Software: FEM - Tutorial - 3D-Baugruppe - Bauteil Gummihuelse

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Komponente "Gummihülse" (Bauteil)

Der Raum zwischen den beiden Stahlscheiben ist mit Gummi zu füllen, wodurch die "Gummihülse" als weiteres Bauteil entsteht. Die Gummihülse soll sich in Größe und Lage automatisch anpassen, wenn innerhalb der Konstruktion Maße geändert werden.

Wir beginnen bei aktivierter Baugruppen-Komponente mit dem Erstellen einer neuen Komponente "Gummihuelse":

• Innerhalb der für die Bearbeitung aktivierten leeren Komponente erstellen wir den Körper der "Gummihuelse" als Extrusion zwischen den beiden Stahlscheiben.
• Grundlage ist das Erstellen einer Skizze direkt auf der Oberseite der unteren Stahlscheibe. Dabei muss man die Fläche mit Sorgfalt wählen, um nicht aus Versehen die XY-Ebene auf der Unterseite zu erfassen:
  
• Als Profil für die Gummi-Extrusion sind in diese Skizze die Kreis-Konturen der Stahlscheibenfläche zu projizieren (Skizze > Erstellen > Projizieren/Einschließen > Projizieren mit Projektionsverknüpfung):
  
• Damit ist gewährleistet, dass eine automatische Profil-Anpassung an veränderte Scheiben-Durchmesser erfolgt.
• Nach Auswahl des Profils in der Skizze kann man über das Kontext-Menü (rechte Maustaste) direkt die Extrusion eines Volumenkörpers (blau!) veranlassen (gelb = Extrusion ergäbe nur die Hüll-Fläche des Kreiszylinders!):
  
• Innerhalb der aktiven Komponente "Gummihuelse" soll beim Extrusionsvorgang ein "Neuer Körper" erzeugt werden:
  
• Die Extrusion soll "Auf Objekt" - "Zur ausgewählten Fläche" der oberen Stahlscheibe enden. Dazu muss man mit dem Cursor die untere Kreisfläche der Stahlscheibe2 wählen..

Die Materialzuweisung zur Komponente Gummihuelse erfolgt nach dem bekannten Schema:

• Volumenkörper > Ändern > Material ermöglicht die Auswahl von "Gummi, Nitril" aus der Kunstoff-Liste der Fusion360-Materialbibliothek. Diesen Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ziehen wir mittels des Cursors auf den Körper der Gummihuelse:
  
• Das der Gummihuelse zugewiesene Material wird daraufhin zusätzlich zum Stahl in die Konstruktion aufgenommen, wo man es über das Kontext-Menü (rechte Maustaste) in seinen Eigenschaften bearbeiten kann:
  
• Der Z88-Nr.47-Gummi besitzt folgende Parameter, welche wir hier auch nutzen:
  • E-Modul = 12 N/mm²
  • Poisson Zahl=0,48
  • Expansionskoeff. therm.=2,2E-4/K
  • Streckspannung= 10 MPa (Zugfestigkeit)
  • Druckfestigkeit=110 MPa
  • Dichte=1,0 g/cm³
• Die modifizierten Felder sind farblich markiert, die Druckfestigkeit wird im Fusion-Material nicht berücksichtigt:
  
• Nach abgeschlossener Material-Änderung erfolgt eine automatische Aktualisierung der Materialeigenschaften in der "Gummihuelse".

Die Bauteil-Komponente "Gummihuelse" ist nun fertig und passt sich in der Größe automatisch an Scheiben- und Lochdurchmesser, Scheibendicke und Bauraum-Höhe an:

• Durch temporäre Änderungen der zugehörigen Maße innerhalb der Konstruktion ist die korrekte Anpassung zu testen.
• Die "Gummihuelse" sollte dabei immer in korrekter Lage und Größe generiert werden.

Die Lage der "Gummihuelse" wird dabei zwar korrekt erfasst, aber es existieren noch keine Verbindungen zu den beiden Stahlscheiben. Man kann die "Gummihuelse" z.B. noch mit dem Cursor frei verschieben. Auch hier sind also wieder starre (Gelenk-)Verbindungen zu definieren, welche dieses Bauteil an den beiden Stahlscheiben befestigt:

• Als Komponente1 (zu verschiebende Komponente) wird die neu zu "montierende" Komponente (unsere "Gummihuelse") behandelt. Der Gelenkursprung1 ist an die entsprechende Position der Gummihülse zu platzieren. Dabei muss man sowohl die Lage des Ursprungsymbols, als auch die Auswahl der gewünschten Komponente genau beachten:
  
• Die Auswahl des Gelenkursprungs für Komponente2 wird insofern unterstützt, indem die bereits gewählte "Komponente1" als Glaskörper erscheint:
  
• Eine zusätzliche Ausrichtung ist nach der Auswahl der beiden Gelenkursprünge nicht mehr erforderlich, da sich die Gummihülse bereits in der richtigen Lage befindet und beide Ursprünge deckungsgleich sind. Auch hier werden zur grafischen Unterstützung die nicht zum Gelenk gehörenden Komponenten als Glaskörper dargestellt:
  
• Nach dem Fertigstellen der starren Verbindung zwischen Gummihülse und oberer Stahlscheibe kann die Gummihülse nicht mehr verschoben werden. In Hinblick auf die Nutzung des CAD-Modells z.B. für technische Zeichnungen wäre die Baugruppe somit vollständig bestimmt.
• Da man ein CAD-Modell grundsätzlich unter dem Aspekt einer späteren Verwendung innerhalb von Simulationen aufbauen sollte, fehlt noch die starre Verbindung zwischen Gummihülse und unterer Stahlscheibe. Diese (Gelenk-)Verbindung definieren wir im Folgenden mit dem bisherigen Wissen:
  
• Beginnend mit der "Starren Gruppe" sind nun alle starren (Gelenk-)Verbindungen zwischen den Komponenten und dem Bauraum in der Konstruktion definiert. Die Definitionen erscheinen im Browser-Ordner "Gelenke" sowie als Befehlssymbole in der "Zeitleiste".
• Hinweis: Wenn man zuvor die erste Stahlscheibe mit dem "Fixieren" Befehl befestigt hat, fehlt die "Starre Gruppe" im Gelenkordner und die Zeitleiste in obiger Abbildung enthält das Pinnnadel-Symbol an der Cursorposition.

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