Entwicklung einer Methode für virtuelles Wassermanagement an Bauteilen mit engen Spalten

Benedikt Rabl*, Alexander Kospach, Christoph Zitz, Michael Zotz, Peter Sammer, Dirk Bäder, Florian Schels

*Corresponding author for this work

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Abstract

Wassermanagement spielt im Fahrzeugentwicklungsprozess eine wesentliche Rolle. Nicht nur im Außenraum, sondern auch im Innenraum von Fahrzeugen gibt es gerade wegen der steigenden Anzahl an elektrischen, elektronischen und mechatronischen Komponenten zusätzliche Aufgaben für Entwickler, um Funktionen abzusichern. Um die Robustheit der Fahrzeuge steigern zu können, wird beispielsweise stichprobenartig an ausgewählten Bauteilen untersucht, ob bei einem versehentlichen Verschütten eines Getränkes über ein Bedienelement durch einen Insassen Funktionsbeeinträchtigungen am Bauteil auftreten können. Solch eine Funktionsabsicherung findet traditionell am Prüfstand statt, ist kosten- und zeitintensiv und häufig dem Konstruktionsprozess nachgereiht. Virtuelles Wassermanagement kann mit Vorhandensein erster Geometrien durchgeführt werden, lässt sich parallelisieren und bedarf keiner teuren Prototypen.

Die Herausforderung bei der numerischen Umsetzung dieser Aufgabe liegt in der korrekten Abbildung der Physik hinter der Interaktion von Flüssigphase und Material des Prüflings. Das Hauptaugenmerk liegt dabei einerseits auf der Modellierung der Kontaktwinkel, welche das Haft- und Abrollverhalten der Tropfen um und an engen Spalten am Bauteil maßgeblich bestimmen, sowie andererseits auf der Modellierung der unter den vorherrschenden Maßstäben auftretenden Ko- und Adhäsionskräfte, welche das Verhalten der Tropfen in den Spalten bestimmen.

Dieser Beitrag stellt eine neuartige Methode für das gitterfreie Simulationstool MESHFREE vor, um Wassereintritt in Bauteile für verschiedenste Szenarien virtuell zu testen und zu beurteilen. Sie ermöglicht nicht nur Aussagen darüber zu treffen, ob generell mit Flüssigkeitseintritt zu rechnen ist, sondern auch, welche Wasserpfade ins Innere von Bauteilen bestehen. Dem Entwickler wird somit schon während des Konstruktionsprozesses die Möglichkeit gegeben Dichtflächen zu optimieren und Drainagen optimal zu platzieren. Darüber hinaus wird auf die Validierung der Methode sowie Herausforderungen bei der Modellierung eingegangen.
Original languageGerman
Title of host publicationConference Proceedings NAFEMS DACH Regionalkonferenz 2022
EditorsNAFEMS Deutschland, Österreich, Schweiz GmbH
Place of PublicationBamberg
ISBN (Electronic)978-1-910643-86-0
Publication statusPublished - 6 Oct 2022
EventNAFEMS DACH Regionalkonferenz 2022: Konferenz für Berechnung & Simulation im Engineering - Bamberg, virtuell, Germany
Duration: 4 Oct 20226 Oct 2022

Conference

ConferenceNAFEMS DACH Regionalkonferenz 2022
Abbreviated titleNRC 22
Country/TerritoryGermany
Cityvirtuell
Period4/10/226/10/22

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