Materialverarbeitung und chemische Verarbeitung

Die Prozessindustrien sind besonders anlagen- und ressourcenintensiv und bieten erhebliche Möglichkeiten für technische Verbesserungen. Solche Verbesserungen können sich direkt auf die Leistung von Produkten und Prozessen sowie die Umsatz- und Gewinnsituation der Unternehmen auswirken.

Von Anlagen und Prozessen über chemische und petrochemische Veredelungsprozesse bis hin zur Glas- und Metallherstellung nutzen Kunden die Simulationstechnologien von ANSYS, um die Gesamtkosten zu reduzieren, Energie zu sparen, Umweltschäden zu minimieren, immer striktere gesetzliche Vorgaben zu erfüllen und ihre Betriebsabläufe zu optimieren.

 

Branchen

  • Polymer Processing
  • Process Equipment
  • Water and Wastewater

Chemie und Petrochemie

In der gesamten chemischen und petrochemischen Industrie sind Sicherheit, Prozessoptimierung, Energieverbrauch, die Reduzierung der Emissionen sowie die Realisierung von Produktinnovationen die treibenden Kräfte in der technologischen Entwicklung. Die technischen Softwarelösungen und Dienstleistungen von ANSYS lassen sich in Verbindung mit Versuchen, Tests und anderen Prozess-Simulationstools einsetzen, um detaillierte und realitätsgetreue Designs und Analysen von Anlagen und Prozessen zu erhalten. 

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Glasindustrie

Die Glasherstellung ist komplex und ressourcenintensiv – und damit ideal geeignet für laufende Prozessverbesserungen mit Unterstützung durch technische Simulation. Software und Simulationstechnologien von ANSYS können Glasherstellern dabei helfen, die zahlreichen physikalischen, chemischen und thermischen Prozesse zu modellieren, die beim Herstellen und Formen von Glas auftreten. Hierdurch können Produkte, Prozesse und Kosten optimiert werden. 

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Metallindustrie

Mit der stetig steigenden weltweiten Nachfrage nach technischen Metallen nimmt auch der Druck auf die Produzenten zu. Um den Energiebedarf, die Wirtschaftlichkeit der Prozesse und andere Probleme zu adressieren, wird die technische Simulation mit Technologie von ANSYS zu einem wichtigen Instrument, damit die Metallhersteller Zeit-, Preis-, Nachhaltigkeits- und Qualitätsdruck kontrollieren können.

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Bergbau

Der Bergbau ist eine zunehmend technologiegestützte Industrie, was den Ingenieuren die Möglichkeit bietet, erhebliche Verbesserungen bei etablierten Prozessen und Anlagen vorzunehmen – und eine neue Generation von Bergbau-Möglichkeiten zu realisieren.

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Polymerverarbeitung

In den letzten Jahrzehnten sind Polymere zu einer kostengünstigen, flexiblen Lösung für zahlreiche Anwendungen in der Materialbearbeitung und in der chemischen Verarbeitung geworden. Wegen ihres geringen Gewichtes, ihrer Festigkeit und ihrer leichten Verarbeitbarkeit bei relativ niedrigen Temperaturen ist die Nachfrage nach Teilen aus Kunststoffen und Gummi trotz steigender Ölpreise und konkurrierenden Alternativen wie Metall und Glas enorm angestiegen. Gleichzeitig übt der weltweite Wettbewerb Druck auf die Gewinnmargen aus und zwingt die Hersteller zu ständigen Innovationen in den Bereichen Produktleistung und Produktionseffizienz.

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Verfahrenstechnik

Die Entwickler, Hersteller und Betreiber verfahrenstechnischer Anlagen stehen täglich vor der Herausforderung, dass sie die knapp 70.000 Produkte, welche die chemische und die verarbeitende Industrie liefert, transportieren, mischen, trennen, erwärmen, destillieren, verbrennen, Reaktionen unterziehen, lagern, verpacken und haltbarer machen müssen. Durch die Anwendung großer Mengen von Wärme und Energie zur mechanischen oder chemischen Umformung von Materialien tragen diese Industrien dazu bei, die grundlegendsten Bedürfnisse der Welt nach Nahrung, Unterkunft und Gesundheit zu erfüllen. Das Ökosystem der Industrie erzeugt außerdem Produkte, die in der Computertechnik, Telekommunikation und Biotechnologie eine wichtige Rolle spielen.

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Wasser und Abwasser

Wasser- und Abwasserbetriebe sehen sich großen Herausforderungen gegenüber, wenn sie nach technischen Lösungen suchen, um Wasser sicher und effektiv zu sammeln, abzuleiten, zu lagern, zu transportieren, zu behandeln, zu entsorgen und zu verteilen. Diese Organisationen müssen zahlreiche physikalische Analysen durchführen – unter anderem Computational Fluid Dynamics (CFD) sowie Vorhersage des hydraulischen Verhaltens und des Stoffübergangs –, um das Verhalten und die Strömung von Wasser unter den verschiedensten Bedingungen zu modellieren und zu verifizieren.

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Anwendungsbeispiele

  • Combustion Systems
  • Gas-Liquid Systems
  • Heat Generation and Heat Transfer Equipment
  • Measurement and Control
  • Mixing
  • Multiphase Systems
  • Particulate Systems
  • Pollution Control
  • Reactor Design
  • Separation, Filtration and Distillation

Verbrennungssysteme

Reaktions- und Verbrennungssysteme erzeugen Wärme, ein wichtiger Teil vieler Prozesse. Die Verbesserung der Wärmeerzeugung in Verbindung mit der zugehörigen Emissionskontrolle und Leistungsoptimierung sind ständige Herausforderungen für die Verbrennungstechniker. Die Computational Fluid Dynamics (CFD)-Lösungen von ANSYS kommen in den verschiedensten Anwendungen zum Einsatz, von Gasturbinen über Fackeln und Kohleverbrennung bis hin zur flammenlosen Verbrennung und von Low-NOx-Brennern bis zu Sauerstoff-Brennstoff-Brennkammern, Vergasungsanlagen und Biomasse-Öfen. Durch Kopplung von CFD mit strukturellen Lösungen von ANSYS können Ingenieure in einer einheitlichen Umgebung das gesamte Verbrennungssystem beurteilen, einschließlich der thermischen Beanspruchung, der Schwingungen und Materialermüdung.

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Gas-Flüssigkeitssysteme

Die Leistung und Strukturintegrität von Gas-Flüssigkeitssystemen können mit Lösungen von ANSYS wesentlich verbessert werden. Mit der Strömungsmechanik-Software von ANSYS können Ingenieure Systeme mit oder ohne Wärme- und Stoffübergang/Reaktion in zahlreichen Anwendungen modellieren, in denen Flüssigkeiten und Gase befördert oder verarbeitet werden.

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Anlagen für Wärmeerzeugung und Wärmeübertragung

Die Erzeugung und Beförderung von Wärme spielen eine wichtige Rolle in der verarbeitenden und chemischen Industrie. Ingenieure in der Chemie, der Petrochemie und der Raffinerietechnik – sowie in der Anlagentechnik – erkennen, dass sie die gesamte verfügbare Wärmeentwicklung verstehen müssen, um die Leistung ihrer Prozesse zu maximieren. Mit der aktuellen Fokussierung auf Energieeffizienz – und dem steigenden Druck, die Margen in einer schwierigen Wirtschaftssituation zu verbessern – rückt die Wärmeerzeugung und  übertragung immer mehr ins Blickfeld der prozessbasierten Industrien.

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Messen, Steuern, Regeln

Ingenieure, die sich mit Mess-, Steuer- und Regelsystemen beschäftigen – einschließlich der zugehörigen Ventile, Durchflussmesser, Sensoren, Filter und Pumpen – stehen vor besonderen Schwierigkeiten: Sie sollen höchstmögliche Genauigkeit sicherstellen, während sie es mit komplexen Systemen und multiplen physikalischen Effekten zu tun haben.

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Mischen

Fortschritte bei numerischen Verfahren erlauben die Anwendung wissenschaftlich begründeter Analysen bei der Gestaltung von Mischanlagen. Mischprozesse, früher eher unter praktischen als theoretischen Gesichtspunkten betrachtet, sind heute ein wichtiger Einzelprozess in vielen Industrien. Software von ANSYS kann als integrierte Komponente des computergestützten Engineering-Prozesses eingesetzt werden und hilft den Entwicklern von Prozessanlagen sowie den Mischtechnikern dabei, die Leistung von Mischanlagen in verschiedenen Anwendungen zu verstehen, vorherzusagen und zu verbessern. Gemeinsam können auf diese Weise die Produkt- und Prozessqualität verbessert, die Leistungsfähigkeit der Mischgefäße optimiert, das Abfallaufkommen reduziert und die Betriebskonsten gesenkt werden. Gleichzeitig lassen sich die Gesamtleistung und die Einheitlichkeit der Produkte verbessern.

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Mehrphasensysteme

Viele Abläufe in der Natur und in der Industrie umfassen mehrere Phasen. Investitionen in die Entwicklung fortschrittlicher Technologien und durch die Konzentration auf die Entwicklung zuverlässiger und tragfähiger physikalischer Modelle hat ANSYS eindrucksvolle Fähigkeiten für die Modellierung von Mehrphasen-Abläufen entwickelt. Dies und das zugehörige technische Know-how hilft Wissenschaftlern, Prozessingenieuren und Anlagenkonstrukteuren, die Leistung komplexer Mehrphasensysteme zu optimieren. ANSYS bietet eine beispiellose Funktionstiefe für die Modellierung solcher Systeme, u. a. für Wärme- und Stoffübergang mit oder ohne Reaktion, einschließlich freier Oberflächen, Gas-Flüssig-Phasen, Gas-Fest-Phasen, Sieden, Kavitation, Nassdampf, Verdampfung, Schlämme und Partikelsysteme.

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Partikelsysteme

Unternehmen in der Prozessindustrie, u. a. in der Metallverarbeitung und im Bergbau, treiben Energiespartechniken, Nachhaltigkeit und Rentabilität durch Innovation voran. Partikelsysteme finden sich in vielen Anwendungen, in denen physikalische und/oder chemische Umwandlungen stattfinden. Daher wird es immer wichtiger zu verstehen, wie Partikel entstehen und befördert werden, wie sie sich bewegen und mit umgebenden Strömungen und Einrichtungen zusammenwirken.

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Reduzierung der Schadstoffbelastung

Abgase und Schadstoffe aus industriellen Prozessen stehen weltweit im Fokus. Die Ingenieure arbeiten heute an innovativen Möglichkeiten zur Reduzierung, Erfassung und Kontrolle vieler unerwünschter Nebenprodukte. Unternehmen in der Prozessindustrie stehen vor zwei Herausforderungen: Reduzierung der Auswirkungen auf die Umwelt und Realisierung besserer Produkte mit weniger Energieeinsatz. Themen wie grünes Engineering, saubere Luft und sauberes Wasser, nachhaltiges Design und Verringerung der CO2-Emissionen  zeugen von starkem Umweltbewusstsein – und stehen im Mittelpunkt der Prozesstechnik.

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Auslegung von Reaktoren

Als Herzstück chemischer Anlagen, in denen hochwertige Produkte durch chemische Umwandlungen erzeugt werden, sind Reaktoren eine  sehr wichtige Komponente, deren Leistungsfähigkeit sichergestellt werden muss. Maßgeblich für Reaktortechniker sind die spezifische Ausbeute eines Reaktors sowie Selektivität, Sicherheit, Umweltschutz, Qualität und Reinheit – sowie die Art und Weise, in der Reaktoren zur wirtschaftlichen Tragfähigkeit einer Produktionsanlage insgesamt  sowie zu optimalen Betriebsbedingungen beitragen.

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Trennung, Filtration und Destillation

Technologien für Stofftrennung, Filtration und Destillation finden zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in der Verarbeitung von Werkstoffen, Chemikalien und Kohlenwasserstoffen und in verwandten Industrien. Je nach Art und Verwendungszweck der behandelten Prozessströme können verschiedene Geräte und Prozesse in Betracht kommen. Um Anlagen für die Stofftrennung zu entwickeln und ihre Leistung und Zuverlässigkeit zu optimieren, nutzen Ingenieure in aller Welt die Simulationssoftware von ANSYS in Anwendungen, bei denen es um die Gestaltung von Gasabscheidern, Gas-Fest-, Flüssig-Fest- und Flüssig-Flüssig-Trennanlagen, Membranen sowie Filtrations- und Destillationsanlagen geht.

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