzeugen über Industrieanlagen bis hin zu erneuerbaren Energien. Die Anforderungen an moderne Antriebssysteme steigen kontinuierlich: Maximale Effizienz, höchste Leistungsdichte, minimale Emissionen (bei konventionellen Antrieben), optimiertes NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness), garantierte Lebensdauer und Systemintegration bei gleichzeitigem Kostendruck sind zentrale Herausforderungen. Die Transformation hin zur Elektromobilität und der Einsatz neuer Technologien stellen Entwickler vor zusätzliche, komplexe Aufgaben. Unsere Entwicklungsdienstleistungen leisten einen Beitrag für effiziente und zuverlässige Antriebssysteme.
NVH & Akustik von Antrieben
Für mehr Ruhe und Komfort
Unerwünschte Geräusche und Vibrationen von Motoren (Verbrenner & E-Motoren), Getrieben und Nebenaggregaten reduzieren den Komfort und können auf strukturelle Probleme hindeuten. Besonders bei leisen E-Antrieben treten hochfrequente Geräusche in den Vordergrund.
Unsere Lösung:
- Struktur- und Luftschallanalysen zur Identifikation von Schallquellen und Übertragungspfaden
- Modalanalyse und Betriebsschwingungsmessungen zur Charakterisierung des dynamischen Verhaltens
- Akustikmessungen zur Bewertung der Schallabstrahlung
- Beratung zur Entwicklung von Optimierungsmaßnahmen (z.B. Dämpfung, Versteifung, Kapselung)
Strukturmechanik & Lebensdauer
Zuverlässigkeit unter höchster Last
Antriebskomponenten wie Kurbelwellen, Pleuel, Zahnräder, Wellen, Gehäuse oder Rotorstrukturen sind hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Ihre strukturelle Integrität und eine ausreichende Ermüdungsfestigkeit über die gesamte geforderte Lebensdauer müssen sichergestellt werden.
Unsere Lösung:
- Lineare und nichtlineare Strukturanalysen zur Bewertung von Spannungen und Verformungen unter statischen und dynamischen Lasten
- Ermüdungs- und Lebensdauerberechnungen basierend auf Betriebslastkollektiven
- Materialcharakterisierung und -modellierung (inkl. Ermüdung)
- experimentelle Validierung durch Dehnungsmessungen und Betriebsfestigkeitstests
Spezifische Analysen für E-Antriebe
Multiphysik im Fokus
Elektrische Antriebe erfordern die Analyse elektromagnetischer Felder, deren Wechselwirkung mit Strukturmechanik (z.B. Radialkräfte, Geräuschanregung) und Thermik (Wärmequellen durch elektrische Verluste). Die Integration von E-Motor, Getriebe und Leistungselektronik stellt besondere Anforderungen.
Unsere Lösung:
- Gekoppelte elektromagnetisch-thermisch-strukturelle Simulationen (FEM)
- Kraftanregungen und Temperaturverteilung,
- Spezifische NVH-Analysen für E-Motoren, Validierungsmessungen (Temperatur, Schwingungen, Akustik)
- Consulting zur Auslegung und Integration von E-Antriebskomponenten.
Die intelligente Verknüpfung unserer Fachbereiche & die Zusammenarbeit mit kompetenten Partnern ermöglicht eine ganzheitliche Betrachtung Ihrer Herausforderungen. Wir helfen Ihnen, die mechanische Performance, die Dauerhaltbarkeit und den NVH-Komfort Ihrer Komponenten zu optimieren und Innovationen zuverlässig und effizient zur Serienreife zu bringen.
Auszug aus abgeschlossenen Projekten in der Antriebstechnik
Aus Gründen der Vertraulichkeit werden keine spezifischen Kunden genannt und Titel angepasst.
Analyse von Fertigungstoleranzen auf Eigenfrequenzen
Ausgangssituation
Das Entwicklungsteam aus dem Bereich Elektromaschinenbau wollte wissen, wie sich geometrische Fertigungstoleranzen einzelner Komponenten auf das dynamische Verhalten eines Elektromotors auswirken – insbesondere auf die Eigenfrequenzen und das Schwingungsverhalten im Betrieb.
Tools & Umsetzung
- Aufbau eines 3D-FEM-Modells des Motors mit idealisierten Geometrien
- Definition realistischer Toleranzszenarien (z. B. Ebenheiten, Längentoleranzen)
- Durchführung einer Parameterstudie mit Variation typischer Toleranzen
- Modalanalyse für jedes Szenario zur Bewertung der Verschiebung von Eigenfrequenzen
- Ableitung von Toleranzgrenzen, bei denen kritische Frequenzbereiche erreicht oder überschritten würden
Ergebnis & Mehrwert für den Kunden
- Klare Aussage, welche Toleranzen das dynamische Verhalten signifikant beeinflussen
- Identifikation potenzieller Resonanzrisiken bei Serienstreuung
- Fundierte Grundlage für Konstruktionsanpassung und Fertigungsfreigaben
- Vermeidung kostenintensiver Prüfstandanpassungen in der Endphase
Mechanische Spannungsanalyse von Blechpaketen in Hochdrehzahlmotoren
Ausgangssituation
Im Rahmen der Entwicklung eines Hochdrehzahl-Elektromotors (bis zu 30.000 rpm) sollte geprüft werden, ob Blechpakete des Rotors den auftretenden Zentrifugalkräften dauerhaft standhält. Ziel war es, die maximalen mechanischen Spannungen im Betrieb zu ermitteln und die konstruktive Auslegung sicherheitsrelevant zu bewerten – unter Berücksichtigung realer Materialkennwerte und Fertigungsdetails.
Tools & Umsetzung
- Aufbau eines rotationssymmetrischen FEM-Modells des Rotorblechpakets
- Materialdefinition mit anisotropen Eigenschaften gemäß Blechherstellerdaten
- Anwendung realistischer Drehzahlen, Berücksichtigung von Presssitz und Nutformen
- Berechnung der Spannungen und Verformungen im stationären Betrieb
- Vergleich der Ergebnisse mit Streckgrenze und zulässiger Betriebsfestigkeit
Ergebnis & Mehrwert für den Kunden
- Nachweis, dass die Bauteilstruktur auch bei Maximaldrehzahl unterhalb der kritischen Spannungsgrenze bleibt
- Optimierungspotenzial an bestimmten Geometrieübergängen identifiziert
- Grundlage für interne Dokumentation und Zulassung geschaffen