FE-DESIGN GmbH - Anwendungsbeispiel

Leistungssteigerung eines Planetenträgers an der Grenze der Zuverlässigkeit

Aufgabenstellung des Kunden

Mit der zunehmenden Ausreizung von Bauteileigenschaften in der Optimierung wächst das Risiko, durch kleine Schwankungen in Material- und Geometrieparametern die Grenzen der Zuverlässigkeit zu überschreiten. Um das noch vorhandene Potential zur Leistungssteigerung von Planetengetrieben auszuschöpfen, sind Detailinformationen über die Streuungen von Bauteileigenschaften in kritischen Bereichen erforderlich. Hierzu wollte die Firma Pulsgetriebe GmbH am Beispiel eines Planetenträgers zunächst kritische Parameter für Spannungen und Lebensdauer identifizieren (DOE), quantitative Aussagen zu Robustheit und Zuverlässigkeit gewinnen und diese in nachfolgenden Optimierungsschritten gezielt berücksichtigen.

Unsere Lösung: DOE, Robust Design

Mit Hilfe von OPTIMUS wurde ein Prozess aufgesetzt, der die Veränderung geometrischer Parameter im vorliegenden CAD Modell, eine automatische Neuvernetzung und FE-Analyse steuerte. Mittels strategischer Versuchspläne (DOE) wurde eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, die eine Reduktion des Parameterraums auf Werte mit besonders großem Einfluss auf die maximalen Spannungen als Zielgröße ermöglichte. Der reduzierte Parameterraum wurde mit einer systematischen DOE (Latin Hypercube) gescannt und auf den gewonnenen Daten wurden Modelle aufgebaut, die zur Varianzanalyse der Spannungen verwendet wurden.

Erfolg für den Kunden

Für das bestehende Design ergab sich eine unkritische Streuung der von Mises Spannung um etwa 2 % des Mittelwertes, das sich als robust und zuverlässig erwies. Weiteres Potential zur Gewichtsreduktion oder Materialsubstitution ist somit vorhanden und wird in weiteren Schritten ausgetestet.