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Schnellwechselsystem_Unten.step Schnellwechselsystem_Oberteil.step

Hallo zusammen,

ich hoffe, ich bin hier im richtigen Unterforum gelandet.

Ich hätte eine Frage zu einem Bauteil bzw. Materialwechsel:
Ein Schnellwechselsystem, das ursprünglich aus Stahl gefertigt wurde, würde ich gerne aus POM (POM-C) herstellen. Ich bin mir aber unsicher, ob das Material die nötigen Belastungen noch zuverlässig aushält.

Daher kam mir der Gedanke, dass man das vermutlich simulieren könnte – also prüfen, bis zu welchen Kräften oder Verformungen das Material nachgibt und an welchen Stellen man eventuell konstruktiv etwas anpassen müsste, um die gewünschte Stabilität dennoch zu erreichen.

Allerdings habe ich so etwas noch nie gemacht und kenne mich in dem Bereich wirklich gar nicht aus.

Ich nutze Inventor 2026, weiß aber nicht, ob man damit solche Belastungs- bzw. FEM-Simulationen direkt durchführen kann oder ob man dafür zusätzliche Software benötigt. Auch bin ich unsicher, wie schwierig oder aufwendig solche Simulationen in der Praxis sind.

Falls jemand Tipps hat, wie man so etwas relativ einfach angehen könnte – oder ob vielleicht sogar jemand die Möglichkeit hätte, so eine Simulation für mich durchzuführen – würde ich mich sehr freuen.

Mein Fertiger sagt zum POM Material das heir

Viele Grüße
Mücke

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[Inventor Professional 2026] - [WIN 11]

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POM ist sicher ein gutes Material, ist aber Kunststoff.
Der ist in erster Linie temperaturabhängig. 
POM erwärmt sich beim bearbeiten und dehnt sich dabei, dann stimmen die Maße nicht mehr.  Mit zunehmender Temperatur wir POM weicher. Also die 90° C nur bei sehr geringer Beastung und die 150° C kannst Du eh vergessen. POM-C ist POM Copolymer, meistens Hostaform. Für mechanische Belastungen ist aber POM-H ( Homopolymer / miestens Delrin ) besser.

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Klaus

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Bild1.png

Ich habe im Inventor im Menü Umgebungen → Beginnen → Belastungsanalyse gefunden.

Dazu habe ich mir im Netz ein paar Videos angeschaut, und ich glaube, das ist genau das, was ich gesucht habe. Das mit den Abhängigkeiten darin habe ich noch nicht ganz verstanden, aber so weit bin ich auch noch nicht vorgestoßen.

Das Material POM ist in meiner Datenbank nicht vorhanden, daher wollte ich es anlegen.
Ich habe aber nicht alle Werte gefunden oder konnte sie nicht übernehmen. Wie gehe ich hier am besten vor?

Verhalten: Isotrop
Wärmeleitfähigkeit: Wert wird nicht übernommen (0,31 W/(m·K))
Spezifische Wärme: nicht gefunden
Wärmeausdehnungskoeffizient: nicht gefunden
Elastizitätsmodul (Young): nicht gefunden
Poisson-Zahl: nicht gefunden
Schubmodul: nicht gefunden
Dichte: 1,45 g/cm³
Dämpfungskoeffizient: nicht gefunden
Streckspannung: ist das eventuell die Streckgrenze? 62 MPa?
Zugfestigkeit: nicht gefunden

Die Daten vom Hersteller >> Hier <<

Wenn ich das Material angelegt habe, würde ich es den Teilen zuweisen und es dann in der Belastungsanalyse öffnen, um mir zu überlegen, welche Abhängigkeiten ich setzen muss.

Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
POM ist sicher ein gutes Material, ist aber Kunststoff.

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Danke :-)

Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Der ist in erster Linie temperaturabhängig.

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Dort, wo ich diesen verbaue, wird die Anlage nicht wärmer als handwarm. Es sei denn, die Sonne scheint direkt darauf – im Hochsommer kann es dann natürlich auch wärmer werden. Die Anlage produziert an der Stelle keine Wärme und ist gut belüftet.

Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
POM erwärmt sich beim Bearbeiten und dehnt sich dabei, dann stimmen die Maße nicht mehr.

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Hmm, das ist ein guter Hinweis. Denn bei dem Ring, den ich angehängt habe, ist ein halber Sicherungsbolzen dabei, und der ist aktuell mit 0,02 mm Spiel geplant und gefertigt. In Stahl funktioniert das richtig gut. Doch bei der Bearbeitung mit POM ist die Frage, ob das so klappt.

Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Mit zunehmender Temperatur wird POM weicher. Also die 90 °C nur bei sehr geringer Belastung und die 150 °C kannst Du eh vergessen. POM-C ist POM-Copolymer, meistens Hostaform. Für mechanische Belastungen ist aber POM-H (Homopolymer / meistens Delrin) besser.

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POM-H hat mein aktueller Lieferant nicht im Angebot. Da müsste ich separat anfragen oder einen anderen Lieferanten suchen.

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[Inventor Professional 2026] - [WIN 11]

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Die fehlenden Daten gibt es hier, aber nur auf neudeutsch.

Das ist das billigste Allerwelts POM 

Die 0,02 mm gingen mir schon mal bei einem Ø von 15 mm daneben.

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Klaus

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Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Die fehlenden Daten gibt es hier, aber nur auf neudeutsch.

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Ich glaube, ich finde den Link leider nicht – könntest Du ihn mir bitte noch einmal schicken?

Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Das ist das billigste Allerwelts POM 

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Meinst Du damit das POM von meinem Lieferanten, oder das Material, dessen Daten ich in Inventor eintragen möchte?

Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Die 0,02 mm gingen mir schon mal bei einem Ø von 15 mm daneben.

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Danke für den Hinweis! Da ich das Teil nicht selbst fertige, hatte ich überlegt, die Bohrung auf 15 mm machen zu lassen und den Halbbolzen z. B. auf 15,1 mm anzufertigen. Den könnte ich anschließend auf der Drehbank leicht runterschleifen, bis das Spiel genau passt.
Wäre das Deiner Erfahrung nach eine praktikable Vorgehensweise – oder würdest Du bei POM eher eine andere Toleranzstrategie empfehlen?

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[Inventor Professional 2026] - [WIN 11]

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Das war mein Fehler:

https://www.campusplastics.com/campus/en/datasheet/HOSTAFORM%C2%AE+C+9021/Celanese/163/651a61bb/SI?pos=0

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Klaus

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Perfekt. DANKE!

Habe volgendes Übernommen: POM-C

Einfach thermisch

• Wärmeleitfähigkeit: 0,31 W/(m·K)
  
• Spezifische Wärme: 1,40 J/(g·°C)
  
• Wärmeausdehnungskoeffizient: 110 µm/(m·°C)
  

Mechanisch

• Elastizitätsmodul (Young): 2,60 GPa
  
• Poissonsche Zahl: 0,35
  
• Schubmodul: 1,04 GPa
  
• Dichte: 1,45 g/cm³
  
• Dämpfungskoeffizient: 0,02
  

Stärke

• Streckspannung: 62 MPa
  
• Zugfestigkeit: 62 MPa
  

Jetzt mache ich mich daran, zu verstehen, wie ich die Abhängigkeiten und Lasten setzen muss, damit das Ergebnis das tut, was ich mir vorgestellt habe.

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[Inventor Professional 2026] - [WIN 11]

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Super,

noch so ein Kollege, der bunte Bilder macht.
Sei es Stahl oder Polyformaldehyd, es gehört einiges mehr für eine ordentliche Analyse dazu.

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Screenshot2025-11-28191947.png Wechselsysteme.mp4

Zitat:

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Original erstellt von Hochvakuum:
Super,

noch so ein Kollege, der bunte Bilder macht.

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[OT]Ich würde mich nicht als Kollegen bezeichnen, denn ich bin kein Konstrukteur oder Ingenieur. Ich bin lediglich ein Amateur, der versucht, seine Idee umzusetzen.

Zitat:

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Original erstellt von Hochvakuum:
Sei es Stahl oder Polyformaldehyd, es gehört einiges mehr für eine ordentliche Analyse dazu.

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Oh ja, da gebe ich Dir recht – man muss einiges beachten, um realistische Ergebnisse zu bekommen. Ich habe dazu dieses Video gesehen:
https://www.youtube.com/watch?v=VUSqVwPYcms

Es zeigt sehr gut, wie falsche Randbedingungen schnell zu falschen Ergebnissen führen können.

Heute Nachmittag habe ich versucht, die Abhängigkeiten in meiner Simulation korrekt zu setzen, aber irgendwie klappt es nicht richtig. Ich habe zwei Bauteile, die ineinander greifen.

Worum es mir eigentlich geht: Das aktuelle Wechselsystem ist stromleitend, was für meine Anwendung problematisch ist. Daher überlege ich, es aus POM zu machen. Ich frage mich, ob POM stabil genug ist, wenn man daran zieht oder drückt, oder ob es sich verformt oder herausrutscht.

Um das zu testen, will ich die Belastung grob in der Simulation prüfen. Auf meinem Bild habe ich markiert, wo die Abhängigkeiten gesetzt werden sollten, und in Gelb das Teil, das ich auf Stabilität prüfen möchte.

Bisher habe ich noch kein gutes Video gefunden, das zeigt, wie man eine Analyse mit zwei zusammengefügten Teilen macht. Es bleibt also spannend 

Vg Mücke

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Analyse_IAM.stp

Ich stehe gerade etwas auf dem Schlauch.

Ich habe mir das Programm zur Inventor-Simulation angeschaut bzw. durchgelesen, aber das Thema Kontakte verstehe ich einfach nicht. :-(

Autodesk-Links:
→ https://help.autodesk.com/view/INVNTOR/2024/DEU/?guid=GUID-F215A4B5-A6FF-4516-A4E7-548F6AF23508
→ https://help.autodesk.com/view/INVNTOR/2024/DEU/?guid=GUID-216717CA-CFE6-4C13-8327-0FE2710B9D6A

Mein Aufbau:
Ich habe eine IAM-Baugruppe aus drei IPT-Teilen. Die Teile sind über normale Abhängigkeiten sauber positioniert.
Der Grundkörper ist fixiert, dadurch sind alle anderen Komponenten über die Constraints ebenfalls fixiert.

Meine Frage:
Wenn ich die Simulation / Analyse starte und dort Kontakte definiere:
Muss ich dafür die bestehenden Abhängigkeiten in der IAM löschen und die Bauteile in der Simulation neu mit Kontaktbedingungen versehen?
Oder „beißen“ sich die Baugruppen-Abhängigkeiten und die Simulations-Kontakte gar nicht?

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Ist Creo nicht ein anderes System was auf Ansys basiert? Für Inventor gibt es doch ein eigenes Unterforum.

0,02 ist ziemlich ambitioniert. Kunststoff dehnt sich in der Herstellung deutlich aus, sei es additiv oder Spritzguss. Ca. 1,5 - 3 %. Ohne viele Vorabstest, müsste man das ebenfalls simulieren. Ist möglich, vermutlich aber nicht mit Inventor. Oder wie es oft in der Gußfertigung Gang und Gäbe ist, das Bauteil in einer CNC auf Endmaß nacharbeiten.

Ansonsten habe ich Dir mal eine PM geschrieben.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 29. Nov. 2025 editiert.]

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Screenshot2025-11-30103143.png

[OT]
Da ich hier im Forum schon ein paar Mal einen auf den Deckel bekommen habe, weil ich angeblich im falschen Unterforum gelandet bin, war ich diesmal etwas verunsichert.
Ich wusste zu Beginn schlicht nicht, dass Inventor überhaupt eine Belastungsanalyse integriert hat – ich hatte nur nach „Simulation“ gesucht und bin deshalb hier im Unterforum gelandet.

Sorry also, falls es wieder die falsche Ecke des Forums ist. Für meinen Geschmack gibt es hier sehr viele Unterforen, die zum Teil recht kleinteilig wirken – aber das ist ein anderes Thema.

Zum Thema Fertigung:
Als ich angefangen habe, über eine nicht stromleitende Variante meines Wechselsystems nachzudenken, war mir die Problematik mit der Maßhaltigkeit von POM noch nicht so bewusst. 
Ursprünglich wollte ich die Teile auf einer 5-Achs-CNC herstellen lassen, aber wenn sich das Material durch Erwärmung beim Fräsen so weit ausdehnt, dass der Bolzen später klemmt und nicht mehr zu lösen ist, bringt mir das natürlich gar nichts.

Eventuell müsste ich meine Konstruktion so anpassen, dass zwei Kugellager integriert werden, damit der Bolzen immer leicht drehbar bleibt und die auftretenden Kräfte sauber über die Lager laufen. Ich bin mir aber noch nicht sicher, ob das ein sinnvoller Ansatz ist.

Zur FEM:
Ich habe den unteren Zapfen (Gelb) in meinem Modell schon etwas verlängert – in der Hoffnung, dass er dadurch höhere Kräfte aufnehmen kann. 
In der Realität hält das Stahlteil die Belastung ohne Probleme aus. 

Ich ziehe bzw. drücke an dem oberen Teil (Lila) mit etwa 50 kg aus verschiedenen Richtungen (nicht gleichzeitig). Der Krafteinleitungspunkt liegt ungefähr 10 cm über dem Bolzen.

In meiner vereinfachten Simulation habe ich den Bolzen festgesetzt und das lila Teil mit 5.000 N (ca. 510 kg) nach oben belastet, einfach um zu sehen, wie sich das Modell verhält. (Ich habe bewusst die Kraft *10 genommen, um es übertrieben darstellen zu können.)

Die Spannungsverteilung wirkt grundsätzlich plausibel – allerdings wundert mich, dass der untere Zapfen (Gelb) praktisch keine Verformung zeigt. Eigentlich sollte dort die volle Kraft ankommen. Vermutlich muss ich die Verbindungsbedingungen bzw. Kontakte noch einmal sauber überarbeiten. Da muss ich einfach weiter experimentieren.

Mir ist bewusst, dass auch der Bolzen sich verformen müsste. Ich habe ihn nur testweise als fest angenommen, um wenigstens irgendwo eine definierte Fixierung zu haben.

Ich bin jedenfalls gespannt, wie nah ich mit den nächsten Versuchen an realistische Ergebnisse komme.

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Das sieht so aus , daß der Zapfen mit dem Haken fest verbunden ist.
Der Haken muß an dem Zapfen abgleiten können, sonst stimmt die Rechnung nicht. 

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Klaus

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Bild1.png Bild2.png

Du hast recht, das könnte tatsächlich das Problem sein. Dann habe ich die Abhängigkeiten wahrscheinlich fehlerhaft gesetzt.

So bin ich vorgegangen:

1) Baugruppe erstellt und per Abhängigkeiten die Teile positioniert.
2) Alle Abhängigkeiten wieder gelöscht, um sauber in die Belastungsanalyse zu starten.
3) Belastungsanalyse geöffnet und eine neue Studie erstellt (siehe Bild 1).

> Dann habe ich die Kraft definiert – Zug nach oben, absichtlich übertrieben mit 5.000 N.
> Anschließend habe ich immer nur eine Abhängigkeit gesetzt, mir das Ergebnis angeschaut,
> dann die nächste gesetzt usw., um zu sehen, was genau passiert.

4) Abhängigkeit: Fest → Bolzen
  Der Bolzen soll ja später fest stehen und sich nicht mehr bewegen können.

> Das Ergebnis zeigt, dass sich die Gegenseite vom Zapfen nach außen bewegen kann
> – das dürfte eigentlich nicht passieren, denn dort sitzt ja eine Wand.
> Daher habe ich eine weitere Abhängigkeit gesetzt.

5) Zusätzliche Abhängigkeit: Reibungslos am Zylinder, in dem der Zapfen läuft.

> Das Ergebnis zeigt, dass die seitliche Ausweichbewegung nun nicht mehr vorhanden ist
> – das würde also passen.
> Allerdings liegt der obere Teil ebenfalls an einer Fläche an, und trotzdem bewegt er sich.
> Also habe ich hier noch eine weitere Abhängigkeit gesetzt.

6) Zusätzliche Abhängigkeit: Reibungslos an der Decke des Zapfens

> Das Ergebnis zeigt, dass sich dieser Bereich nun auch nicht mehr bewegt
> – so wie es in der Realität ja ebenfalls wäre, da dort ein Ring sitzt. Das passt also ebenfalls.

Aber:
Was Du sagst, dass Bolzen und Haken scheinbar fest miteinander verbunden sind, ist vermutlich genau der Fehler.

Ich schätze, dass ich den Bolzen nicht mit „Fest“ einschränken darf. Vermutlich muss ich hier einen Kontakt setzen – aber die Kontaktdefinitionen habe ich noch nicht ganz verstanden. Das werde ich mir als Nächstes genauer anschauen.

Der Hinweis war auf jeden Fall sehr hilfreich – danke dafür!

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Laut Bild ist bezüglich Bolzen aber dessen Umfang (Mantelfläche) mit einer fixierten Lagerung versehen, dann hätte man mit reibungsfrei aber überlappende Randbedingungen.

Wenn der Bolzen fest ist dann nur an seinen planaren Flächen und nicht an der Mantelfläche.

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Bild3.png

Ja, ich dachte zunächst, dass ich den Bolzen einfach als „fest“ definiere. Wenn ich Dich aber richtig verstanden habe, bedeutet das in der Simulation, dass alles, was den Bolzen berührt, ebenfalls starr mit ihm verbunden ist – und genau das wollte ich nicht.

Ich habe jetzt alle Abhängigkeiten gelöscht und noch einmal simuliert. Jetzt verformt sich der Bolzen tatsächlich – aber der Zapfen unten tut das nicht wirklich.

Wenn ich so darüber nachdenke, müsste ich den Bolzen wahrscheinlich einmal quer trennen, damit ich eine einzelne Fläche über den Querschnitt bekomme. Diese Fläche könnte ich dann als „fest“ definieren. Dadurch wären zwar die zwei Teile des Bolzens wieder fest miteinander verbunden, aber alles, was am Bolzen anliegt, wäre nicht automatisch mitfixiert.

Bin ich da auf dem richtigen Weg? (Ich teste das mal.)

(Das Bild zeigt den Querschnitt der Bauteile, ohne dass ich Abhängigkeiten gesetzt habe.)

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Bild4.png

Ich glaube, das war der entscheidende Hinweis.
Ich habe den Bolzen quer getrennt, dadurch habe ich in der Mitte überall Kanten bekommen. Eine dieser Kanten habe ich dann mit der Abhängigkeit Fest definiert (siehe Bild). Sonst gibt es keine anderen Abhängigkeiten!

Jetzt verbiegt sich der Zapfen :-)    
Genau das hatte ich erwartet.

Dann habe ich die Abhängigkeiten reibungslos um das Äußere des Zapfens gesetzt und oben auf die „Decke“, denn dort liegt ja etwas an. Das ist dann das zweite Ergebnis.

Wenn ich diesen Ergebnissen trauen kann (da bin ich mir unsicher), ist der Zapfen unten gar nicht das Problem – eher der Übergang vom Zapfen zur Decke.

Was meint Ihr:
Sind die Ergebnisse realistischer, oder habe ich immer noch einen Denkfehler bzw. einen Fehler in den Abhängigkeiten?

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[Inventor Professional 2026] - [WIN 11]

[Diese Nachricht wurde von Muecke.1982 am 30. Nov. 2025 editiert.]

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