COMSOL Day Essen
Entdecken Sie die Möglichkeiten der multiphysikalischen Modellierung
Wir laden Sie herzlich ein, persönlich am COMSOL Day Essen teilzunehmen, um zu erfahren, wie Modellierung und Simulation in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden können.
Gastredner führender Unternehmen werden praktische Beispiele für die Multiphysik-Modellierung in Forschung, Entwicklung und Produktdesign vorstellen. In den von COMSOL geleiteten Vorträgen werden die Modellierungsmöglichkeiten in COMSOL Multiphysics® für Strukturmechanik, Elektromagnetik, CFD und Chemie- und Elektrochemie sowie gekoppelte multiphysikalische Phänomene wie Fluid-Struktur-Interaktion und elektromagnetische Erwärmung demonstriert.
Diese kostenlose eintägige Veranstaltung umfasst Live-Demonstrationen, Fragerunden und zahlreiche Möglichkeiten, sich mit COMSOL-Ingenieuren und anderen Simulationsexperten auszutauschen.
Zeitplan
Lernen Sie den grundlegenden Arbeitsablauf von COMSOL Multiphysics®. Diese einleitende Demonstration zeigt Ihnen alle wichtigen Schritte der Modellierung, einschließlich der Erstellung der Geometrie, der Einrichtung der Physik, der Vernetzung, der Lösung und der Nachbearbeitung.
Yalçın Kaymak, VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH
In diesem Keynote-Vortrag wird Yalçın Kaymak ein COMSOL-Modell vorstellen, das entwickelt wurde, um die Reduktion von Eisenerz im Hochofen unter verschiedenen Betriebsbedingungen und Beschickungsprogrammen zu simulieren. Dieses Modell umfasst den Wärmeaustausch zwischen Gas und Möller, Reaktionswärmequellen, den Stofftransport von festen zu gasförmigen Stoffen, kompressible nicht-isotherme poröse Strömungen, den Transport von sieben festen und fünf gasförmigen Stoffen, die Verteilung von Koks und Erz sowie die Beschickungsschichtstrukturen in der Berechnung. Die Kinetik der Schrumpfkernreaktion wurde durch Laborversuche kalibriert. Die Einflüsse verschiedener Parameter auf die Prozessempfindlichkeit werden ebenfalls untersucht und vorgestellt.
Dieser Vortrag wird auf Englisch gehalten.
Javad Kadkhodapour, ANDRITZ Metals Germany GmbH
Die Wärmebehandlung von Eisenbahnrädern ist einer der kritischsten – und am wenigsten fehlertoleranten – Schritte in der Radherstellung. Geringfügige Abweichungen bei Temperatur, Kühlintensität oder Zeitablauf können zu Härteunterschieden, Restspannungen oder der Nichteinhaltung anspruchsvoller Normen führen. Traditionell stützte sich die Auswahl und Validierung dieser Parameter stark auf Versuche, Erfahrung und kostspielige Tests im Originalmaßstab.
In diesem Keynote-Vortrag stellt Javad Kadkhodapour von ANDRITZ ein neues Simulationswerkzeug vor, das speziell für die Wärmebehandlung von Eisenbahnrädern entwickelt wurde. Das Werkzeug kombiniert validierte thermische Modelle mit metallurgischem Wissen, um die Temperaturentwicklung im gesamten Rad während des Erhitzens, Abschreckens und Anlassens vorherzusagen. Noch wichtiger ist, dass es die Prozessparameter direkt mit qualitätsrelevanten Ergebnissen verknüpft. Der Schwerpunkt liegt nicht auf dem Ersatz von Tests, sondern auf der Verringerung von Unsicherheiten – zur Unterstützung der Prozessgestaltung, zur Verbesserung der Kommunikation zwischen Ingenieur- und Qualitätsteams und zur Ermöglichung einer schnelleren und sichereren Entscheidungsfindung. Das Simulationswerkzeug ist Teil einer umfassenderen Wissensinfrastruktur, die Radherstellern hilft, eine stabile, zertifizierte Qualität für verschiedene Anwendungen und Märkte zu erreichen.
Dr. Axel Rothstein, Leopold KOSTAL GmbH & Co. KG
Bei KOSTAL entwickelt sich die Simulation zunehmend von einem Spezialwerkzeug zu einer strategischen Entwicklungsdisziplin. In diesem Keynote-Vortrag gibt Dr. Axel Rothstein Einblicke, wie die Simulation gezielt erweitert wird, um neue physikalische Fragestellungen abzudecken, zusätzliche Anwendergruppen zu stärken und gleichzeitig komplexere Modelle effizient zu berechnen.
Anhand ausgewählter Beispiele aus der Automobilelektronik – darunter Leistungselektronik, Sensortechnik und Thermomanagement – wird er zeigen, wie die multiphysikalische Simulation zur Validierung und Beschleunigung der Produktentwicklung beiträgt.
Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf organisatorischen und technologischen Hebeln: Skalierungsmethoden innerhalb des Unternehmens, strukturierte Einführung neuer Simulationsansätze und der Einsatz moderner Hardware- und Cloud-Ressourcen.
Die Keynote skizziert somit einen möglichen Weg, wie die Simulation langfristig als unternehmensweite Kompetenz gestärkt werden kann.
COMSOL Multiphysics® Version 6.4 beinhaltet eine Reihe wichtiger Updates für Strömungs- und Wärmetransportsimulationen. Im CFD Module führt die verbesserte Turbulenzmodellierung eine skalierungsadaptive Simulation (SAS) für das Turbulenzmodell Shear Stress Transport (SST) ein, die genaue zeitabhängige Strömungsvorhersagen liefert. Darüber hinaus enthält diese Version ein Elliptic-Blending-R-ε-Turbulenzmodell für eine verbesserte Wandnähegenauigkeit sowie Unterstützung für reaktive Strömungen mit Large-Eddy-Simulation (LES), die Mischprozesse, Wärmetransport und chemische Reaktionen koppelt.
Das Mixer Module bietet ein Feature Rotating Frame als effiziente Alternative zu vollständigen Setups von rotierenden Gebieten sowie algebraische Turbulenzmodelle für Strömungen mit hoher Mach-Zahl in rotierenden Maschinen. Das Polymer Flow Module führt die Prozessmodellierung für Aushärtungsprozesse sowohl in Fluiden als auch in Feststoffen ein. Die in vielen Add-On-Modulen enthaltenen Funktionen für poröse Medien unterstützen nun periodische Bedingungen zwischen Rändern und Drucksprüngen über Grenzflächen zwischen freien und porösen Gebieten hinweg und verbessern so die Modellierung von Subsystemen und repräsentativen Volumenelementen.
Das Heat Transfer Module bietet nun Unterstützung für die Refraktion beim Wärmetransport und eine verbesserte Modellierung der Wärmestrahlung in semitransparenten Medien. Das Metal Processing Module umfasst nun Funktionen für das Induktionshärten von Stahl und neue Werkzeuge für die Modellierung der Austenitisierung von Stahlphasen.
Nehmen Sie an dieser Session teil, um mehr über die Updates in COMSOL Multiphysics® Version 6.4 zu erfahren.
COMSOL Multiphysics® Version 6.4 umfasst eine Reihe wichtiger Updates für chemische und elektrochemische Simulationen. Mithilfe von Leistungsverlustvariablen lässt sich nun leicht der Betrag der Gesamtleistungsverluste in einer Batteriezelle bewerten und die Verluste einzelner Komponenten wie Separator, Elektrode und Stromleiter vergleichen, um die Effizienz zu beurteilen und dominante Verlustmechanismen (Ohmsche, Aktivierungs- und Konzentrationsüberspannungsverluste) zu identifizieren. Ein neues Feature ermöglicht die Definition beliebiger Lade-Entlade-Zyklen, wodurch realistische Betriebsabläufe simuliert und detailliertere Analysen der Leistung unter praktischen Bedingungen durchgeführt werden können.
Für die chemische Reaktionstechnik bietet Version 6.4 eine beispiellose Genauigkeit bei der Modellierung turbulenter Systeme mit reaktiver Strömung für Large-Eddy-Simulationen (LES). Für Anwendungen wie die pharmazeutische Herstellung und die Verarbeitung fortschrittlicher Materialien ermöglicht die neue Unterstützung für Partikelaggregation und -zerfall eine genaue Modellierung des Wachstums, der Morphologie und des Zerfalls von Partikeln. Diese Funktionalität ermöglicht eine realistische Simulation der sich entwickelnden Partikelgrößenverteilungen in Kristallisations-, Fällungs- und Granulationsprozessen. Darüber hinaus ermöglicht ein neues Feature für Reaktoren mit beweglichem Bett die Modellierung heterogener Reaktoren, in denen die feste Phase kontinuierlich verbraucht und wieder aufgefüllt wird.
In dieser Session werden wir uns diese Updates genauer ansehen.
Laurenz Bäsecke, Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle
In diesem Keynote-Vortrag wird Laurenz Bäsecke demonstrieren, wie die Software COMSOL Multiphysics® zur Unterstützung der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden kann. Durch die Kombination von experimentellen Labordaten mit physikbasierten Skalierungsansätzen wird das komplexe elektrochemische Verhalten von Lithium-Ionen-Zellen in Simulationsmodellen erfasst.
Mit dieser Methodik werden elektrochemische Batteriemodelle in COMSOL Multiphysics® entwickelt und validiert und anschließend um thermische und mechanische Effekte erweitert. Mithilfe von Sensitivitätsanalysen wird der Einfluss geometrischer und materialbezogener Variationen auf wichtige Zelleigenschaften wie Kapazität, Innenwiderstand, Ladungsverteilung und Temperaturentwicklung bewertet.
Die vorgestellten Simulationsabläufe bieten wertvolle Einblicke in die internen Prozesse von Lithium-Ionen-Zellen und ermöglichen fundierte Designentscheidungen in frühen Phasen der Batterieentwicklung.
Maxim Sander, LOI Thermprocess GmbH
In diesem Keynote-Vortrag präsentiert Maxim Sander eine Studie, die untersucht, wie sich ein Coilband beim Abkühlen von 800 °C auf 80 °C thermisch verformt. Es werden verschiedene Temperaturänderungsraten und Glättungsparameter für die Temperaturkurve analysiert. Die Simulationen zeigen, dass steile Temperaturgradienten zu hohen thermischen Spannungen entlang der Coillänge führen und das Risiko von Faltenbildung erhöhen. Glattere Temperaturprofile hingegen reduzieren Spannungsmaxima und verbessern die strukturelle Stabilität des Bandes. Die Ergebnisse liefern wichtige Informationen für die Optimierung von Kühlprozessen, um Verformungen und Instabilitäten im Coil zu vermeiden.
COMSOL Multiphysics® Version 6.4 bietet wesentliche Verbesserungen für die elektromagnetische Modellierung. Im AC/DC Module werden nun Induktionsrandbedingungen für die Zeitbereichsmodellierung unterstützt, und für dünne Strukturen kann eine magnetomechanische Analyse durchgeführt werden. Das RF Module und das Wave Optics Module bieten neue Funktionen für die Analyse der Fernfeldstrahlung in Gegenwart eines Substrats.
Das Ray Optics Module enthält neue Streuungsoptionen für Wechselwirkungen zwischen Licht und Gewebe, feuchte Umgebungen und andere Szenarien mit Mehrfachstreuungsdynamik. Ein erweitertes Set von Materialeigenschaften für Gläser bietet alle Parameter, die für die Durchführung einer strukturell-thermisch-optischen Leistungsanalyse (STOP-Analyse) erforderlich sind.
Im Bereich der Simulation auf Geräteebene umfasst das Semiconductor Module neue Funktionen zur Modellierung ferroelektrischer und piezoelektrischer Halbleiter sowie eine vereinfachte multiphysikalische Modellierung neuartiger Halbleiterarchitekturen wie Memristoren.
Das Electric Discharge Module bietet verbesserte Stabilität und Recheneffizienz für elektrische Entladungen, einschließlich Schaltlichtbogensimulationen.
Nehmen Sie an dieser Session teil, um mehr über die Updates in COMSOL Multiphysics® Version 6.4 zu erfahren.
COMSOL Multiphysics® Version 6.4 bietet wesentliche Verbesserungen für Strukturmechanik- und Akustiksimulationen. Im Structural Mechanics Module ermöglichen neue explizite Dynamikfunktionen für Festkörper und Fachwerke die Simulation schneller, transienter und hochgradig nichtlinearer Ereignisse wie Stöße, Wellenausbreitung und Metallumformung. Um die Einrichtung von Modellen mit vielen potenziellen Kontaktinteraktionen zu vereinfachen, wurde ein neuer automatisierter Ansatz zur Kontaktmodellierung eingeführt, der Kontaktbedingungen zwischen mehreren Objekten ohne manuelle Spezifikation erstellt. Das Nonlinear Structural Materials Module bietet nun Unterstützung für nichtlineare Materialmodelle und Phasenfeld-Schadensmodellierung für explizite Dynamik sowie eine schnellere Hencky-Dehnungszerlegung für inelastische Dehnungsberechnungen.
Im Composite Materials Module unterstützt die verbesserte Modellierung für geschichtete Schalen Faserverbundwerkstoffe mit variablen Winkeln, erweiterte Formulierungen für Versagenskriterien und eine bessere Kopplung zwischen geschichteten Schalen und massiven Strukturen. Das Rotordynamics Module bietet ein neues Feature Rotating Frame für massive Rotoren, erweiterte Funktionen für dynamische Koeffizienten für Lageranalysen und eine Option für die Modenverfolgung in Eigenfrequenzstudien, die zur Erstellung von Campbell-Diagrammen verwendet werden. Das Multibody Dynamics Module bietet ein neues Modellierungswerkzeug für die einfachere Behandlung mechanischer Verbindungen.
Das Acoustics Module bietet nun Multi-GPU-Unterstützung für zeitabhängige Druckakustik, CGNS-Strömungsdatenimport für die Aeroakustikmodellierung, ein neues Feature Poroacoustics für transiente und zeitabhängige Druckakustik sowie eine spezielle periodische Port-Randbedingung für die automatisierte Behandlung von Beugungsordnungen.
Nehmen Sie an dieser Session teil, um mehr über die Updates in COMSOL Multiphysics® Version 6.4 zu erfahren.
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COMSOL Day Details
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Keynote-Referenten
Yalçın Kaymak promovierte 2008 an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Seitdem ist er am VDEh-Betriebsforschungsinstitut in Düsseldorf tätig, wo er als Simulationsexperte im Bereich Prozessoptimierung in der Abteilung Eisen- und Stahlherstellung arbeitet. Er verwendet die Software COMSOL Multiphysics® zur Modellierung einer Vielzahl von Prozessen, wie z. B. dem Hochofenreduktionsprozess, dem Hochofenabstichprozess, dem Stranggussprozess, dem Wärmebehandlungsprozess, der thermischen Spannungsanalyse, dem Sinterprozess und Sinterkühlern sowie inversen Wärmetransportproblemen.
Dr. Javad Kadkhodapour ist Produktmanager für Werkstofftechnik im Bereich Öfen bei ANDRITZ Metals Germany. Er verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Materialversagensanalyse, die er während seiner Zeit an der Universität Stuttgart und bei Shimadzu Europe GmbH gesammelt hat.
Seine Fachkompetenz vereint experimentelle Analysen mit fortschrittlichen Simulationsmethoden. Er nutzt Simulationen zur Vorhersage von Materialeigenschaften und zur Analyse von Fehlern in Wärmebehandlungsprozessen und entwickelt optimierte Wärmebehandlungsrezepte für Materialien und Komponenten. Dr. Kadkhodapours Arbeit konzentriert sich auf Anwendungen in der Eisenbahn- und petrochemischen Industrie.
Dr. Axel Rothstein ist Teamleiter in der Abteilung Virtuelle Entwicklung bei der Leopold KOSTAL GmbH & Co. KG, wo er für das Team Elektronik, Elektromagnetik, System- und Thermosimulationen verantwortlich ist. Er ist seit 2019 im Unternehmen tätig und übernahm 2022 die Teamleitung.
Er studierte Elektrotechnik und Informationstechnik mit Schwerpunkt Leistungselektronik an der Ruhr-Universität Bochum und promovierte am Lehrstuhl für Energie- und Systemtechnik.
Zusammen mit seinem Team fungiert er als zentraler Simulationsdienstleister für verschiedene Geschäftsbereiche der KOSTAL-Gruppe, insbesondere im Bereich Onboard-Ladegeräte und Automobilsteuerungselemente. Neben der Durchführung multiphysikalischer Analysen liegt sein Schwerpunkt auf der Identifizierung, Entwicklung und unternehmensweiten Einführung neuer Simulationsmethoden.
Laurenz Bäsecke hat Wirtschaftsingenieurwesen und Maschinenbau mit Schwerpunkt Produktentwicklung an der Universität Paderborn studiert . Nach verschiedenen Praktika und Abschlussarbeiten in der Industrie arbeitet er seit 2022 als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Gruppe Zelldesign der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle. Bei Fraunhofer analysiert er das elektrochemische, thermische und mechanische Verhalten von Lithium-Ionen-Zellen mithilfe von Simulationen. Auf Grundlage dieser Simulation können fundierte Designentscheidungen getroffen werden, um die Leistung und den Produktionsprozess von Lithium-Ionen-Zellen zu verbessern.
Dr. Franziska Hagemann studierte Verfahrenstechnik an der RWTH Aachen und entdeckte früh ihre Begeisterung für Strömungen, Materialien und Simulationen. Für ihre Promotion arbeitete sie mit Sartorius Stedim Biotech zusammen und beschäftigte sich intensiv mit Stofftransportprozessen in biopharmazeutischen Membranadsorbern und deren Strömungseigenschaften.
Nach Abschluss ihrer Promotion an der RWTH Aachen arbeitete sie als Postdoc am DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien. Dort forschte sie an Vollblutkontaktoren und entwickelte Simulationen zur Untersuchung der komplexen Strömungen in solchen Systemen.
Heute ist sie als Modellierungsmanagerin bei Henkel Adhesive Technology tätig, wo sie für die Simulation nicht-newtonscher, hochviskoser Materialien wie Klebstoffe und Wärmeleitmaterialien verantwortlich ist. Sie entwickelt Modelle, die dabei helfen, das Fließ- und Mischverhalten verschiedener Formulierungen vorherzusagen. Dabei nutzt sie verschiedene numerische Methoden wie Computational Fluid Dynamics (CFD) oder Smoothed-Particle Hydrodynamics (SPH) sowie verschiedene Softwaretools, um reale Prozesse virtuell abzubilden.
Maxim Sander ist Prozessingenieur mit Spezialisierung auf thermische und strömungsmechanische Systeme und verfügt über Erfahrung im Design und der Simulation technischer Systeme. Er verfügt über fundierte Kenntnisse in Strömungsmechanik, hydraulischer Analyse, CFD und normkonformem Systemdesign.
