MESHFREE: Prozesssimulation für die Lebensmittelindustrie
Mit MESHFREE stellen das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM und das Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI ein innovatives Softwareprodukt zur gitterfreien Simulation physikalischer Prozesse bereit. MESHFREE kann vielfältige Verfahren der Lebensmitteltechnologie simulieren - seien es Formgebungs-, Homogenisierungs-, Injektions-, Knet-, Press- oder Rührprozesse. Am Stand der Fraunhofer-Gesellschaft auf der Anuga FoodTec in Köln präsentieren die Experten die Softwarelösung in Halle 4.2 E054/E058.
Befüllen eines Bierglases simuliert mit MESHFREE – besonders die Schaumbildung spielt bei diesem Prozess eine große Rolle.
Fraunhofer ITWM/www.istockphoto.com/Deklofenak
»Mit MESHFREE begegnen wir den Herausforderungen der Lebensmittelindustrie mit innovativer Simulation. Nahezu alle Prozesse und Verfahren, die in der Praxis der Branche im Fokus stehen, können mit der Softwarelösung berechnet und virtuell realisiert werden«, so Dr. Jörg Kuhnert, Experte beim Fraunhofer ITWM. »Das heißt für Unternehmen konkret, sie optimieren auf dieser Basis ihre Prozesse und sparen so häufig nicht nur Ressourcen, sondern auch Geld und Zeit«.
Universelles Modell für Flüssigkeiten und feste Stoffe
MESHFREE basiert auf einem allgemeinen Materialmodell. Diese Allgemeinheit erlaubt es, komplexes Materialverhalten abzubilden und mit der gleichen numerischen Methodik zu behandeln, unabhängig davon, ob das Medium flüssig oder fest ist. Die Angabe der Materialeigenschaften wie Viskosität oder Elastizität in Form eines Schubmoduls reicht aus, um das Verhalten des Mediums mit MESHFREE zu berechnen. Mit MESHFREE ist es möglich, Coating-, Extrusions-, Formgebungs-, Homogenisierungs-, Injektions-, Knet-, Press- oder Rührprozesse zu simulieren.
Mit MESHFREE ohne Gitter schneller zum Ergebnis
Die Software verbindet die Finite-Pointset-Methode (FPM) zur Lösung der Erhaltungsgleichungen für Masse, Impuls und Energie mit effizienten Algorithmen zur Lösung linearer Gleichungssysteme. Die Technologie basiert nicht auf den geometrischen Eigenschaften eines Rechengitters, damit entfällt das langwierige Erstellen und Aufarbeiten dieser Netze.
Der Benutzer exportiert direkt die Geometrie aus gängigen CAD-Tools und verwendet sie für die Simulation. Da MESHFREE keine Rechengitter mehr benötigt, ist die Software enorm flexibel in der Organisation der Rechenpunkte; denn es entsteht kein aufwändiges Anpassen der Netztopologie bei hochdynamischen Prozessen – wie bei Strömungen mit freien Oberflächen oder sich schnell bewegenden Geometrieelementen.
Synthese erfolgreicher Softwarepakete
Mit MESHFREE profitiert der Anwender von der langjährigen Erfahrung und Expertise der Fraunhofer-Institute ITWM und SCAI in der Simulation komplexer physikalischer Prozesse, denn die Software bündelt die Expertise beider Institute auf dem Gebiet gitterfreier Simulationsmethoden. Das Produkt ist eine Synthese aus zwei Softwarepaketen (FPM und SAMG), die schon vielen Jahren erfolgreich in vielen unterschiedlichen Industriebranchen vertrieben und kontinuierlich weiterentwickelt werden.
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