Leichtbau an einem Maschinengestell

Jegliche Rohstoffe werden an den globalen Börsen gehandelt und unterliegen im Wechselspiel zwischen Angebot und Nachfrage sowie Spekulationen seit jeher periodischen Preisschwankungen. Dies gilt natürlich auch für den Werkstoff Stahl, welcher für den Maschinen- und Anlagenbau von zentraler Bedeutung ist. Mit Beginn der COVID19-Pandemie in Europa im Frühjahr 2020 schienen die Preise nur eine Richtung zu kennen, nämlich steigend. Der seit Februar 2022 laufende Ukrainekrieg gibt diesem Trend erneuten Schub. Eine nachhaltige Umkehrung dieses Trends ist in absehbarer Zeit nicht zu erwarten. Die Folgen dessen sind unmittelbar spürbar, insbesondere für den Maschinen- und Anlagenbau sowie dem produzierenden Gewerbe. Diese Branchen müssen nicht nur auf die steigenden Materialkosten reagieren müssen. Darüber hinaus belasten die in diesem Kontext zunehmenden Lieferengpässe für diese Materialien das operative Geschäft.

Prognose zur Stahlpreisentwicklung (Quelle: www.stahlpreise.eu | Stand 29.12.2021)

Leichtbau – Dem Kostendruck wirksam und effektiv entgegentreten

Eine wirksame Maßnahme, um in diesem schwierigen Umfeld die Wettbewerbsfähigkeit wahren zu können, ist ein konsequent umgesetzter Leichtbau.

Leichtbau steht für:

Reduzierter Materialeinsatz (bis zu 50% denkbar)
Geringeres Gewicht (und somit z.B. für niedrigere Logistikkosten)
Einhaltung der technischen Anforderungen (Festigkeit, Steifigkeit, Stabilität)
Niedrigere Kosten (20 – 30% im Anlagenbau möglich)

casim ist seit über 25 Jahren ein zuverlässiger Entwicklungspartner des Maschinen-, Anlagen- und Werkzeugbaus. Wir können Sie effektiv bei der Erschließung der Potenziale des Leichtbaus unterstützen.

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Optimierter Materialeinsatz an einem Anlagengestell

Ein existierendes Anlagengestell sollte hinsichtlich des Materialeinsatzes sowie des Gewichts optimiert werden. Selbstredend sollten darüber hinaus die technischen Eigenschaften des Gestells davon nicht negativ beeinflusst sein. Einzelne Parameter, wie zum Beispiel das Eigenschwingverhalten, wenn möglich verbessert werden.

Ausgangspunkt der Optimierungsaufgabe war eine IST-Standsaufnahme des existierenden Maschinengestells und eine genaue Analyse hinsichtlich der Belastungssituation. Mit Hilfe von FE-Berechnungen wurden die auftretenden Spannungen und Verformungen berechnet und daraus resultierende Festigkeitsnachweise geführt.

FE-Simulation des ursprünglichen Maschinengestell

Es folgte ein iterativer Optimierungsprozess, dessen Ziel es war, ein optimales Setting zu finden hinsichtlich:

der Materialauswahl,
der Profilquerschnitte sowie
weiterer Versteifungselemente (sofern erforderlich).

Mit Variation und Kombination der einzelnen Auslegungsparameter konnten über mehrere Berechnungsläufe die Potenziale des Leichtbaus bestmöglich genutzt werden. Konkret konnte:

eine optimierte (kostengünstigere) Materialauswahl getroffen werden.
der Querschnitt der Profile erheblich reduziert (-35%) werden.
die Steifigkeit und das Eigenschwingverhalten deutlich verbessert werden, in dem optimierte Versteifungselemente entworfen und gezielt eingesetzte worden.