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3D-Simulation

Fördertechnik digitalisieren und virtualisieren

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Einbeziehen des dynamischen Verhaltens in die Simulation

Üblicherweise wird bei der simulationsgestützten Konstruktion von Gurtförderanlagen das dynamische Zusammenspiel einzelner Anlagenkomponenten vernachlässigt. Mit den neu entwickelten Modellansätzen zur Kombination der Schüttgutsimulation mit dynamischem Anlagenverhalten wird dieses jedoch mitberücksichtigt. Dazu wird der gesamte Fördergurt – bestehend aus über ein spezielles Kontaktmodell miteinander verbunden Partikeln – aufgebaut.

Dieses, in Kooperation mit Becker 3D weiterentwickelte und in die Simulationssoftware implementierte Modell zur Gurtmodellierung liefert wertvolle Ergebnisse zur Gestaltung und Auslegung von Förderanlagen sowie Potenzial zur wissenschaftlichen Betrachtung von Vorgängen in derartigen Anlagen. Einer der wichtigsten Faktoren der entwickelten Simulationsmethodik ist die Kombination der Schüttgutsimulation mit dynamischem Gurtverhalten – in nur einer Simulation. Bisher konnten beide Bereiche (Schüttgut und Gurt) nur getrennt von einander betrachtet werden. Der neue Ansatz ermöglicht den Leobener Wissenschaftlern ein besseres Verständnis über komplexe Vorgänge in Gurtfördersystemen zu erhalten.

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Ein weiterer Vorteil dieser entwickelten Methode ist die hohe Effizienz: Simulationsergebnisse der virtuellen Förderanlage (virtueller Prototyp) stehen bereits nach wenigen Stunden zur Verfügung.

Neben der Durchführung von Prüfmethoden zur Ermittlung von Werkstoff und Systemparametern laufen auch Verifizierungsstudien bzw. sind in weiterer Folge Modellvalidierungen aufbauend auf den daraus gewonnenen Ergebnissen geplant, um einen erfolgreichen Einsatz der Methodik für die industrielle Anwendung zu gewährleisten. Erste Studien zur entwickelten Simulationsmethodik lieferten bereits vielversprechende Ergebnisse und zeigten komplexe Verhaltensmuster, wie sie in der Realität zu erwarten sind – und welche weder analytisch noch mit bisherigen numerischen Methoden in dieser Form berechenbar wären.

Die Digitalisierung der Fördertechnik durch die virtuelle Abbildung und Simulation ganzheitlicher Anlagen stellt ein enormes Potenzial für die Zukunft dar. „Es ist uns weltweit keine vergleichbare Forschungsarbeit bekannt, wie jene, die gerade am Lehrstuhl für Bergbaukunde durchgeführt wird“, unterstreicht Univ.-Prof. Dr. Nikolaus Sifferlinger die Wichtigkeit des Projektes.

Am österreichischen Lehrstuhl findet das neu entwickelte Verfahren bereits unterstützend im Designprozess Anwendung und liefert Informationen zur Gestaltung von Sondergurtförderanlagen. Dabei ermöglicht es neben einer Anlagenverbesserung durch Aufzeigen und Nutzen von Optimierungspotenzial vor allem eine frühzeitige Erkennung und Vermeidung kostenintensiver Konstruktionsfehler.

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Was verbirgt sich hinter der Software Three Particle?

Three Particle ist eine All-in-one 3D-Simulationsplattform für granulare Medien. Damit lassen sich multiphysikalische Systeme mit komplexen Partikelformen unter Berücksichtigung von Mehrkörperdynamik (MKS), Strukturmechanik (FEM) und Flüssigkeiten (CFD) simulieren – ohne Kopplung zu externen Paketen. Dabei erleichtert die einfache und intuitive Bedienung über eine neuartige Benutzeroberfläche den Simulationsalltag nachhaltig. Die Diskrete Elemente Methode (DEM)-Software wurde speziell an die hohen Ansprüche in der schnelllebigen Entwicklung neuer Anlagen und Prozesse angepasst, um genaueste Ergebnisse in kürzester Zeit zu erhalten. Durch den Einsatz neuester Technologien vereint die 3D-Simulationssoftware alles für die virtuelle Entwicklung in einem Softwareprodukt, ohne hohe Kosten für Prototypen zu verursachen. Dabei lässt sich die Software in den verschiedensten Branchen einsetzen, sei es um Anlagen in der Fördertechnik zu optimieren, den Verschleiß von Maschinen zu reduzieren oder in der Pharmaindustrie Tablettenbeschichtungen zu analysieren.

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