Voor FEM-analyses worden voornamelijk gespecialiseerde softwarepakketten gebruikt zoals ANSYS, Abaqus, Nastran en SolidWorks Simulation. Welke tool het meest geschikt is, hangt af van de complexiteit van de analyse, het type materiaal en de industrie waarin je werkt. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over FEM-software, zodat jij een weloverwogen keuze kunt maken.
Welke soorten FEM software bestaan er?
FEM-software valt globaal in drie categorieën uiteen: standalone analysepakketten, geïntegreerde CAD-tools met ingebouwde simulatiefunctionaliteit en open-source oplossingen. Standalone pakketten zoals ANSYS en Abaqus bieden de meeste rekenkracht en flexibiliteit. Geïntegreerde tools zoals SolidWorks Simulation zijn direct gekoppeld aan het CAD-model. Open-source opties zoals CalculiX of OpenFOAM zijn toegankelijk, maar vergen meer technische kennis om op te zetten.
De meest gebruikte commerciële FEM-pakketten in de industrie zijn:
- ANSYS Mechanical voor brede mechanische en thermische analyses
- Abaqus voor geavanceerde niet-lineaire simulaties en materiaalmodellering
- Nastran voor luchtvaart- en automotive toepassingen
- SolidWorks Simulation voor engineers die al in SolidWorks ontwerpen
- Siemens NX Nastran voor complexe, grootschalige industriële projecten
- CalculiX als open-source alternatief voor eenvoudigere vraagstukken
De keuze tussen deze pakketten wordt bepaald door factoren zoals budget, de aard van de belastingen, de complexiteit van de geometrie en de vereiste nauwkeurigheid. Voor productontwikkeling in de kunststofindustrie speelt ook de integratie met Moldflow-simulaties een rol, omdat produceerbare geometrieën al vroeg in het ontwerp gevalideerd moeten worden.
Wat is het verschil tussen ANSYS, Abaqus en SolidWorks Simulation?
Het belangrijkste verschil zit in de diepgang en het toepassingsgebied. ANSYS is een veelzijdig pakket dat sterk is in multifysische analyses. Abaqus blinkt uit in niet-lineaire problemen en complexe materiaalmodellen. SolidWorks Simulation is gebruiksvriendelijk en ideaal voor engineers die snel lineaire analyses willen uitvoeren zonder de CAD-omgeving te verlaten.
ANSYS Mechanical
ANSYS is een van de meest complete FEM-pakketten op de markt. Het ondersteunt niet alleen structurele analyses, maar ook thermische, elektromagnetische en vloeistofdynamische berekeningen. Daarmee is het geschikt voor multidisciplinaire vraagstukken waarbij meerdere fysische fenomenen samenkomen. De leercurve is steiler dan bij geïntegreerde tools, maar de rekenkracht en flexibiliteit zijn navenant groter.
Abaqus
Abaqus is de voorkeurskeuze wanneer het gaat om sterk niet-lineaire problemen, zoals grote vervormingen, contactproblemen of complexe materiaalmodellen voor rubber, schuim of composieten. Het wordt veel ingezet in de automotive en luchtvaartindustrie. Voor kunststofproducten met complexe belastingsscenario’s of vermoeiingsanalyses is Abaqus bijzonder krachtig.
SolidWorks Simulation
SolidWorks Simulation is direct geïntegreerd in de SolidWorks CAD-omgeving, wat de drempel voor engineers verlaagt. Het is uitstekend geschikt voor lineaire statische analyses en eenvoudige dynamische berekeningen. De tool is minder geschikt voor geavanceerde niet-lineaire vraagstukken, maar biedt voor veel ontwerpteams een efficiënte en toegankelijke manier om snel inzicht te krijgen in de mechanische belastbaarheid van een onderdeel.
Welke FEM software is geschikt voor kunststof producten?
Voor kunststofproducten is de keuze van FEM-software extra belangrijk omdat kunststoffen zich niet-lineair gedragen, visco-elastisch zijn en sterk afhankelijk van temperatuur en belastingssnelheid. Abaqus en ANSYS zijn beide goed uitgerust voor dit type materiaalgedrag. Voor spuitgegoten onderdelen wordt FEM bovendien gecombineerd met Moldflow-simulaties om de invloed van de productiegeschiedenis op de mechanische eigenschappen mee te nemen.
Bij de analyse van kunststof onderdelen spelen de volgende factoren een rol:
- Materiaalmodellering: Kunststoffen vereisen niet-lineaire materiaalmodellen die kruip, relaxatie en temperatuurafhankelijkheid beschrijven
- Anisotropie door spuitgieten: De vezeloriëntatie in glasvezelversterkte kunststoffen beïnvloedt de stijfheid en sterkte aanzienlijk
- Vermoeiing en slagvastheid: Producten die herhaaldelijk belast worden of schokken moeten opvangen, vereisen dynamische analyses
- Koppeling met Moldflow: Door Moldflow-resultaten te importeren in de FEM-omgeving, wordt de werkelijke materiaaloriëntatie meegenomen in de sterkteberekening
Wij combineren bij BPO FEM- en Moldflow-simulaties juist om dit volledige beeld te krijgen. Zo kunnen we al vroeg in het ontwerptraject gefundeerde keuzes maken over geometrie, wanddikte en materiaalsoort, zonder dat er dure fysieke prototypes nodig zijn.
Hoe kies je de juiste FEM software voor jouw project?
De juiste FEM-software kies je op basis van vier criteria: de complexiteit van het vraagstuk, het type materiaal, de beschikbare expertise en het budget. Er is geen universeel beste pakket. Een eenvoudige lineaire analyse van een metalen beugel vraagt om een andere tool dan een niet-lineaire vermoeiingsanalyse van een glasvezelversterkte kunststof behuizing.
Doorloop bij het kiezen van FEM-software de volgende vragen:
- Wat is de aard van de belasting? Statisch, dynamisch, thermisch of een combinatie?
- Welk materiaal wordt geanalyseerd? Metaal, kunststof, rubber of composiet?
- Hoe complex is de geometrie? Eenvoudige onderdelen of samengestelde assemblages met contactvlakken?
- Welke nauwkeurigheid is vereist? Een snelle indicatie of een gevalideerde berekening voor certificering?
- Wat is het beschikbare budget? Licentiekosten voor ANSYS of Abaqus zijn aanzienlijk; voor eenvoudige analyses kan een geïntegreerde CAD-tool volstaan
Voor veel bedrijven is het niet rendabel om alle benodigde software zelf aan te schaffen en de kennis in huis te halen. Zeker wanneer FEM-analyses niet structureel nodig zijn, loont het om dit uit te besteden aan een gespecialiseerd bureau met toegang tot meerdere pakketten en jarenlange ervaring in technische productontwikkeling.
Wanneer is het zinvol om FEM analyse uit te besteden?
FEM-analyses uitbesteden is zinvol wanneer de interne expertise ontbreekt, de analyse te complex is voor standaard CAD-tools, of wanneer de kosten van eigen software en training niet opwegen tegen het voordeel. Vooral bij eenmalige of incidentele analysebehoeften is uitbesteden economisch aantrekkelijker dan een volledige FEM-omgeving intern op te bouwen.
Concrete situaties waarin uitbesteden de slimste keuze is:
- Je ontwikkelt een nieuw product en wil de mechanische belastbaarheid valideren voordat je investeert in een matrijs
- Een bestaand onderdeel faalt in het veld en je wil snel begrijpen wat de oorzaak is
- Je wil het gewicht of de materiaalkosten van een product reduceren zonder in te leveren op sterkte
- Je hebt te maken met complexe niet-lineaire belastingen of kunststofgedrag dat standaardtools niet goed modelleren
- Je hebt een eenmalig project waarbij de investering in licenties en opleiding niet rendabel is
Wij voeren bij BPO FEM-analyses uit gedurende het gehele ontwerptraject, van eerste conceptvalidatie tot gedetailleerde eindcontrole voor de productiestart. Denk aan stapellasten, gebruiksbelastingen en valanalyses voor producten als koffers, consumentenelektronica en technische componenten. Doordat wij ook de productie- en materiaalkant beheersen, leveren onze simulaties direct bruikbare ontwerpverbeteringen op in plaats van alleen technische rapporten.
Wil je weten of FEM-analyse voor jouw project zinvol is of wil je direct een analyse laten uitvoeren? Neem contact met ons op en we kijken samen naar de beste aanpak voor jouw vraagstuk.
Veelgestelde vragen
Hoe lang duurt een typische FEM-analyse voor een kunststof onderdeel?
De doorlooptijd van een FEM-analyse hangt sterk af van de complexiteit van de geometrie, het type analyse en de benodigde nauwkeurigheid. Een eenvoudige lineaire statische analyse kan binnen één tot twee dagen worden afgerond, terwijl een geavanceerde niet-lineaire vermoeiingsanalyse van een glasvezelversterkt kunststof onderdeel al snel een week of meer in beslag kan nemen. Door vroeg in het ontwerptraject te starten en gebruik te maken van gevalideerde materiaalmodellen, kan de doorlooptijd aanzienlijk worden verkort.
Welke invoergegevens heb ik nodig om een FEM-analyse te laten uitvoeren?
Voor een goede FEM-analyse zijn minimaal een CAD-model (bij voorkeur als STEP- of IGES-bestand), de relevante materiaalspecificaties (inclusief mechanische eigenschappen zoals E-modulus, treksterkte en rekgrens) en een duidelijke beschrijving van de belastingscondities en randvoorwaarden nodig. Voor kunststofonderdelen zijn ook de verwerkingsparameters en het gewenste gebruiksscenario belangrijk, zodat tijdafhankelijk materiaalgedrag zoals kruip of relaxatie correct kan worden meegenomen. Hoe vollediger de invoer, hoe betrouwbaarder en bruikbaarder de analyseresultaten.
Kan ik FEM-resultaten gebruiken als bewijs voor productveiligheid of certificering?
FEM-analyses kunnen zeker onderdeel zijn van een technisch dossier voor productveiligheid of certificering, maar zijn in de meeste gevallen niet voldoende als enige onderbouwing. Certificerende instanties vereisen doorgaans dat simulatieresultaten worden ondersteund door fysieke validatietests, zoals trekproeven, vermoeiingstests of valproeven. Het is daarom verstandig om FEM te gebruiken als ontwerpstuurmiddel om het aantal benodigde fysieke tests te minimaliseren, niet om ze volledig te vervangen.
Wat zijn de meest gemaakte fouten bij FEM-analyses van kunststof producten?
Een veelvoorkomende fout is het gebruik van lineaire materiaalmodellen voor kunststoffen, die van nature niet-lineair, visco-elastisch en temperatuurafhankelijk gedragen. Daarnaast wordt de invloed van de productiegeschiedenis — zoals vezeloriëntatie bij spuitgieten — vaak over het hoofd gezien, wat leidt tot onrealistische stijfheids- en sterktevoorspellingen. Een andere valkuil is een te grove mesh in gebieden met hoge spanningsgradiënten, zoals inkepingen of schroefbazen, waardoor kritieke spanningspieken worden onderschat.
Is open-source FEM-software zoals CalculiX een realistisch alternatief voor commerciële pakketten?
Open-source FEM-software zoals CalculiX of Code_Aster kan voor bepaalde toepassingen een volwaardig alternatief zijn, met name voor lineaire statische en thermische analyses van relatief eenvoudige geometrieën. Het grote nadeel is dat deze tools een aanzienlijk hogere technische instapdrempel hebben: van preprocessing tot het interpreteren van resultaten is meer handmatig werk vereist. Voor complexe materiaalmodellen, niet-lineaire analyses of projecten waarbij snelheid en betrouwbaarheid cruciaal zijn, zijn commerciële pakketten als ANSYS of Abaqus in de praktijk de betere keuze.
Hoe weet ik of mijn FEM-model betrouwbaar is en de werkelijkheid goed weergeeft?
De betrouwbaarheid van een FEM-model wordt gewaarborgd door een combinatie van mesh-convergentiestudie, validatie met bekende analytische oplossingen of fysieke testdata, en een kritische beoordeling van de randvoorwaarden en materiaalparameters. Een mesh-convergentiestudie houdt in dat je de mesh verfijnt totdat de resultaten niet meer significant veranderen. Daarnaast is het aan te raden om een ervaren FEM-specialist de modelopbouw en resultaten te laten reviewen, zeker bij complexe of veiligheidskritische toepassingen.
Wat kost het om een FEM-analyse uit te besteden aan een gespecialiseerd bureau?
De kosten voor het uitbesteden van een FEM-analyse variëren sterk afhankelijk van de complexiteit van het vraagstuk, het type analyse en de gewenste diepgang van de rapportage. Een eenvoudige lineaire analyse kan al vanaf een paar honderd euro worden uitgevoerd, terwijl een uitgebreide niet-lineaire studie met Moldflow-koppeling en meerdere belastingscenario’s al snel enkele duizenden euro’s kan kosten. Ter vergelijking: de jaarlijkse licentiekosten voor ANSYS of Abaqus bedragen tienduizenden euro’s, waardoor uitbesteden voor incidentele analyses vrijwel altijd economisch voordeliger is.