CT CoreTechnologie 3D_Evolution: Datenaufbereitung im Handumdrehen

4D_Additive gibt dem Designer die Freiheit, Texturen auf Teilen anzubringen und diese bereits im Baujob zu erzeugen. Mit einem entsprechenden Finish entsteht der perfekte Look.

Zur Firma

Die CT CoreTechnologie GmbH wurde 1998 gegründet und ist spezialisiert auf die Konvertierung von CAD-Daten. Mit 80 Mitarbeitern an fünf Standorten entwickelt das Softwarehaus Lösungen für die Umwandlung, Visualisierung, Aufbereitung und das Management von CAD-Daten in allen gängigen Industrieformaten. Weltweit setzen über 500 namhafte Industrieunternehmen aus allen Branchenbereichen die Lösungen von CT ein.

Schuster, bleib bei deinen Leisten! Diesen Aufruf kennt man und er ermahnt uns dazu, den Dingen treu zu bleiben, die wir gut können und die wir gelernt haben. Doch stimmt das auch in solch wandelbaren Zeiten wie jetzt, wenn technologische Umbrüche nahezu im Stundentakt zu passieren scheinen? „Ja und nein. Einerseits ist es wichtig, sich auf das zu konzentrieren, was man gut kann, vor allem auch aus Unternehmenssicht. Allerdings darf man den Blick nicht vor dem Wandel verschließen. Ich glaube es ist wichtig, die richtige Mischung zu finden. So, wie ein Schuster mit einem Leisten unterschiedliche Schuhe herstellen kann, haben auch wir unsere Möglichkeiten ausgelotet, wie wir im Thema Additive Fertigung mitwirken können“, erzählt Armin Brüning, Geschäftsführer der CT CoreTechnologie GmbH.

Mit 4D_Additive können interne und externe Gitterstrukturen erzeugt werden. Damit gelingt Leichtbau im Handumdrehen.

Armin Brüning
Geschäftsführer der CT CoreTechnologie GmbH

„Indem wir unsere Datenkonvertierungskompetenz in die Softwaresuite 4D_Additive einbringen, ermöglichen wir eine Datenaufbereitung für die Additive Fertigung direkt aus nativen CAD-Daten.“

Kernthema Geometriekern

Das 1998 gegründete Unternehmen hat seinen Ursprung in der Konvertierung von CAD-Daten. Auf der Basis eines eigenen Grafikkerns ist das in Mömbris in Nordwestbayern ansässige Unternehmen in der Lage, unterschiedlichste native CAD-Dateiformate verlustfrei ineinander umzuwandeln, dabei auf einen Großteil der Geometrieinformationen zuzugreifen und diese auch zu verändern. „Das klingt im ersten Moment nach keiner großen Sache. Bei genauerer Betrachtung stellt man aber fest, dass auch hierbei der Teufel, wie so oft, im Detail steckt. Die verschiedenen Datenformate nutzen oft ganz unterschiedliche Methoden, um die vorliegende Geometrie zu beschreiben. Das liegt in den sehr unterschiedlichen Geometriekernen begründet. Unsere Herangehensweise baut auf einer Beschreibung einer vorliegenden Geometrie direkt über die Boundary Representation (B-Rep) auf. Man kann sich das vereinfacht so vorstellen, dass an die vorliegende Geometrie ein mathematisch exakt beschriebenes Kurven- und Linienmodell angelegt wird, das an den Begrenzungen der entstehenden Flächen ganz klar definierte Bedingungen erfüllen muss. Das hat den enormen Vorteil, dass immer eine exakte mathematische Gesamtbeschreibung des Modells entsteht. Diese kann dann ganz leicht in andere Formate überführt werden. Ebenso ist man dadurch in der Lage, die Geometrie, wenn erforderlich, zu manipulieren“, geht Brüning ins Detail. Das Softwaretool 3D_Evolution ermöglicht so neben der Konvertierung auch beispielsweise eine Vereinfachung des Modells, was bei einer numerischen Simulation enorme Vorteile in der Vernetzungs- und Berechnungsgeschwindigkeit bringen kann.

Eine mächtige Nesting-Funktion ermöglicht die baujob-optimierte Anordnung der Teile im Bauraum.

Problembehaftete Substitutionsgeometrien

Betrachtet man die Standardformate, die in der Additiven Fertigung im Wesentlichen genutzt werden, allen voran das STL-Format, erkennt man sehr schnell, dass man es meistens mit Substitutionsgeometrien zu tun hat, die die Bauteilgeometrie nur in einer Annäherung wiedergeben. Das hat zwar einerseits den Vorteil, dass man dadurch frei von geschützten Geometriebeschreibungen beliebige Geometrien darstellen kann und mit entsprechendem Detaillierungsgrad auch in einer Qualität, dass das freie Auge die Annäherungsungenauigkeit nicht wahrnehmen kann. Zudem ist man dadurch in der Lage Geometrien darzustellen, ohne deren Entstehungs-Know-how preisgeben zu müssen. Andererseits entstehen dadurch Ungenauigkeiten, die zu Lücken in der Geometrie, und im Falle einer hohen Auflösung schnell zu riesigen Datenmengen führen können. Außerdem ist es schwierig, an solchen Geometrien Änderungen anzubringen, ohne die Datenintegrität zu beeinträchtigen.

Mit der Hollow-Funktion können massive Zonen zur Wärmeoptimierung ausgehöhlt werden.

Mit Geometrie-Know-how zur Lösung

„Das sind genau die Probleme, denen man mit einer sauberen Datenkonvertierung aus dem Weg gehen möchte. In der Additiven Fertigung verursachen diese Substitutionsgeometrien aber häufig Probleme. Fehlerhafte Geometrien müssen zunächst korrigiert werden, um eine Datenaufbereitung für die Fertigung überhaupt erst zu ermöglichen. Man nennt diesen Vorgang heilen. Hinzu kommen speziell bei Freiformflächen auch die erwähnten Ungenauigkeiten über eine etwaige Annäherung aus Dreiecken. Das war der Grund, weswegen wir unser Geometrie-Know-how auch in der Datenaufbereitung für die Additive Fertigung gut nutzen können“, so der Geschäftsführer weiter.

2019 hat CoreTechnologie dann mit dem 4D_Additive-Tool ein Werkzeug geschaffen, das genau diese Problemstellungen aufgreift und mittels geometrisch sauberer Modelle eine Lösung bietet. Dabei kann das Tool nicht nur Modelle auf etwaige Lücken überprüfen, sondern erkennt auch Unstetigkeiten bei tangentialen Anschlüssen sowie Kantenverschneidungen zuverlässig. Oft ist es in der Additiven Fertigung erforderlich, Offsets anzubringen, um für eine eventuell nötige Nachbearbeitung genug Material zur Verfügung zu haben. Außerdem ist es häufig hilfreich, wenn man nachträglich beispielsweise Verrundungen anbringen oder entfernen kann, sowie auch Bohrungen entfernen oder eben hinzufügen kann, um beispielsweise eine Pulverentfernung zu vereinfachen.

Die Powercopy-Funktion ermöglicht konturnahes Kopieren von Bauteilen für eine optimale Bauraumausnutzung.

Schnell und benutzerfreundlich zum Baujob

„Selbstverständlich kann man mit unserer Lösung ein Modell auch aushöhlen oder das Innere durch Lattice-Strukturen ersetzen. Damit steht dem Leichtbau nichts im Wege. Außerdem wurden sämtliche Funktionen berücksichtigt, die in der Additiven Fertigung für die Vorbereitung eines funktionierenden Baujobs wichtig sind. Neben Nesting für eine optimierte Bauraumausnützung bei pulverbasierten Systemen unterstützt die Software den Anwender auch bei der optimierten Ausrichtung des Bauteils im Bauraum und selbstverständlich stehen auch umfangreiche Möglichkeiten für die Erstellung von Supportgeometrien zur Verfügung“, präzisiert Brüning.

Besonderen Wert legt man in der bayrischen Softwareschmiede dabei auf Benutzerfreundlichkeit. Sämtliche erforderlichen Arbeitsschritte sind auf der Oberfläche erreichbar und können entweder mit individuellen Parametern oder automatisiert genutzt werden. Ein versierter Konstrukteur kann den Umgang mit der Software laut Angabe des Geschäftsführers innerhalb einer halben Stunde erlernen. Man habe sich dabei bewusst an den üblichen Vorgehensweisen in CAD-Systemen orientiert, um den Einstieg so einfach wie möglich zu gestalten.

Texturen werden bereits im Baujob erzeugt. Standardmäßig steht eine Texturbibliothek zur Verfügung, die individuell ergänzt werden kann.

Professionell texturieren

Oberflächenqualität ist eines der Killerkriterien in der Additiven Fertigung. Dabei sind, je nach Fertigungsverfahren, unterschiedliche Fertigungsparameter entscheidend für das Erscheinungsbild der Oberfläche. „Dass man in der Datenaufbereitung das Thema Oberflächenqualität ständig im Auge behalten muss, hat sich bei den Softwareherstellern bereits herumgesprochen. Natürlich sorgen wir dafür, dass der Anwender bei der Datenaufbereitung dabei konsequent unterstützt wird. Das beginnt bei der Teileausrichtung, um Stairsteps zu vermeiden. Aber das hat uns nicht genügt. Wir wollten noch Möglichkeiten schaffen, die Teileoberfläche bewusst zu strukturieren“, sagt Brüning und verrät: „Die Kunden haben häufig den Wunsch geäußert, gezielt Oberflächenelemente aufbringen zu können. Meist wurde der Wunsch nach regelmäßigen Strukturen wie Gitter oder Ähnlichem genannt. Wir haben das Thema weitergedacht und eine Lösung gefunden, um Texturen auf Flächen aufzubringen und zusätzlich Nahtelemente mit einzuführen. Dadurch können wir die Oberfläche eines Bauteils aussehen lassen, als wäre es mit Leder überzogen und die Nahtstelle wird auch als Naht dargestellt. Durch Aufbringen von Tiefeninformationen bekommen diese Texturen sogar die gewünschte Haptik.“

Individueller Look schon während des Baujobs

Mit diesem Feature ist man in der Lage, nahezu beliebige Texturen zu erzeugen. Dabei bietet die Software einen umfangreichen Katalog an vordefinierten Texturen. Aber auch die Erstellung individueller Texturen ist ohne großen Aufwand möglich. Für das Aufbringen müssen lediglich die zu texturierenden Flächenelemente ausgewählt werden. Übergreifende Flächen und tangentiale Anbindungen erkennt das System automatisch und setzt die Textur über die Flächennahtstellen hinaus kontinuierlich fort.

„Mit diesen Funktionalitäten geben wir Produktentwicklern die absolute Freiheit über die Oberflächengestaltung. Das ermöglicht eine schnellere und effizientere Bauteilentwicklung und zusätzliche Designmöglichkeiten, die schon im Bauprozess umgesetzt werden können. Spätere Beschichtungen mit zusätzlichen Materialien können so teilweise einfach entfallen. Neben diesen tollen Features arbeiten wir mit Nachdruck daran, immer mehr Schnittstellen zu Fertigungssystemen zu schaffen, um so den Baujob noch einfacher an die Maschine zu bekommen. Ziel ist es, auch im Bereich der Additiven Fertigung die gleiche Positionierung als Schnittstellenexperte zu erreichen, wie wir sie im Bereich der CAD-Daten bereits haben“, fasst der Geschäftsführer zuversichtlich zusammen.