CT CoreTechnologie 4D_Additive: 3D-Druck neu gedacht

Leichtbaustrukturen iterativ erzeugen und optimieren: In der neuesten Version der 3D-Printing-Software 4D_Additive ergänzt CoreTechnologie eine Nastran-Schnittstelle und ermöglicht es, vielfältige Gitterstrukturen schnell zu erzeugen und mit Simulationstools zu validieren.

Gitterstrukturen können auf gesamte Bauteilgeometrien oder Bereiche davon angewendet werden und bieten somit zusätzliche Möglichkeiten im Leichtbau.

Gitterstrukturen können auf gesamte Bauteilgeometrien oder Bereiche davon angewendet werden und bieten somit zusätzliche Möglichkeiten im Leichtbau.

Gitterstrukturen wie sogenannte Gyroide sind aufgrund ihrer Komplexität ausschließlich mit 3D-Druckverfahren realisierbar. Die Software 4D_Additive erzeugt hierbei verschiedene Strukturen, die in technischen Anwendungen der Medizin oder im Industriedesign großes Potenzial bieten. Durch additive Verfahren gefertigte Integralbauteile erhalten durch Gitterstrukturen bessere Eigenschaften wie ein geringeres Gewicht bei hoher Festigkeit oder übernehmen Funktionen, die sonst nur durch Baugruppen mit mehreren Bauteilen erreicht werden. In der aktuellen Version der Software 4D_Additive von CoreTechnologie unterstützt das Additive Manufacturing Tool einen neuen Ansatz zur Erzeugung, Optimierung und Validierung von Leichtbaustrukturen. Mit dem Advanced Lattice Modul werden schnell und einfach Gitterstrukturen erzeugt und zur Optimierung mit einer neuen Nastran-Schnittstelle direkt an die Berechnungssoftware übergeben.

Gitterstrukturen, alternative Bauteildesigns und komplexe 3D-Geometrien können mit der neuen 4D_Additive Software-Version nahtlos an die Berechnungssoftware gesendet werden.

Gitterstrukturen, alternative Bauteildesigns und komplexe 3D-Geometrien können mit der neuen 4D_Additive Software-Version nahtlos an die Berechnungssoftware gesendet werden.

Optimierte Bauteileigenschaften

Die Technologie wird künftig sicher bei der Konzeption vieler neuer Produkte Anwendung finden. Hierbei können Volumenkörper mit internen Strukturen aufgefüllt sowie Modelle teilweise durch externe Strukturen ersetzt werden. Es gibt viele Beispiele für die Vorteile und neuen Möglichkeiten von Gitterstrukturen in der Additiven Fertigung wie etwa die mechanische Energieabsorption von Stößen und Biegungen, die Absorption von mechanischen Schwingungen, der Leichtbau von Metallstrukturen oder Wärmedämmung, Wärmeableitung und Wärmeaustausch. Aber auch bei der Speicherung von Wärmeenergie, bei schwammartigen Strukturen zur Speicherung von Gasen, bei Katalyse und Destillation, für Implantate zur Verbindung mit der schwammartigen Struktur von Knochen und für neue Gestaltungsmöglichkeiten für Industriedesigner kann die Anwendung von Gitterstrukturen in der AM von Nutzen sein.

Die 4D_Additive-Software bietet Tools zur automatischen Erzeugung von 20 verschiedenen 3D-Gitterstrukturtypen. Vor allem mit Gyroid-Mustern und Trabecular-Strukturen zur Nachbildung natürlicher Gitternetze, wie sie in der Natur in Knochen vorkommen, werden neuartige Designs zur Optimierung des Gewichts, der Stabilität, Spannungsverteilung und Stoßabsorption von Bauteilen generiert.

Speziell in der Medizintechnik bieten Gitterstrukturen Vorteile. Beispielsweise bei Gelenksimplantaten.

Speziell in der Medizintechnik bieten Gitterstrukturen Vorteile. Beispielsweise bei Gelenksimplantaten.

Die Kunst der geeigneten Struktur

Generell ist die Gyroid-Struktur aufgrund seiner hohen Festigkeit bei minimalem Materialeinsatz und Gewicht sowie seiner einfachen Druckbarkeit ideal für 3D-Druck-Verfahren geeignet. Der Vorteil von Gyroiden ist es, dass sie keine Stützstrukturen benötigen, da die Winkel der Geometrie in allen Achsen stets 30° sind. Wenn Bauteile hohe Festigkeit bei geringem Gewicht erfordern, sind Gyroid-Strukturen die erste Wahl für alle Anwendungen.

Wenn Bauteile hingegen eine Druckfestigkeit aus Quer- oder beiden Richtungen erfordern, ist die Verwendung von kubischen Mustern geeignet. Falls nur eine senkrechte Druckfestigkeit erforderlich ist, kommen dreieckige Muster zur Anwendung. Bei einseitiger Belastung ist eine 2D-Gitterstruktur wie Honeycomb ausreichend. Für zug- oder biegefeste Teile kommen 3D-Lattice wie Stern- oder Kreuzstrukturen zur Anwendung.

Natürliche Strukturen, wie sie in Schwämmen oder Knochen vorkommen, nennt man Trabecular- oder auch Skeletal-Strukturen. Diese sind besonders geeignet für Hitzeableitung sowie Vibrations- und Geräuschdämmung. Trabeculare Strukturen können zudem im medizinischen Sektor, zum Beispiel für Implantate, die mit der Knochenstruktur verwachsen sollen, verwendet werden.

Das Aushöhlen und Ersetzen von Vollmaterial durch Lattice-Strukturen ermöglicht im Leichtbau signifikante Gewichtseinsparungen.

Das Aushöhlen und Ersetzen von Vollmaterial durch Lattice-Strukturen ermöglicht im Leichtbau signifikante Gewichtseinsparungen.

Durch Gitterstrukturen Wärmeverzug minimieren

Im Sinne der bestmöglichen Wärmeverteilung können mit der 4D_Additive-Software Bauteile auf massive Zonen hin analysiert, mit einer Hollowfunktion ausgehöhlt und mit Gyroid-, Honeycomb-, Sternform- oder Gitter-Strukturen aufgefüllt werden. Die Bedienung ist einfach und die Berechnung der Gitterstrukturen für die Befüllung der ausgehöhlten Bereiche erfolgt innerhalb weniger Sekunden.

Optimierung auf Knopfdruck

Mit der standardisierten Nastran-Schnittstelle der 4D_Additive-Software werden die optimierten 3D-Geometrien an Berechnungstools übergeben. Das Standardformat ermöglicht es, die Gitterstrukturen für alternative Bauteildesigns zur Prüfung schnell und problemlos an alle gängigen Berechnungstools zu senden. Die Anpassung der Designs kann somit ohne nennenswerten Konvertierungsaufwand iterativ in mehreren Schritten erfolgen.

Die Verwendung verschiedener Gittertypen und die Variation der Zellstärke sowie eine über den Bauteilverlauf variable Zellgröße erlaubt die Anpassung der Geometrie an geforderte Eigenschaften bei gleichzeitig optimierten Bauteileigenschaften. Im Gegensatz zur Topologieoptimierung werden mit diesem Ansatz klassische Bauteildesigns iterativ optimiert und mit Simulationstools validiert.

Die neuen Möglichkeiten durch die Additive Fertigung und Verwendung spezieller Gitterstrukturen bieten viele Vorteile für Konstrukteure und Designer und werden sicherlich künftig in vielen Produktentwicklungen zum Einsatz gebracht.

Filtern

Suchbegriff

Unterkategorie

Firmen

Inhaltstyp

Firmentyp

Land