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Anfrage

Engineering

Berechnung und Konstruktion

Ein Spezialistenteam, das Produkte und Prozesse rechnerisch absichert, bevor gebaut wird.

  • FEM-Analyse (Finite-Elemente-Methode)
  • CFD-Strömungs­simulationen
  • Kundenspezifische Konstruktionen
  • CAD Kundenaufträge
  • Schadens­analysen

01Leistungen

Konstruktion, Berechnung und Simulation

Kundenspezifische LösungenKonstruktion

Wir entwickeln und konstruieren kundenspezifische Lösungen und setzen sie um. Pharmagerechte Auslegung und Dokumentation gehören dazu.

Für verfahrenstechnische AnlagenSonder­konstruktionen

Lösungen für anspruchsvolle Aufgaben und Teilfunktionen in verfahrenstechnischen Anlagen, ausgelegt auf geringen Wartungsaufwand und sichere Anwendung.

Finite-Elemente-MethodeFEM

Festigkeits­berechnungen nach aktuellen Rechenverfahren. Bruch- und Schadens­analysen gehen von der verfahrenstechnischen Funktion des Bauteils aus; die nötigen Detaildaten werden berechnet.

Numerische Strömungs­simulationCFD

Auswertung detaillierter Prozessdaten und Abläufe. Untersucht werden sowohl Bauteile als auch Prozesse.

02

Mischzeit steigt mit der Viskosität.

Sieben Simulationen mit einem BMA 1200 bei 287 U/min in einem Behälter mit Klöpper­boden, 1,5 m Durchmesser und 1,5 m Höhe (2,45 m³), gerechnet auf einem Netz von 5,6 Millionen Zellen. Bis rund 1000 mPa·s wird der ganze Behälter durchmischt — darüber bleibt der obere Bereich stehen.

Mischzeit des BMA 1200 nach dynamischer Viskosität
1 mPa·swie Wasser · Re 300 000 15 s
10 mPa·sRe 30 000 20 s
100 mPa·sRe 3000 34 s
1000 mPa·sRe 300 55 s
2000 mPa·sRe 150 nach 95 s nicht vollständig gemischt

Leistung

Die Newton-Zahl des BMA lag in der Simulation tiefer, als das Auslegungsprogramm annimmt: Das Rührwerk braucht weniger Leistung, als die Auslegung vorsieht.

03

150 m³ Lebensmitteltank: zwei Rührwerke im Vergleich.

Ein BMA bei 260 U/min gegen ein schnell laufendes Propeller­rührwerk bei 409 U/min, transient über 1500 Sekunden gerechnet, mit Partikelstudie.

  • Behälter 3,85 m Durchmesser, 13,15 m Füllhöhe, Klöpper­boden nach DIN28011
  • BMA: gleichmässigeres Geschwindigkeitsfeld, Strömung vom Boden bis nach oben
  • Partikel mit BMA kräftig bewegt am Boden und gleichmässig verteilt im oberen Zweidrittel
  • Propeller­rührwerk: schneller homogen, aber weniger Wirkung im unteren Bereich
  • Beide mischen vollständig — welches passt, entscheidet die Aufgabe

04

Scale-up von 20 auf 2500 Liter.

Eine Zellkulturlinie in vier Reaktor­grössen mit zweistufigem Rührsystem, hochskaliert bei gleichem Leistungseintrag pro Volumen von 100 W/m³: So erfahren die Zellen in jeder Grösse vergleichbare Sauerstoffversorgung und mechanische Belastung. Zum Vergleich die Drehzahl bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit von 1,5 m/s.

ReaktorLDrehzahl bei gleichem P/V1/minDrehzahl bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit1/min
20155239
100113143
5007883
25005549

05

FEM Dehnung im O-Ring.

Maximale Hauptdehnung im O-Ring der bio-plus® Steril­verbindung und einer Norm­verbindung nach DIN11864, gerechnet bei 20 °C und bei 140 °C. Je tiefer der Spitzenwert, desto mehr Reserve hat die Dichtung.

bio-plus® — 20 °C · Spitzenwert 19 %

20 °C · Spitzenwert 19 %bio-plus®

Axialweg 2,00 mm. Die Dehnung verteilt sich gleichmässig über den Querschnitt.

DIN 11864 — 20 °C · Spitzenwert 39 %

20 °C · Spitzenwert 39 %DIN11864

Axialweg 3,00 mm. Gut doppelt so hoch, gestaut an der Einspannung.

bio-plus® — 140 °C · Spitzenwert 35 %

140 °C · Spitzenwert 35 %bio-plus®

Axialweg 2,00 mm. Auch warm bleibt die Belastung über den Querschnitt verteilt.

DIN 11864 — 140 °C · Spitzenwert 73 %

140 °C · Spitzenwert 73 %DIN11864

Axialweg 3,00 mm. Die Spitze wächst mit der Temperatur überproportional.

06

Eigenfrequenzen Resonanz ausschliessen.

Ein Stahltank mit aufgebautem Schaum­abscheider: die ersten sechs Eigenformen des leeren Behälters, damit keine Drehzahl im Betrieb eine Resonanz anregt.

Werkstoff
Aussenmantel A516 Grade 70, 36 und 40 mm; Innenauskleidung 316L, 4 mm; sprenggeplattiert
Modell
3D, vier fest verankerte Füsse, 325 221 Elemente
1. und 2. Eigenform
15,26 Hz — entspricht 916 U/min
3. und 4. Eigenform
20,43 und 20,51 Hz — 1226 und 1231 U/min
5. und 6. Eigenform
22,71 Hz — 1363 U/min
Gegenprobe
Mit zusätzlichen Stützen und Öffnungen nur geringe Abweichung — das vereinfachte Modell trägt.

07

Aus der Entwicklung in die Produkte.

Berechnungen, die heute in Serien­produkten stecken.

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