Herzlich Wilkommen
Ingenieurdienstleistungen für Simulation und Berechnung
Herzlich Willkommen auf der Website der Tplus Engineering GmbH, Ihrem kompetenten Partner für Ingenieurdienstleistungen rund um die Themen Berechnung, Simulation, Automatisierung und Optimierung. Wir freuen uns über Ihren Besuch!
Wir haben uns spezialisiert auf die Simulation und Optimierung von Problemen der Strömungsmechanik und Strukturmechanik. Unsere Leistungen decken dabei das gesamte Spektrum von technischer Berechnung, Simulation, Tool- und Modellentwicklung, Automatisierung von Prozessen sowie simulationsbasierter Optimierung mithilfe von Algorithmen oder maschinellem Lernen ab.
Auf unserer Website möchten wir Ihnen einen Einblick in unsere Arbeiten mit ihren vielfältigen Themen- und Anwendungsgebieten geben und laden Sie herzlich ein, sich umzusehen.
Konnten wir Ihr Interesse wecken, dann freuen uns über Ihren Anruf oder Ihre Kontaktanfrage!
Unsere Leistungen
CFD-Simulationen
FEM-Simulationen
DIGITALISIERUNG
BRANCHEN
CONSULTING
CFD-Simulationen
Die numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) bietet eine Möglichkeit der detailgetreuen und effizienten Analyse von Fluidströmungen ganz unterschiedlicher Natur und ist mittlerweile ein elementarer Bestandteil einer virtuellen Produktentwicklung für eine Vielzahl an industriellen Anwendungen.
Die mithilfe der Simulationen gewonnen Einblicke und Erkenntnisse tragen dabei ganz wesentlich zu einer Beschleunigung der Entwicklung bei, gleichzeitig reduzieren sich Entwicklungskosten durch den gezielteren Einsatz von oftmals aufwändigen Prototypen und Versuchen.
Bei Tplus Engineering kommen modernste Simulations-Software verschiedener Hersteller auf unseren eigenen Hochleistungsrechnern mit mehreren hundert Cores zum Einsatz.
Strömungssimulation
Strömungssimulationen erlauben Einblicke in die Druck- und Geschwindigkeitsverhältnisse. Es können so beispielsweise die Strömungsverteilung analysiert oder Drurckverluste identifiziert und bewertet werden. Ziel der Analysen ist neben einem tieferen Verständnis der physikalischen Prozesse oft die Ableitung von konstruktiven Maßnahmen und Veränderungen, um Verbesserungen zu erreichen. Die Simulationen können dabei eingesetzt werden, verschiedene Varianten zu untersuchen um bieten somit ein sehr mächtiges und effizientes Werkzeug in der modernen Produktentwicklung.
Wärmeübertragung
Die Simulation von Wärmeübertragung umfasst die physikalischen Mechanismen der freien und erzwungenen Konvektion sowie der Wärmeleitung. Je nach Anwendung dominieren einzelnen Effekte oder sie treten gemeinsam auf. Mithilfe konjugierter Simulationen (Conjugate Heat Transfer, CHT) können Strömung, Wärmeübergang zwischen Fluid und Festkörpern sowie die Wärmeleitung in den Bauteilen in einer kombinierten Simulation betrachtet werden. Die Simulationen geben Einblick in Strömungs- und Temperaturverteilungen und lassen somit Rückschlüsse zu, wie beispielsweise eine Kühlung verbessert und gleichzeitig der Druckverlust minimiert werden können.
Rotation & Bewegung
In vielen Anwendungen sind Bauteile und Komponenten nicht statisch sondern bewegen sich translatorisch, rotatorisch oder kombiniert. In CFD-Simulationen gibt es hierfür eine Vielzahl an Möglichkeiten, derartige Bewegungen abzubilden. Einfach Ansätze prägen lediglich die wirkenden Kräfte auf, bei aufwändigeren Methoden mit bewegten Rechengittern können die tatsächlichen Körperbewegungen in den Simulationen dargestellt werden. Dabei können Objekte auch passiv auf wirkende Kräfte reagieren wie bspw. schwimmende Körper mit 6-DOF-Bewegung.
Partikelströmungen
In partikelbeladenen Strömungen werden zusätzlich zur kontinuierlichen Fluid-Phase der Trägerströmung die Bewegungen einer dispersen Phase beliebiger Form und Zusammensetzung abgebildet. Dies ermöglicht den Zugang zu einer Vielzahl an technischen Anwendungen. Die Partikel können dabei passiv oder aktiv sein und mit der Strömung interagieren oder gar reagieren. Darüber hinaus können Partikel-Partikel oder Partikel-Wand Interaktionen modelliert werden sowie der Übergang der Partikel in andere Regime durch entsprechenden Massen – und Wärmetransfer.
Mehrphasenströmungen
Bei der Simulation von Gemischen stehen verschiedene Ansätze zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Phasen sowie deren Phasengrenzen zur Verfügung. Strömungen mit freien Oberfläche werden üblicherweise mit der Volume-of-Fluid (VOF) Methode berechnet, während hochdynamische Prozesse mit der Euler-Euler-Methode abgebildet werden. In beiden Fällen können Wärme- und Massentransfer berücksichtigt werden sowie weitere Detailmodelle für die einzelnen Phasen oder die Phaseninteraktion. Darüber hinaus können Mehrphasensimulationen auch sehr effektiv mit Partikelströmungen kombiniert werden.
Verbrennung
Die Simulation von Verbrennungsprozessen erfolgt unter Berücksichtigung der chemischen Reaktionskinetik. Ausgangspunkt sind ja nach Anwendung kontinuierliche oder partikelbeladene Strömungen, häufig in Kombination mit detaillierter Modellierung von Spray-Bildung und Verdampfung. Die Reaktionen können exakt mit bis zu tausenden von Gleichungen gelöst werden, es existieren aber auch diverse vereinfachte Verfahren mit reduzierter Komplexität für eine effizienter simulative Abbildung der wesentlichen Effekte.
Optimierung
Die simulationsbasierte Auslegung und Optimierung ist ein sehr effektives und mächtiges Werkzeug der modernen Produktentwicklung.
In Kombination mit CFD-Simulationen kommen hier verschiedene Methodiken zum Einsatz. Für Neuentwicklungen können parameterbasierte Design of Experiments für ein Absuchen eines Parameterraums eingesetzt werden. Sind äußere Bedingungen noch nicht maßgebend, können Topologie-Optimierungen mit Adjoint-Verfahren dabei helfen, eine ideale Strömungsform zu bestimmen. Für Produktverbesserungen sind Optimierungen mithilfe genetischer Algorithmen äußerst effektiv und vielversprechend.
FEM-Simulationen
Simulationen auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) ermöglichen die Berechnung von unterschiedlichen Belastungen einzelner Komponenten oder komplexer Baugruppen.
Frühzeitige Abschätzungen der auftretenden Belastungen in Form von Spannungen, Verformungen oder Frequenzen mithilfe von Simulationen steigern die Sicherheit in der Auslegung oder Dimensionierung und reduzieren somit Entwicklungszeiten sowie Entwicklungskosten.
Statische Analyse
Bei statischen oder quasi-statischen Beanspruchungen, beispielsweise durch Eigengewicht oder externe Kräfte, werden mithilfe der FEM-Simulationen die im Material auftretenden Kräfte, Spannungen und Verformungen berechnet. Mit den jeweiligen Materialkennwerten erlauben die Simulationsergebnisse somit eine Bewertung hinsichtlich der Festigkeit und Sicherheit unter statischer Beanspruchung. Die Einblicke und Erkenntnisse aus den Berechnungsergebnissen können dazu verwendet werden, bereits in frühen Entwicklungsphasen Maßnahmen für einen sicheren Einsatz des späteren Produktes zu treffen.
Thermalanalyse
Mithilfe der Thermalanalyse werden Temperaturverteilungen und daraus resultierende Spannungen im Material berechnet. Die thermischen Randbedingungen können dabei stationär oder zeitlich variabel sein, es können einfache Temperatur-Randbedingungen oder komplexe Wärmeeinträge formuliert oder aus anderen Berechnungen oder Simulationen, beispielsweise CFD-Simulationen, auf das FE-Modell übertragen werden.
Modalanalyse
Das Schwingungsverhalten angeregter Strukturen wird mithilfe der Modalanalyse charakterisiert. Dabei werden insbesondere Eigenfrequenzen, Eigenformen und modale Dämpfung mithilfe der FEM-Simulationen bestimmt. Die Simulationsergebnisse in Form der modalen Größen dienen der Ableitung einer schwingungsoptimierten Konstruktion oder schwingungsvermindernder Maßnahmen.
Harmonische Analyse
Mithilfe der harmonischen Analyse oder Frequenzganganalyse wird die stationäre Antwort einer Struktur auf eine harmonische Anregung in einem eingeschwungenen Zustand berechnet. Die Simulationen erfolgen grundsätzlich im Frequenzbereich, weshalb nichtlineare Effekte oder Lasten mit unterschiedlicher Frequenz in der Einwirkung nicht abgebildet werden können. Als Berechnungsergebnis werden Amplitude und Phasenwinkel in Abhängigkeit der Anregungsfrequenz ermittelt.
Fluid-Struktur-Interaktion
Bei der Fluid-Strutkur-Interaktion (FSI) werden CFD-Simulationen mit FEM-Simulationen gekoppelt, um Probleme mit wechselseitiger Anregung oder Beeinflussung zu analysieren. Die Kopplung zwischen Fluid- und Strukturmechanik kann dabei einfach oder zweifach (one-way bzw. two-way) erfolgen. FSI-Simulationen sind technisch anspruchsvoll, bieten aber einen beeindruckend hohen Informationsgehalt. Je nach Art der Anregung können durch Umwandlung der Kräfte in den Frequenzbereich unter Umständen aufwändige FSI-Simulationen auch vereinfacht werden.
Optimierung
Bei der simulationsbasierten Optimierung von strukturmechanischen Probleme kommen sowohl parameterbasierte Optimierungen als auch Topologieoptimierungen zum Einsatz. Mithilfe dieser Verfahren können für Bauteile unter mechanischer Belastung günstige Formen bzw. Gestalten gefunden werden. Je nach Aufgabenstellung kann so beispielsweise eine Reduktion des Materialeinsatzes bei gleichbleibender Robustheit erreicht werden oder es können höhere Sicherheitsfaktoren gegenüber bestimmter Materialgrenzen erzielt werden.
Consulting
Unser Angebot umfasst neben den Ingenieur- und Simulationsdienstleistungen auch ein Beratungsangebot in Form von Trainings für allgemeine oder spezielle Simulationsthemen oder in Form von Unterstützung bei der Auswahl und Implementierung geeigneter Simulationssoftware. Dabei sind wir unabhängige Berater und können so frei von Vertriebsinteressen
Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung im Aufbau und Betrieb von Simulations-Hardware bieten wir darüber hinaus Beratung und Verkauf optimal passender Hardware – von Workstations bis hin zum High Performance Computing Cluster.
Training
Unsere Trainingsangebote umfassen die Themen Berechnung, Simulation und Automatisierung. Wir bieten sowohl Trainings zu algemeinen Themen als auch zu sehr speziellen physikalischen oder technischen Fragestellungen an. In Verbindung mit unseren Ingenieurdienstleistungen können wir hier auch auf sehr individuelle Wünsche für Trainings eingehen.
Software
Für Berechnungs- und Simulationsaufgaben gibt es eine Vielzahl an open source und kommerziellen Angeboten. Wir unterstützen in Form von unabhängiger Beratung bei Auswahl, Test und Validierung geeigneter Software. Dabei greifen wir auf langjährige Erfahrung im Umgang mit den verschiedenen Software-Produkten aus dem täglichen Einsatz zurück.
Hardware
Die Auswahl einer passenden Hardware für Simulationssoftware ist weitaus komplizierter als es zunächst erscheinen mag. Aus der Vielzahl an Systemen und Architekturen gilt es genau die Konfiguration auszuwählen, welche für den geplanten Einsatz am passendsten ist. Schließlich soll eine bestimmte Investition in Hardware für Simulationsaufgaben die maximale Leistung liefern. Dabei unterscheiden sich die Anforderungen zwischen CFD- und FEM-Simulationen, dies gilt auch für open source und kommerzielle Software.
Automatisierung & Optimierung
Die Automatisierung und Optimierung im Zusammenhang mit Simulationsprozessen spielt in der heutigen Entwicklung eine ganz entscheidende Rolle – und sie unsere große Leidenschaft bei Tplus Engineering.
Die Automatisierung von Prozessen erlaubt in den verschiedenen Bereichen der Simulationstechnologie neben einer Standardisierung eine signifikante Beschleunigung und somit eine ganz erhebliche Effizienzsteigerung.
Durch simulationsbasierte Optimierung mithilfe von speziellen Algorithmen lassen sich hunderte oder tausende von Designs auf bestimmte Zielkriterien hin analysieren und optimieren. So entstehend Entwicklungen und Produkte mit entscheidenden Wettbewerbsvorteilen.
Branchenlösungen
Automobil
Turbomaschinen
Elektronik
Maschinenbau
Luft- und Raumfahrt
Medizintechnik
Prozessindustrie
Energie
Architektur
Mehrwert durch Simulation
Produktoptimierung
Nutzen Sie Simulation oder die automatisierte simulationsbasierte Optimierung mit hunderten bis tausenden von Designs zur Verbesserung Ihrer Produkte.
Kostenreduktion
Senken Sie Kosten Ihrer Entwicklung durch den zielgerichteten Einsatz von Simulation zur Ergänzung von Messungen, Prüfständen und Prototypen.
Zeitersparnis
Sparen Sei wertvolle Zeit in Forschung und Entwicklung durch einen sinnvollen Einsatz von Simulationen bei der Dimensionierung oder Optimierung Ihrer Produkte.
Erkenntnisgewinn
Gewinnen Sie Einblicke in die physikalischen Mechanismen und Zusammenhänge, die sonst oft verborgen bleiben, und fördern Sie das Verständnis durch den Einsatz von Simulationstechnologie.
Qualitätsgewinn
Steigern Sie die Qualität durch zuverlässige Analysen und Vorhersagen aus Simulationen und verschaffen Sie sich so Wettbewerbsvorteile für Ihre Entwicklungen und Produkte.