Kontaktmodelle, Kontaktsimulationen beschreiben das Verhalten von Schnittstellen. Kontakte sind Kernelemente jedes Designs und damit jeder Simulation, die aus mehreren Körpern bestehen. Ob statisch oder dynamisch. Ob mechanisch oder elektrisch. Zentral sind die elastischen Eigenschaften, die Reibung, die tribologischen Eigenschaften, die Dämpfung, der Wärmetransport und die Wärmeübergänge. Wir erstellen und verifizieren Kontaktmodelle als Grundlage für die Simulation, für digitale Zwillinge und die Digitalisierung.
Sowohl in mechanischen wie auch in elektrischen Kontaktmodellen wird mit sogenannten Ersatzmodellen gearbeitet. Ersatzmodelle zerlegen Simulationsaufgaben in einfach berechenbare Elemente (Ersatzmodelle oder Finite Elemente).
Umgekehrt in Mehrkörpersimulationen (MKS) werden Einzelelemente zu Systemen kombiniert. Durch die detaillierten Kontaktmodelle können hierbei die Schnittstellen vereinfacht aber korrekt berücksichtigt werden, durch die Berücksichtigung der Kontakteigenschaften wie Steifigkeit, Dämpfungswerten und Reibungswerten.
In mechanisch beanspruchten Kontakten betrachten wir elastisches Verhalten und Werkstoffkennwerte z.B. von Lagerungen wie Wälzlagern oder Gleitlagern. In elektrischen Systemen Ströme, Spannungen, Temperaturen. Ebenso werden mit thermischen Ersatzmodelle auftretende Temperaturen im realen Betrieb von Produkten und Maschine berechnet.
Kontaktmodell, einfachstes Ersatzmodell des mechanischen Kontakts durch Feder-, Dämpfungs- und Reibelemente.
Kontaktmodelle für elektrisch/elektro-mechanisch beanspruchte Kontakte
In elektrisch beanspruchten Kontakten sind zudem Verlustleistung und Erwärmung und damit Thermisches Management und Entwärmung von zentraler Bedeutung.
Modelle der einzelnen Komponenten ermöglichen durch Kombination der Elemente die Betrachtung von Gesamtsystem
- Batteriezellen/cell model
- aktive Elemente wie Relais/Schütze, solid-state relay, Überstromschutz
- passive Elemente wie Widerstände, Kapazitäten, Induktivitäten
- Kontakte und Verbindungen/cable model/bus-bar-model
Der physikalische Leitungswiderstand führt zu Verlustleistung und Erwärmung von Leitungen und Verbindungen. Abhängig von Struktur-Werkstoffen, Leitwerkstoffen und deren Beschichtungen (wie Zinn, Silber, Gold) und Isolationswerkstoffen gibt es Temperaturgrenzen. Kontaktmodelle und die Zusammenführung zu Systemmodellen oder digitalen Zwillingen unterstützen Design und Digitalisierung.
Sowohl im Normalbetrieb, wie auch im Fehlerfall (bis zur Überstromabschaltung) gilt es die Temperaturentwicklung zu berücksichtigen.
- Elektrische Leitwerkstoffe und Verbindungen
- Übergangswiderstände und Wärmeübergänge
- einzelnen Komponenten Kabeln, Steckkontakte bis zu Systemen
- Verschleißmodelle und smarte Verifizierung im Labor oder im Betrieb
- Werkstoffe für die generische Fertigung/additive Manufactoring
Auf Systemebene erstellen wir PowerTrain Modelle für Design und Optimierung, sowie die Betrachtung verschiedener Konfiguration, wie
- Leitwerkstoffe für Stromschienen und Kabel, Kupfer vs. Aluminium
- Verlegearten und Thermo-Management/Kühlung
- Überstromabsicherungen (aktive/solid State vs. passive Schmelzsicherung) und erforderliche Leitungsquerschnitte
- Routingkonzepte
- Erdung/Grounding-Konzepte
- Spannungslagen
Für Antriebe durch elektrische Speicher wie Batterien oder auch Brennstoffzellen betrachten wir das thermische Management und erstellen elektrisch-thermische Modelle.
Über Skalen, von Kontaktmodellen und Vorgängen in Kontakten bis zu digitalen Zwillingen für Produkte wie elektrische Antriebsstränge/Powertrain sind wir Ihr Partner.
Für Ihre Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Rufen Sie an. Weitere Details erläutern wir Ihnen gerne in einem persönlichen Gespräch
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