CADFEM: Simulation von Steckverbindern

Die Produktqualität von Steckverbindern hat einen strategischen Stellenwert bezüglich der zuverlässigen Nutzung von Maschinen und Geräten im industriellen und persönlichen Umfeld. Dabei kann es sowohl um die Übertragung von hohen Energien wie bei Batterien, Generatoren und Motoren gehen als auch um die Übertragung von Daten und Signalen, beispielsweise innerhalb der Steuerungstechnik oder der Informationstechnologien. Für all diese Anwendungsbereiche stehen vielfältige Softwarelösungen bereit, um mit Hilfe von numerischen Simulationen die Konstruktionen zu analysieren und zu optimieren.

Ein Beispiel dafür ist die Optimierung der Stromtragfähigkeit von Hochstrom-Steckverbindern durch FEM-Simulation mit ANSYS. Solche Steckverbinder müssen eine Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen in Bezug auf ihre elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften erfüllen. Ebenso sind bei der Entwicklung auch technologische Faktoren wie die Oberflächenbeschaffenheit und die zu verwendenden Fertigungsprozesse zu berücksichtigen.

Elektrisch-thermisch-mechanische Simulation

Dabei kann auf Grundlage einer statistischen Versuchsplanung mit einer gekoppelten elektrisch-thermisch-mechanischen Simulation das grundsätzliche Verständnis für die Zusammenhänge zwischen Konstruktionsparametern und den physikalischen Eigenschaften der Produktentwicklung verbessert werden. Darüber hinaus lässt sich durch die Einbeziehung von Streuungen und Toleranzen die Zuverlässigkeit bewerten, damit bereits in einer frühen Entwicklungsphase eine hohe Ausfallsicherheit garantiert werden kann.

Hochfrequenz-Anwendungen

Für die Entwicklung von Steckverbindern im Bereich der Hochfrequenz-Anwendungen erhöhen sich die Herausforderungen mit steigenden Datenübertragungsraten. Zum einen muss die Signalintegrität gewährleistet sein, sodass Reflexionen und Übersprechen vermieden werden. Zum anderen erhalten mit zunehmenden Frequenzen auch die Abstrahlung und weitere EMV-Aspekte (Elektro-Magnetische-Verträglichkeit) einen hohen Stellenwert. Solche räumlichen Fragestellungen werden mit der elektromagnetischen Simulationssoftware ANSYS^® HFSS™ untersucht, um die Steckverbinder hochfrequenz-
technisch zu optimieren.

Weitere Informationen zur numerischen Simulation für die Auslegung von Steckverbindern erhalten Sie in den Webinaren von CADFEM (www.cadfem.de/stecker-design und www.cadfem.de/stecker-hf). Außerdem ist CADFEM vom 30. Juni bis 2. Juli mit zwei Referenten auf dem 8. Anwenderkongresses Steckverbinder 2014 (www.steckverbinder-
kongress.de) der Zeitschrift Elektronik Praxis vertreten, und zwar mit dem Workshop „Hochfrequenz-Analysen von Steckverbindern“ sowie dem Vortrag „Optimierung der Stromtragfähigkeit von Hochstrom-Steckverbindern durch FEM-Simulation“.