Additive-FertigungDigitale Werkzeuge für die Additive Fertigung
Um die Vorteile der Additiven Fertigung voll nutzen zu können, gilt es, funktionsoptimierte Bauteile zu entwickeln und diese in einer reproduzierbaren Qualität anforderungsgerecht zu produzieren. Digitale Werkzeuge können dazu an zahlreichen Stellen der additiven Prozesskette Nutzen stiften. Das Fraunhofer IWU erarbeitet zusammen mit der TU München im AMlab in Augsburg dafür neue Methoden und Werkzeuge und stellt diese auch in Form von Dienstleistungen zur Verfügung.
Add-on für Siemens NX zur Generierung von leichtbauoptimierten Wabenstrukturen auf Freiformflächen.
DI Christian Seidel
Mitglied der Institutsleitung am iwb der Technischen Universität München und Abteilungsleiter beim Fraunhofer IWU in Augsburg
„Die digitale Prozesskette wird in der additiven Fertigung zukünftig beides sein – Chance und Herausforderung.“
Bereits beim CAD-Design ist es notwendig, Software verfügbar zu haben, die es Anwendern ermöglicht, funktionsoptimierte, und daher oftmals geometrisch komplexe, Strukturen zu erstellen. Als Beispiel können hier belastungsgerecht optimierte und freigeformte Wabenstrukturen genannt werden, deren Konstruktion für herkömmliche CAD-Systeme eine Herausforderung darstellt. Im AMLab in Augsburg, dem Additive Manufacturing Laboratory des Instituts für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München und des Fraunhofer IWU in Augsburg, wurde daher ein Add-on für das CAD-Programm Siemens NX erarbeitet, das einen automatisierten Konstruktionsprozess ermöglicht (vgl. Abbildung 1).
Simulationsgestützte Vordeformation am Beispiel einer Triebwerksschaufel.
Im Anschluss an die Konstruktionsphase werden digitale Werkzeuge zur Prozessauslegung benötigt. Ein vielversprechender Ansatz besteht darin, die aufzubauende Geometrie softwaregestützt derart vorzuverformen, dass durch die prozessbedingten Eigenspannungen nach dem Bauprozess ein maßhaltiges Bauteil resultiert. Hierzu wurde am AMLab ein Simulationsmodell für das Laserstrahlschmelzen erarbeitet, das die Maßhaltigkeit von Bauteilen signifikant verbessert. Im in Abbildung 1 gezeigten Beispiel konnte die Maximalverformung um mindestens 40 % im Vergleich zum nicht vordeformierten Ausgangsstand reduziert werden.
In den beiden genannten Bereichen gilt es, den Weg aus dem Labor in die industrielle Anwendung zu beschleunigen. In den nächsten Jahren wird dies durch weitere gezielte und anwendungsorientierte Forschung erreicht. Derzeit befinden sich die erarbeiteten Systeme bei Industrieanwendern in der Beta-Testphase.
Auch eine Methodenerarbeitung aufgrund konkreter Kundenanforderungen oder die direkte Berechnung von Kundenbauteilen wird vom Fraunhofer IWU angeboten. Durch Kooperationen mit Softwareanbietern sowie Maschinen- und Anlagenherstellern ist das Institut immer auf dem aktuellen technischen Stand und somit eine wertvolle Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie.
www.amlab.de
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