Warum sollte man Schwermaschinen und Bergbauanlagen simulieren?
Großanlagen und deren Bauwerke sind Einzelstücke. Prototypen und Versuche gestalten sich extrem ressourcenintensiv, weshalb die Anlagen auf Anhieb funktionieren müssen. Mithilfe von Simulationen kann vorab ein digitaler Zwilling erzeugt werden, bei dem eine Vielzahl von Parametern (Geometrien, Betriebszustände, Formationen etc.) getestet werden können. Hierdurch ist es möglich signifikant Ressourcen, Kosten und Zeit einzusparen, um eine möglichst effiziente Entwicklung und somit Steigerung der Wirtschaftlichkeit zu erreichen.
In dem gezeigten Beispiel ist eine Tunnelvortriebsmaschine (TVM) dargestellt. Diese fährt durch eine geologische Mischformation, aus unterschiedlichen Materialien, die vollständig in der Simulation berücksichtigt sind.
Hydraulische Zylinder pressen den Schneidkopf gegen das Gestein. Durch die Rotation des Bohrkopfs und den Anpressdruck der Cutter/Schneidrollen wird das Gestein gebrochen. In der zweiten Videosequenz sind die Partikel ohne Zusammenhalt rot eingefärbt. Die Cutter rotieren aufgrund ihrer Abwälzbewegung auf dem Gestein, wobei die Vorspannung der Lager berücksichtigt wird. Das abgetragene Material fällt durch die Öffnungen der Räumer hinter den Bohrkopf, wodurch der weitere Abtransport durch eine Förderschnecke und ein Fließband gewährleistet ist.
Aus dieser Simulation können die Belastungen (Kräfte und Momente) als Randbedingungen für nachfolgende Festigkeitsanalysen (FEM) genutzt werden. Somit kann im Vorfeld eine präzise Aussage über das Anlagenverhalten inkl. des Bohrkopfs, der Schneidrollen und weitere Komponenten getroffen werden.
Simulationen von Slurry-Maschinen, in denen die Ortsbrust teilweise oder vollständig unter Wasser ist, ermöglichen darüber hinaus die Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebszustände.