FE-DESIGN GmbH - Anwendungsbeispiel

Auslegung eines Nockenwellentilgers mit nichtlinearen Materialien

Aufgabenstellung des Kunden

In ein bestehendes Design eines Nockenwellentilgers sollten Montagebohrungen eingefügt werden. Der Neuentwurf sollte die gleiche Torsionssteifigkeit besitzen und die Spannungen des Ausgangsdesigns nicht übersteigen.

Unsere Lösung: Topologieoptimierung, Gestaltoptimierung

Ausgehend vom Ausgangsdesign wurde zunächst mit TOSCA Structure.topology ein optimaler Querschnitt ermittelt. In einer nachgeschalteten Gestaltoptimierung mit TOSCA Structure.shape wurden Detailverbesserungen am voroptimierten Querschnitt vorgenommen und die Lochform der manuell eingebrachten Montagebohrungen optimiert. Im gesamten Optimierungsprozess wurden hyperelastisches Material für die Elastomerspur und Fertigungsrestriktionen für Entformbarkeit in Axialrichtung berücksichtigt.

Erfolg für den Kunden

Der erste Prototyp erfüllte alle gestellten Anforderungen mit sogar höherer Lebensdauer als das Design ohne Montagebohrungen. Die Berücksichtigung benutzerdefinierter Materialien in Verbindung mit erprobter Solvertechnologie direkt in der Optimierung ermöglichte eine hohe Ergebnisqualität und machte die Optimierung von Elastomerbauteilen erst möglich. Hierdurch konnten erhebliche Lebensdauergewinne für Elastomerbauteile erwirkt werden. Durch Einsparung von Prototypen und Testläufen aufgrund zuverlässiger Designs wurde der Entwicklungsprozess erheblich beschleunigt.