Numerisch gestützte Entwicklung von Geräten und Verfahren des Spezialtiefbaus: Fid-Bau Portal

Numerisch gestützte Entwicklung von Geräten und Verfahren des Spezialtiefbaus

Grabe, Jürgen / Pucker, Tim

In vielen Bereichen des Ingenieurwesens werden numerische Verfahren zur Produktentwicklung eingesetzt. Vor allem im Fahrzeug- und Flugzeugbau helfen diese Verfahren bei Entwicklungen beispielsweise zur Verbesserung der Sicherheit, des Gewichts, der Lebensdauer, der Umweltverträglichkeit und der Reduzierung der Kosten. Das Potential von numerischen Verfahren zur Entwicklung von Geräten und Verfahren des Speziaitiefbaus wird dagegen vergleichsweise sehr wenig genutzt. Dabei bieten die Verfahren neben den bereits erwähnten Anwendungen auch die Möglichkeit automatische Regelungen numerisch zu entwickeln. In diesem Beitrag werden drei Beispiele zu numerisch gestützten Entwicklungsmöglichkeiten vorgestellt. Dazu werden Simulationsmöglichkeiten zum Rütteldruckverfahren, zum geregelten Einbringen von Profilen und zur Herstellung von Bohrpfählen aufgezeigt. Die vorgestellten Beispiele zeigen, dass die numerisch gestützte Entwicklung von Geräten und Verfahren des Spezialtiefbaus möglich ist. Moderne numerische Methoden wie die CEL-Methode ermöglichen die realistische Simulation von komplexen Herstellungsprozessen und die Untersuchung damit verbundener Effekte und Einflüsse auf Werkzeug und Boden. Eine Kopplung von Optimierungsverfahren mit numerischen Simulationen ermöglicht die computergestützte Entwicklung von Regelungstechniken und Herstellverfahren. Der große Vorteil der numerischen Simulationen bei derartigen Entwicklungen sind die immer gleichen Randbedingungen bei Parametervariationen. Dieses ist bei Modellversuchen nur sehr schwierig zu gewährleisten und bei in-situ Versuchen nahezu unmöglich. Numerische Simulationen bieten zahlreiche Einsatzmöglichkeiten bei der ersten Konzeptionierung bis zur Entwicklung von Prototypen und stellen, in Kombination mit wenigen Versuchsreihen zur Validierung der numerischen Modelle, ein umfangreiches und leistungsstarkes Werkzeug dar.