12.04.2021 – Kategorie: Konstruktion & Engineering

Diskrete-Elemente-Modellierung: Schüttgut schneller berechnen

Diskrete-Elemente-Modellierung: Ansys und ESSS beschleunigen Workflow bei der Überziehung von TablettenQuelle: Ansys

Fast 70 Prozent aller industriell hergestellten Produkte sind mit Schüttgutströmen konfrontiert, in denen Partikel unterschiedlicher Größe und komplexer Form miteinander interagieren. Dies kann die Effizienz oder strukturelle Integrität eines Produkts beeinträchtigen. Um diese Herausforderung zu meistern, benötigen Ingenieure eine Lösung für die Diskrete-Elemente-Modellierung, gekoppelt mit Struktur- und Flüssigkeitsanalysen. Ansys und ESSS arbeiten zusammen, um dafür einen beschleunigten Workflow anzubieten.

  • ESSS und Ansys liefern einen Workflow für die Diskrete-Elemente-Modellierung (DEM), um Probleme beim Produktdesign in Bezug auf die Schüttgutmechanik für viele industrielle Anwendungen zu lösen
  • Das neue Tool ermöglicht Kunden tausende von realen Betriebsszenarien zu simulieren.
  • Die neue Simulationslösung soll die Produktentwicklung um das 20- bis 90-fache beschleunigen.

Ansys und ESSS arbeiten zusammen, um einen verbesserten Workflow bei der Diskrete-Elemente-Modellierung (DEM) anzubieten. Damit ist die schnelle Analyse und Bewertung von Schüttgutbewegungen in zahlreichen industriellen Anwendungen mit Schüttgütern möglich. Der Workflow ist mit den Ansys-Flaggschiff-Solvern interoperabel und soll Ingenieure dabei unterstützen, sehr zuverlässige Produkte zu entwerfen, die Entwicklungszeit zu verkürzen und das Rennen um die Markteinführung zu gewinnen.

Von Süßigkeiten bis hin zu Staubsaugern sind fast 70 Prozent aller industriell hergestellten Produkte mit Schüttgutströmen konfrontiert, bei denen Partikel unterschiedlicher Größe und komplexer Form miteinander interagieren. Dies kann die Effizienz oder strukturelle Integrität eines Produkts beeinträchtigen. Um diese schwierige Herausforderung zu meistern, benötigen Ingenieure DEM, gekoppelt mit Struktur- und Flüssigkeitsanalysen, um das Fließverhalten dieser granularen Partikel frühzeitig in der Designphase zu bewerten.

Diskrete-Elemente-Modellierung mit Struktur- und Flüssigkeitsanalysen koppeln

Der neue Workflow von Ansys und ESSS, Ansys Rocky, ist eine 3D-DEM-Lösung für die optimale Schüttguttechnik. Ansys Rocky nutzt mehrere GPUs gleichzeitig, um Schüttgutströmungen 20- bis 90-mal schneller zu analysieren. Durch die nahtlose Integration mit Ansys Fluent und Ansys Mechanical simuliert Ansys Rocky schnell die Schüttguteigenschaften und die Reaktion auf Kräfte wie Schwerkraft und Adhäsion in vollständig gekoppelten Fluid- und Struktursystemen und stellt so sicher, dass neue Produkte zuverlässiger sind.

„Die meisten unsere Produkte sind schüttgutbasiert und von Natur aus mehrkomponentig und multiphysikalisch“, sagte Lei Zhao, R&D Director bei PepsiCo. „Die R&D- und Ingenieurteams bei PepsiCo verlassen sich auf Ansys Fluent zur Durchführung von computergestützten fluiddynamischen Analysen und auf Ansys Rocky zur Durchführung von partikeldynamischen Analysen, um die Produktqualität sicherzustellen und die Herstellungsprozesse zu optimieren. Das Ergebnis ist ein kürzerer Produktentwicklungszyklus mit weniger Abfall und effizienteren Prozessen.“

Ansys Rocky: Akkurate Modellierung der Partikelformen

Im Gegensatz zur herkömmlichen experimentellen Ermittlung bei der Diskrete-Elemente-Modellierung modelliert Ansys Rocky akkurat Partikelformen, einschließlich beliebiger 3D-Formen, 2D-Schalen und flexibler Fasern, und hilft Ingenieuren, anspruchsvolle Probleme mit sehr komplexen geometrischen Konstruktionsvarianten schnell zu lösen.

„Die Möglichkeit, eine große Anzahl von Partikeln mit realen Formen zu modellieren, die von einer pharmazeutischen Tablette bis hin zu Kartoffelchips reichen, macht den Einsatz von Rocky in einer Vielzahl von Branchen möglich, von traditionellen Sektoren wie dem Schwermaschinenbau oder der Landwirtschaft, bis hin zum Batteriedesign und der additiven Fertigung“, sagte Clovis Maliska, Jr., CEO bei ESSS. „Darüber hinaus bringt die Integration von Rocky in den Ansys-Workflow die Leistungsfähigkeit der DEM-Analyse und -Simulation auch in die Fertigung, den Betrieb und die Produktion. Dadurch können Unternehmen die Produktion, den Transport und das Verpackungsmaterialhandling von Schüttgutsystemen optimieren.“

Realistische, detaillierte Simulationen mit Multi-GPU-Beschleunigung

Die Anwendung bietet verspricht eine hohe Benutzerfreundlichkeit, Portabilität, Solver-Leistung und Multi-GPU-Beschleunigung, um die Schüttgutmechanik kosteneffizient zu berechnen.

„Ansys Rocky nutzt die neuesten technologischen Fortschritte bei der Anpassung und Integration von Benutzererfahrungen, um die Fluid- und Strukturmechanik mit der Schüttgutmechanik zu ergänzen und Kunden in die Lage zu versetzen, zu verstehen, wie sich ihre Produkte in Tausenden von realen Betriebsszenarien verhalten werden“, sagt Shane Emswiler, Senior Vice President bei Ansys. „Von der Modellierung komplexer Formen bis hin zu flexiblen Fasern kombiniert Ansys Rocky seine Multi-GPU-Fähigkeiten mit den Ansys-Flaggschiff-Simulationen und ermöglicht unseren Kunden, schnell große, hochrealistische Simulationen durchzuführen, die wichtige Details des Schüttguts beinhalten.“

Bild oben: Sicherstellung der Produktqualität von pharmazeutischen Tabletten: Überziehungsprozess mit Ansys CFD und Ansys Rocky. Bildquelle: Ansys

Weitere Informationen: https://www.ansys.com/ und https://rocky.esss.co/

Erfahren Sie hier mehr über die Simulation von Schüttgut und Granulat mit DEM.

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