BFI VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH

Mit COMSOL Multiphysics® bieten wir leistungsfähige numerische Simulationen für komplexe physikalische Phänomene in metallurgischen und verfahrenstechnischen Anwendungen. Ob Wärmeübertragung, Strömungsverhalten, Reaktionen oder gekoppelte Multiphysik – wir modellieren Prozesse, Materialien und Anlagenkomponenten realitätsnah und effizient.

Warum COMSOL Multiphysics®?
COMSOL Multiphysics® kombiniert ein intuitives Benutzerinterface mit einer leistungsstarken FEM-Engine und der Möglichkeit, beliebige physikalische Phänomene zu koppeln, von Wärme- und Stofftransport über Strömung und Chemie bis hin zu Elektromagnetik und Strukturmechanik. Für die Stahl- und Prozessindustrie bedeutet das: fundierte Einblicke in thermische Belastungen, Reaktionszonen, Materialverhalten und Energieverluste. Ideal für die Entwicklung robuster Prozesse und nachhaltiger Technologien.

Unsere Leistungen im Überblick:

• Multiphysikalische FEM-Simulationen (z. B. Strömung-Wärmeübertragung-Reaktion)
• Modellierung von Prozessreaktionen in Hochöfen, Konvertern oder Reaktoren allgemein
• Thermomechanische Analyse von Bauteilen in Hochtemperaturanlagen
• Gas- und Flüssigkeitsströmung in Anlagenkomponenten (Rohrleitungen, Düsen, Blasformen etc.)
• Erstellung anwendungsbezogener Simulations-Apps für interne oder externe Nutzung

Integration und Automatisierung:
Durch Anbindung an Java oder MATLAB-Schnittstellen realisieren wir automatisierte Workflows, Sensitivitätsanalysen und datengetriebene Modellierung.

Ihr Mehrwert:
Reduzierte Entwicklungszeiten, fundierte Einblicke in komplexe Prozesse und gezielte Prozessverbesserungen, von der Grundlagenuntersuchung bis zur praxisnahen Optimierung.
 

Mit ANSYS Fluent® simulieren wir komplexe Strömungsvorgänge, Wärmetransport, chemische Reaktionen und disperse Mehrphasenströmung in Prozessen der Stahl- und Prozessindustrie, präzise, effizient und realitätsnah. Ob Industrielle Brenner, komplette Öfen, Wärmeübertrager oder Mehrphasenströmung, wir analysieren reale Prozesse und unterstützen Sie bei der Optimierung Ihrer Anlagen und Produkte.

Warum ANSYS Fluent®?
ANSYS Fluent® bietet modernste CFD-Technologie (Computational Fluid Dynamics) in einer intuitiven Benutzeroberfläche. Es ermöglicht die Modellierung von Einzel- und Mehrphasenströmungen, Turbulenz, Wärme- und Stofftransport sowie Verbrennungs- und Reaktionsvorgängen.  Die Produktpalette von ANSYS ermöglicht Design- und Parameterstudien zur Auslegung und Optimierung von Komponenten und Anlagen. Dementsprechend vielseitig können wir so maßgeschneiderte Lösungen für Sie anbieten.

Unsere Leistungen im Überblick:

• Simulation von Gas- und Flüssigkeitsströmungen
• Reaktionsmodellierung bei Verbrennung und Reduktion
• Modellierung von Blasvorgängen, Injektionssystemen und Düsenströmungen
• Mehrphasenströmungen (z.B. Entstaubung)
• Oberflächenreaktionen (z.B. Katalysatoren, Chemical Vapor Deposition, Korrosion)
• Wärmeübertragung und Wärmeleitung in Ofen- und Kühlsystemen
• Fluid-Struktur-Interaktion zur Bauteil- und Prozessoptimierung

High Performance Computing und Automatisierung:
Effiziente Parallelisierung ermöglicht Parameter-gesteuerte Variantenanalysen in der Automatisierungsumgebung von ANSYS Fluent. Neben einer Vielzahl an modernen Algorithmen und Modellen bietet Fluent die Möglichkeit, eigene problemspezifische Modellierungsansätze per User-Defined-Functions (UDF) direkt und effizient in die Sofware einzubringen.

Ihr Mehrwert:
Schnelle, belastbare Ergebnisse für fundierte Entscheidungen, von der Auslegung neuer Anlagen über das Lösen von Problemen bis zur Effizienzsteigerung im Bestand. Simulation die wirkt – präzise, schnell und verständlich! Wir machen Ihre Prozesse sichtbar.

Wir bieten die digitale Abbildung von Gasnetzwerken einzelner Anlagen bis hin zu Werksgasnetzen an. Dadurch können u. a. verschiedene Fahrweisen, An- und Abfahrvorgänge sowie Notabschaltungen in ihren Auswirkungen auf das gesamte Gasnetzwerk und angeschlossene Komponenten bewertet und Maßnahmen hergeleitet werden. Für diese Arbeiten verwenden wir die Simulationssoftware Flomaster®.

Warum Flomaster®?

Mit Flomaster® können stationäre und instationäre Simulationen für inkompressible Flüssigkeiten und kompressible Gase in Leitungsnetzwerken durchgeführt werden. Die Software ist modular aufgebaut, wodurch die einzelnen Module für die spezifische Aufgabenstellung ausgewählt und entsprechend zu einem Netzwerk verknüpft werden können. Damit ermöglicht Flomaster® die Untersuchung und Analyse zeitabhängiger Vorgänge, wie sie z. B. bei Ein- und Ausschaltvorgängen von Anlagen oder dem diskontinuierlichen Einspeisen von Medien in ein Gasnetzwerk vorliegen. So ist es möglich, Temperatur-, Druck- und Massenstromschwankungen transparent zu machen und die Auswirkungen auf das Netzwerk zu erfassen und zu bewerten.

Unsere Leistungen im Überblick:

• Abbildung von Gasnetzwerken mit der Software Flomaster®
• Stationäre und instationäre Simulation von Gasnetzwerken insbesondere bzgl. Druck- und Volumenstromverteilungen
• Simulation von Szenarien unter verschiedenen Randbedingungen und Bewertung der Auswirkungen instationärer Vorgänge

Ihr Mehrwert:

• Analyse von instationären Vorgängen (z. B. Druckstöße durch Not-Abschaltung einer Anlage) und deren Auswirkungen auf das werksinterne Gasnetz und angeschlossene Anlagen
• Optimierung der Fahrweise von Regel- und Schnellschlussklappen
• Vermeidung von Stillständen

Wir bieten die digitale Abbildung von Kreisläufen flüssiger Medien an. Dabei werden in Abhängigkeit ihrer Anwendung alle in den Medien enthaltenen gelösten und ungelösten Komponenten berücksichtigt. Das bietet den Vorteil neben den Simulationen der Volumenstromverteilung innerhalb des Kreislaufs auch enthaltene Komponenten wie Feststoffe oder gelöste Ionen zu darzustellen und deren Verteilung zu berechnen. Für diese Arbeiten verwenden wir Software SIMBA®, eine der führenden Plattformen für Stoffstromsimulationen.

Warum SIMBA®?
SIMBA® ermöglicht die Abbildung von Kreisläufen und die Einbindung der unterschiedlichsten Behandlungsanlagen wie Absatzbecken, Kühlturm oder Kiesfilter, die typischerweise in der Stahlbranche und anderen Prozessindustrien eingesetzt werden. Speziell für diese Industrien wurde in der Plattform in den vergangenen Jahren eine Datenbank / Bibliothek mit Behandlungsanlagen erstellt, auf die wir zurückgreifen. Neben der Verteilung der Volumenströme innerhalb des jeweiligen Kreislaufs können auch Einzelkomponenten betrachtet und simuliert werden. Eine Erweiterung auf den Energiegehalt bzw. die Wärmemenge ist mittlerweile verfügbar.

Unsere Leistungen im Überblick:

• Bilanzierung des Kreislaufes
• Abbildung des Kreislaufes mit der Software SIMBA® unter Berücksichtigung der enthaltenen gelösten und ungelösten Komponenten
• Einbindung neuer Behandlungsverfahren zur Abtrennung von Komponenten aus dem Kreislauf bzw. zur Auskopplung von Wärme
• Simulation von Szenarien unter Einbeziehung der Produktionsplanung sowie weiterer zukünftiger Änderungen von Seiten Produktion oder Kreislaufführung

Ihr Mehrwert:

• Prognosen zum Prozesswasser-,Chemikalien- und Energiebedarf
• Prozess- und Ressourcenoptimierung
• Vermeidung von Stillständen und Engpässen
• Optimale Planung von Instandhaltungsmaßnahmen
• Digitale Erprobung neuer Prozesswasserbehandlungsanlagen

Wir bieten fundierte thermodynamische Modellierungen und Gleichgewichtsberechnungen für metallurgische Prozesse – mit Schwerpunkten auf Stahl, Roheisen, Schlackensystemen sowie der Verwertung und Bewertung von Reststoffen. Dabei setzen wir auf die etablierte Software FactSage®, eine der weltweit führenden Plattformen für thermochemische Berechnungen.

Warum FactSage®?
FactSage® vereint leistungsfähige Rechenmodule mit umfangreichen, validierten thermodynamischen Datenbanken. Dadurch lassen sich komplexe Hochtemperaturprozesse präzise simulieren – etwa Phasengleichgewichte, Stoffverteilungen und Reaktionspfade in Systemen mit vielen Komponenten. Besonders im Bereich Eisen, Stahl, Schlacken und oxidischen Reststoffen bietet FactSage® belastbare Ergebnisse – ideal für Prozessoptimierung, Qualitätssteigerung und nachhaltige Stoffkreisläufe.

Unsere Leistungen im Überblick:

• Thermodynamische Gleichgewichtsberechnungen für Primär- und Sekundärmetallurgie
• Schlacken- und Prozessgas-Optimierung zur Reduktion von Metallverlusten und Emissionen
• Bewertung und thermische Behandlung von Reststoffen und Recyclingmaterialien
• Berechnung von Phasendiagrammen, Schmelzverhalten und Reaktionspfaden
• Modellierung von Gas-Metall-, Schlacke-Metall- und Feststoffreaktionen

Automatisierung und Datenintegration mit Python
Zur effizienten Bearbeitung komplexer Fragestellungen integrieren wir FactSage-Berechnungen nahtlos in Python-gestützte Workflows. So ermöglichen wir automatisierte Szenarienrechnungen, Datenanalysen und die Anbindung an andere Simulations- oder Prozessdatenquellen.

Ihr Mehrwert:
Zuverlässige Daten für eine fundierte Entscheidungsgrundlage – von der Prozessoptimierung über die nachhaltige Reststoffverwertung bis hin zur Werkstoffentwicklung.

Wir bieten professionelle Flowsheet-Simulationen mit HSC Chemistry® zur Analyse, Optimierung und Bewertung von metallurgischen Prozessen – von der Primärmetallurgie bis zum Recycling und der Reststoffverwertung.

Warum HSC Chemistry®?
HSC Chemistry® ist ein etabliertes Werkzeug zur thermodynamischen Modellierung und Prozesssimulation in der Metall- und Recyclingindustrie. Besonders das HSC-SIM-Modul ermöglicht die dynamische Abbildung komplexer Prozessketten inklusive Stoff- und Energieflüssen.

Unsere Leistungen im Überblick:

• Erstellung und Optimierung kompletter Prozessfließbilder (Flowsheets)
• Stoffstrombilanzen für metallurgische und chemische Prozesse
• Bewertung und Integration von Reststoffen und Recyclingmaterialien
• Analyse von Energieverbräuchen und Massenbilanzen
• Unterstützung bei Scale-up, Machbarkeitsstudien und Prozessentwicklung

Ihr Vorteil:
Durch die ganzheitliche Simulation erhalten Sie eine belastbare Entscheidungsgrundlage für eine wirtschaftliche und nachhaltige Prozessführung – von der Rohstoffaufbereitung bis zur Produktveredelung oder zum Recycling.

Wir unterstützen Unternehmen bei der Analyse und Optimierung von Umform- und Fertigungsprozessen mittels simulationsgestützter Verfahren. Mit Simufact können Prozesse wie Schmieden, Walzen, Tiefziehen, Schneiden und thermische Verfahren virtuell abgebildet und detailliert analysiert und bewertet werden.

Warum Simufact?

Die Simulationssoftware basiert auf MSC Marc und ermöglicht realitätsnahe, physikalisch fundierte Abbildungen. So lassen sich Materialverhalten, Temperaturverläufe, Werkzeugbelastungen und mechanische Eigenschaften präzise analysieren. Das führt zu effizienter Prozessoptimierung und reduziertem experimentellen Aufwand.

Unsere Leistungen:

• Nicht-lineare und lineare Mehrkörper FEM-Simulationen
• Analysen thermischer, mechanischer und kontaktbedingter Prozesse
• Optimierung von Verfahren und Bauteilen
• Aussagekräftige Visualisierung der Ergebnisse

Typische Anwendungen:

• Bewertung von Bauteileigenschaften
• Identifikation kritischer Spannungen
• Optimierung durch angepasste Parameter
• Entwicklung neuer Prozesse

Ihr Vorteil:

Simulationen ermöglichen frühzeitige Fehlererkennung, verkürzen Entwicklungszeiten und reduzieren praktische Versuche. Mit unserer Erfahrung bieten wir praxisnahe, effiziente Unterstützung.