Schwingungen und Lärm von Maschinen – Simulationsgestützte Entwicklung und Troubleshooting

Schwingungen faszinieren uns – deswegen beschäftigen wir uns tagtäglich damit. Wir kennen aber auch ihre „dunkle“ Seite: Für Hersteller und Betreiber von Maschinen können sie Ärger und Kosten in Form von Produktivitäts- und Qualitätseinbußen, einer Beeinträchtigung der Lebensdauer (Ermüdung), Schäden und teuren Ausfällen bedeuten. Treten sie in unerwünscht hohem Maß auf, gilt es dementsprechend keine Zeit zu verlieren.

Wird bei einer Messung festgestellt, dass ein Lärm- oder Schwingungsproblem vorliegt, ist der erste Schritt nach der Bewertung die Identifikation des Verursachers („Root-Cause-Analyse“). Manche Probleme können wir mit Hilfe unserer langjährigen Erfahrung und erprobten Standardlösungen innerhalb kürzester Zeit – teils schon vor Ort –  beheben, andere wiederum erfordern kreative Lösungen – hier wird der Erfindergeist unserer Ingenieure geweckt. Beim klassischen Troubleshooting besteht der Weg zurück zum reibungslosen Betrieb Ihrer Maschine in der Regel aus mehreren Schritten, die – je nach Problem oder Fragestellung – mehr oder weniger stark ausgeprägt sind:

1.  Schwingungsmessung & Maschinendiagnose inklusive Schwingungsbewertung (z.B. nach DIN ISO 10816) und Ermittlung des Verursachers (Was verursacht die Schwingungen und wie werden sie übertragen?)
2. Erarbeitung und Bewertung von Konzepten zur Schwingungsminderung (Welche Maßnahme löst das vorliegende Problem am schnellsten, nachhaltigsten und wirtschaftlichsten?)
3.  Umsetzung der Maßnahmen inklusive Messung zur Dokumentation der Wirksamkeit

Wir unterstützen unsere Kunden weltweit und kurzfristig vom Auftreten des Schwingungsproblems bis hin zur Lösung. Kontaktieren Sie gerne unseren Experten Marcus Ries.
 

Wir haben unsere Kundinnen und Kunden gefragt: Die Reduktion unerwünschter Schwingungen ist für sie häufig der relevanteste Aspekt bei Entwicklung neuer Produkte*. Kein Wunder, denn wenn man bereits in der Planungs- und Konstruktionsphase sicherstellt, dass die Schwingungen bei der Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb beherrschbar bleiben, vermeidet man nicht nur Ärger, sondern auch Kosten infolge von Maschinenausfällen, schlechter Produktqualität, nicht zu erreichender Maschinengeschwindigkeiten oder auch zusätzlich notwendiger Minderungsmaßnahmen.

Durch virtuelle Prototypentests kann bereits in den frühen Phasen der Neu- oder Weiterentwicklung das Schwingungsverhalten optimiert werden. Mit Hilfe von Simulation erreicht man aber nicht nur eine Schwingungsoptimierung – auch eine Verbesserung der Bauteil- oder Maschinenfunktionalität, die Minderung von Maschinenlärm oder die Erhöhung des Wirkungsgrads können (Teil-)Ziele sein. Kurz gesagt: Sie können effizientere und zuverlässigere Maschinen in kürzerer Zeit entwickeln.

FE- und MKS-Berechnungen haben bei uns im Haus eine lange Tradition, seit mehr als 50 Jahren führen wir numerische Simulationen für Kunden aus den verschiedensten Bereichen durch – und zwar in allen Lebensphasen der Maschine: Von der Produktentwicklung über Herstellung, Inbetriebnahme und Betrieb bis hin zum Lebensdauerende. Dabei übernehmen wir je nach Bedarf den gesamten Prozess oder unterstützen bei Kapazitätsengpässen sowie technisch schwierigen Fragestellungen.

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Wie macht Simulation den Entwicklungsprozess effizienter? Wann sollte Simulation zum Einsatz kommen? Und wann ist es sinnvoll, sie auszulagern?

Antworten auf diese Fragen und weitere allgemeine Informationen rund um das Thema Simulation finden Sie hier.

*Für mehr als 75 Prozent „relevant“ oder „äußerst relevant“; Online-Befragung von 77 Kundinnen und Kunden aus der Branche Maschinenbau im Frühjahr 2021

Nicht alle Maschinen benötigen ein gesondertes Maschinenfundament, manchmal ist es aber unabdingbar – insbesondere bei hohen Ansprüchen bezüglich Laufruhe und Erschütterungsschutz. Denn um zu vermeiden, dass die von der Maschine ausgehenden Schwingungen in die unterstützende (Bau-)Struktur eingeleitet werden, reicht bei größeren Maschinen eine dynamische Auslegung der vorhandenen Maschinenlagerung, also der Maschinenfüße, häufig nicht aus. Betroffen davon sind insbesondere Maschinen, bei denen größere dynamische Kräfte entstehen sowie Maschinen, bei denen es auf Präzision ankommt – beispielsweise Turbinen, Verdichter, Druckmaschinen, Pressen, Hämmer, Mess- und Werkzeugmaschinen.

Das in diesen Fällen benötigte Maschinenfundament muss individuell auf die Betriebs- und Randbedingungen von Maschine und Umgebung zugeschnitten werden. Bei der Bemessung ist Fachkompetenz in der Maschinendynamik, insbesondere aber auch in der Bautechnik bzw. der Baudynamik erforderlich – zwei unserer Spezialgebiete.

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