Forschung & Entwicklung | Germany

Konstruktionssimulation

Räderwerksimulation, thermische und strukturelle Simulation

Die Forschungs- und Entwicklungsabteilungen der Bonfiglioli Gruppe planen und optimieren ihre Produkte mit modernsten Simulationstechnologien. Dadurch wird nicht nur sichergestellt, dass die erwartete Leistung und Zuverlässigkeit bereits vor dem Bau der Prototypen erreicht wird. Wir verkürzen so auch die Markteinführungszeit und garantieren unseren Kunden die besten Ergebnisse.

Jedes einzelne Getriebe, jeder Motor und jeder Wechselrichter ist das Ergebnis der Verknüpfung der Grundlagen der klassischen Mechanik, Elektromechanik und Elektronik mit den fortschrittlichsten Kalkulations- und Simulationssystemen.

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der einzelnen Bonfiglioli-Produkte stellen immer wieder neue Herausforderungen dar. Dazu zählen nicht-lineare Statik- und Dynamikprobleme wie Vibrationen oder unregelmäßige Geräusche, die während des Betriebs zwangsläufig auftreten. Für die Motorsteuerung ist deshalb häufig eine dedizierte Charakterisierung und Modellierung der elektrischen Maschine und des angestrebten Bewegungsprofils erforderlich, um die Steuerung oder Regelung zu optimieren.

Getriebe sind in allen unseren Produkten die wichtigsten Übertragungselemente. Deswegen konzentriert sich Bonfiglioli immer zuerst darauf, ihre Leistung zu maximieren und ihren Wirkungsgrad zu erhöhen.

Ein geräuscharmer Betrieb steht bei Bonfiglioli besonders im Mittelpunkt, weshalb jedes Getriebe bereits in der Planungs- und Entwicklungsphase gründlich auf seine Lärmemissionen untersucht und bewertet wird. Durch die Optimierung des Getriebezahnprofils wird die Geräuschentwicklung minimiert und der Wirkungsgrad im Betrieb verbessert.

Das technische Büro von Bonfiglioli verwendet hochmoderne Berechnungssoftware und parametrische Optimierung, um den besten Kompromiss zwischen hohem Zahnwiderstand und Geräuscharmut unter allen Betriebsbedingungen zu erreichen.

Aus diesem Grund werden die Produkte von Bonfiglioli bereits in der Entwicklungsphase optimiert, damit wir mögliche kritische Zustände rechtzeitig erkennen. Mit zielgerichteten, strukturellen Lösungen verhindern wir, dass der Maschinenbetrieb behindert wird.

Da Bonfiglioli bereits bei der Planung gleichzeitig sowohl statische als auch dynamische Aspekte berücksichtigt, sind wir in der Lage, technisch hochentwickelte Produkte anzubieten, die auf der Basis präziser Modelle zur qualitativen und quantitativen Beurteilung der Lärmemissionen einen Betrieb garantieren, der sich durch Übertragungsgleichmäßigkeit, Schwingungsfreiheit und Geräuscharmut auszeichnet.

Alle unsere Produkte werden im Entwicklungsstadium mittels Finite-Elemente-Analyse modelliert. Dadurch können die Struktureigenschaften des gesamten Systems im Detail beurteilt werden. Auf diese Weise kann bereits sehr früh eine größen- und gewichtsoptimierte Struktur geschaffen werden, die gleichzeitig Spitzenleistungen garantiert.

Bei der Produktentwicklung ist es seit jeher unser Antrieb, sämtliche Kundenwünsche zu erfüllen. Dazu gehört auch der Einsatz numerischer Methoden der Strömungsdynamik, die zunehmend vorausgesetzt werden.

Mit der Optimierung der mechanischen und elektrischen Leistung konzentriert sich Bonfiglioli auf die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit elektronischer Steuerungen. Die Entwicklung, Industrialisierung und Fertigung der Umrichter und Servoantriebe von Bonfiglioli liegt in der Hand spezieller Expertenteams, die nach strengsten internationalen und internen Standards arbeiten, die eine Zertifizierung der Betriebssicherheit vorsehen.

Ein eigenes F&E-Team für modernste digitale Kommunikation stellt sicher, dass alle wichtigen industriellen Ethernet-basierten Feldbusse an unseren Wechselrichtern und Servoantrieben verfügbar sind. Dank den neuesten Technologien, mit denen sie ausgestattet sind, erfüllen diese Produkte auch die Anforderungen der Industrie 4.0, einschließlich OPC-UA und Encryption Security.

Bonfiglioli hat viele Jahre Erfahrung nicht nur bei der Planung und Fertigung von Drehstrommotoren, bürstenlosen Permanentmagnet-Elektromotoren und Elektroantrieben für Industrieanwendungen, sondern auch im Bereich Motion Control gesammelt. Damit können wir heute bei unserer Arbeit auf die fortschrittlichsten Planungs- und Simulationstechniken zurückgreifen.

Dabei stützen wir uns auf geschlossene Simulationsprozessketten zwischen einem elektromagnetischen FEM und einem „ Lumped Parameter“-Wärmenetzwerk. Die bei bestimmten Eintrittstemperaturen vom FEM berechneten Leistungsverluste werden für die Bestimmung der Betriebstemperaturen verwendet, bis die berechneten und die spezifizierten Temperaturen übereinstimmen. Auf diese Weise kann das dynamische und thermische Verhalten sowohl bei stationären wie bei transienten Anwendungen analysiert werden.

Spezifisches Fachwissen und die Ausstattung für „Hardware-in-the-Loop“-Simulationen erlauben uns, das Verhalten selbst äußerst komplexer physikalischer Systeme und elektrischer Maschinen auf einfache Weise nachzubilden. Bevor wir eine vollständig eingebettete Hardware-/Firmwareentwicklung aktivieren, wird die elektronische Steuerungsleistung mit Hochsprachenalgorithmen eingestellt und optimiert.
Co-Engineering

Wir unterstützen die Projekte unserer Kunden von Anfang bis Ende

Wir bei Bonfiglioli glauben, dass Produkte nicht nur mit effizienten Prozessen entwickelt werden sollen, sondern auch mit Leidenschaft und der besonderen Fähigkeit, die Bedürfnisse unserer Kunden wirklich zu verstehen.

Von der Entwicklungsphase über die Prototypenfertigung bis zum Test folgt Bonfiglioli einem klaren Verfahren, das den APQP-Vorgaben entspricht.

Zunächst identifiziert unser Team die Anforderungen des Kunden. Dazu führen wir eine detaillierte Analyse auf Grundlage unseres spezifischen Know-hows in den verschiedenen Anwendungsgebieten durch.

Dank unserer vielfältigen Erfahrung mit einem breiten Spektrum an Anwendungen sind wir in der Lage, sehr schnell einen Vorschlag zu entwickeln und den erforderlichen Entwicklungsprozess präzise zu beurteilen.

Mithilfe von speziellen Berechnungstools können wir die Einsatzmöglichkeiten und die Leistung der Übertragung simulieren und somit die Entwicklungszeit verkürzen.

In der Abstimmungsphase können wir unseren Vorschlag dann entsprechend den Schlüsselfaktoren Leistung, Installation und Wartung anpassen.

Sobald der Prototyp fertig ist, wird er von Bonfiglioli unter möglichst realen Betriebsbedingungen getestet, um die Leistung, die Belastbarkeit und den Wirkungsgrad vor der Auslieferung an den Kunden noch einmal zu überprüfen.

Maßgeblich für den Erfolg bei Hochleistungs-Industriemaschinen ist die Möglichkeit, die Eigenschaften und das Bewegungssteuerungsverhalten des Wechselrichters an die Maschinenspezifikationen anzupassen, um so Produktivität, Effizienz und Zuverlässigkeit zu maximieren. Mit anderen Worten: schnelle Maschinenzyklen, optimale Energienutzung und keine unerwarteten Ausfallzeiten.

Dank dem intensiven technischen Austausch mit dem Kunden, an den sich die Modellierphase und eine Prüfphase mit kombinierten Testverfahren zur Kompatibilität auf der Ebene der Hard- und Software sowie auf der mechanischen, thermischen und elektromagnetischen Ebene anschließen, ist Bonfiglioli in der Lage, herausragende Ergebnisse zu erzielen, die durch die KPIs der Maschine des Kunden klar messbar sind.

Unsere Techniker stehen den Kunden auch nach der Installation und Inbetriebnahme der Produkte von Bonfiglioli zur Seite und unterstützen sie während des Maschinenbetriebs bei der Datenerfassung und Produktleistungs-Folgekontrollen.
Testzentren, Prozess

Die Testzentren bei Bonfiglioli

Die Testlabore von Bonfiglioli entwickeln, zertifizieren und begleiten die Produktion der Lösungen, die in unseren Werken auf der ganzen Welt entwickelt und hergestellt werden.
Unsere Spezialisten sind echte Partner für die F&E-, Technik- und Qualitätsabteilungen. Sie helfen, jedes Bonfiglioli-Produkt von der kleinsten kritischen Komponente bis zur Gesamtlösung zu validieren. Die Testzentren führen regelmäßig zusätzliche Tests durch, um die Lebensdauer der Getriebe zu gewährleisten und die in der offiziellen Zulassungsphase erklärten Spezifikationen zu bestätigen.

Welche Technologien setzen wir dafür ein?

Unsere diversen Testlabore verfügen über ein breites Spektrum an Geräten und haben umfassende Erfahrung bei der Durchführung von elektrischen, mechanischen, klimatischen und funktionalen Nieder- und Mittelspannungs-, Steuerungs-, Sicherheits- und Messungsprüfungen. Sie simulieren präzise die Anwendungen und Szenarien, in denen unsere Getriebe, Hydraulikmotoren, Elektromotoren, Umrichter und sonstigen Bauteile eingesetzt werden.

Bei Bonfiglioli haben wir Prüfstände für alle Größen, Leistungen und Drehzahlen. Damit sind wir in der Lage unter kontrollierten Umweltbedingungen überwachte Tests zur Messung von Temperatur, Vibration und Schall durchzuführen.

Unsere Prüfstände für Elektromotoren entsprechen internationalen Standards für die Produktzertifizierung. Dabei können wir die Systembetriebsparameter in Leistungsversuchen und Dauerbelastungstests kontrollieren.
Für Bauteilprüfungen stehen uns eine Reihe von Laborinstrumenten zum Analysieren von Schmierstoffen, Lagern und Dichtungen zur Verfügung.
Für Umrichter und Servoantriebe testen wir auf unseren eigenen Motor-/Antriebs-Prüfständen, mit denen wir Leistungs- und Belastungsprüfungen durchführen. Zusätzlich verfügen wir über Einrichtungen für Umweltprüfungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Vibrationen) und für ein breites Spektrum an elektrischen Prüfungen und Messungen, einschließlich Tests für elektrische Sicherheit und elektromagnetische Störfestigkeit/Störaussendungen.

Metall-Labor

Unsere Metallurgielabore prüfen die Eignung chemischer Zusammensetzungen für Projekt-Werkstoffe sowie Oberflächenwärmebehandlungen und metallographische Struktur. Diese Tests werden zur kontinuierlichen Sicherstellung der Produktionskonformität und zur Schadensanalyse in der Entwicklungsphase und bei Kundendienstleistungen durchgeführt.
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