Welche Vorteile bietet die FEM-Simulation gegenüber realen Tests?

FEM (Finite-Elemente-Methode) ist kein Ersatz für reale Tests, sondern ein mächtiges Werkzeug, um nähere Einblicke zu erhalten und das Testing schneller, effizienter und effektiver zu machen.

Prototypen können so noch besser und gezielter gebaut werden, da vorab im digitalen Zwilling zahlreiche Fragestellungen geklärt werden können. Mit FEM kann man bereits im digitalen Entwurfsstadium Schwachstellen erkennen, Materialien vergleichen oder Lastfälle durchspielen ohne aufwendige und teure Prototypen zu zerstören.

Wenn ein realer Test ein Ergebnis zeigt, ob etwas bricht, zu stark schwingt oder sich verformt, dann zeigt die FEM-Analyse das Warum hinter dem Fehler: Wo sind Spannungsspitzen? Wie verteilt sich die Belastung im Inneren? Was passiert bei Temperatur, im Laufe der Zeit, was bei Reibung?

Im Versuch lässt sich ein Zustand testen. Mit FEM können mehrere Situationen simuliert werden. Verschiedene Materialien, unterschiedliche Lastfälle, Bauteiländerungen, Fehlerfälle (z. B. Bruch, Dehnung, Kriechen).

FEM ersetzt nicht jeden Test – erlaubt es aber, gezielter, schneller und sicherer zu entwickeln.

Ein paar Beispiele:

1. Crash auf Fahrzeugrückhaltesystem: Testdauer mit Vorbereitung ca. 2 Monate, Testkosten 30.000 €; Simulationsdauer mit Modellaufbereitung und Optimierung ca. 2 Wochen; Simulationskosten 10.000 €.
2. Test eines Kunststoffbauteils für einen Druckwechselversuch: Testdauer 40 Tage; Simulationsdauer mit Modellaufbereitung und Optimierung 10 Tage.
3. Auslegung von Druckprüfkammern: Eine rechnerische Auslegung ist unumgänglich, um die immense Gefahr für Mensch und Infrastruktur abzuwenden.