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Der Metall-3D-Druck auf industrieller Ebene ist für viele Unternehmen eine relativ neue Herausforderung. Insbesondere in den frühen Phasen der Anpassung der AM-Technologie verbringen Unternehmen mehrere Wochen mit Tests- und Fehlertests, um die Build-Konfigurationen zu optimieren. AdditiveLab, von dem gleichnamigen Softwarehersteller aus Belgien produziert, wurde speziell entwickelt, um die technischen Anforderungen von AM-Ingenieuren zu erfüllen, ohne dass Simulationskenntnisse erforderlich sind.
In der Additiven Fertigung wird bei der Datenaufbereitung für die Druckvorbereitung meist der Weg über das STL-Dateiformat gewählt. Die dadurch entstehende Geometrieungenauigkeit und Fehleranfälligkeit müssen jedoch nicht sein. Die Weirather Maschinenbau und Zerspanungstechnik GmbH zeigt in Kooperation mit der CT CoreTechnologie GmbH, dass eine Maschinenansteuerung direkt aus CAD-Daten heraus möglich ist. Von Georg Schöpf, x-technik
gastkommentar
Bei der Prozesssimulation im 3D-Druck stellen Stützstrukturen die Hard- und Software gleich vor mehrere Herausforderungen: Einerseits sind sie für einen reibungslosen Ablauf des 3D-Drucks notwendig, andererseits verbrauchen sie Material, das nach dem Druck erst einmal mühsam manuell entfernt und dann weggeworfen wird, zudem erhöht sich die Druckzeit. In der Simulation und im CAD-Modell erfordern die oft recht feinen Strukturen viel Rechenleistung. Intelligente Lösungen erleichtern die Berechnung von 3D-Druckgeometrien.
Die Franke GmbH aus Aalen entwickelt und fertigt Drahtwälzlager, eine leichtere Alternative zu den üblichen Vollmateriallagern. In einer Partnerschaft mit den Simulationsexperten von Cadfem und Rosswag als Lösungsanbieter für den 3D-Druck in Metall reizten die Lagerspezialisten von Franke die Technologie bis an die Grenzen aus. Von Ralf Steck, Freier Redakteur
Obwohl sich die additive Fertigung als Vorzeigetechnologie der Digitalisierung und modernster Prozesstechnik darstellt, bilden handschriftliche Dokumentationen und Laufkarten die Grundlage zur „Steuerung“ der Fertigungsprozesskette. Dabei begünstigen gerade die additiven Fertigungsverfahren eine papierlose (Serien-)Fertigung durch die Möglichkeit, schon während des Produktionsprozesses identifizierende und authentifizierende Produktkennzeichnungen untrennbar mit dem Bauteil zu verbinden. Die individuelle Bauteil-DNA ist durch diese Art der Direktmarkierung ab dem ersten Moment der Produktentstehung ohne Beeinflussung der Fertigungskosten rückverfolgbar.
Das Fügen individuell strukturierter Stahlbleche ermöglicht die Herstellung topologisch optimierter Bauteile. Die Herstellbarkeit innerer Hohlräume wird dabei genutzt, um die Materialverteilung einer numerischen Bauteiloptimierung anzunähern. Am ISW der Universität Stuttgart werden Algorithmen zur automatischen Modellierung optimierter Bauteilschichten entwickelt und anhand praxisnaher Beispiele validiert. Von Nico Helfesrieder, M.Sc.; Dr.-Ing. Armin Lechler; Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl, Universität Stuttgart
Die Additive Marking GmbH launcht ihre Software Suite zur Etablierung einer durchgängigen Rückverfolgbarkeit in der Additiven Fertigung. Die Software unterstützt Anwender sowohl in der Datenvorbereitung zur effizienten Umsetzung einer Serialisierung mit direkt gedruckten maschinenlesbaren Codes als auch in der digitalen Dokumentation der Fertigungsprozesskette. Manuelle fertigungsbegleitende Laufkarten lassen sich so vermeiden.
Eine Datenaufbereitungssoftware, die keine Wünsche offen lässt. Mit diesem Ziel vor Augen hat die CADS Additive GmbH aus dem oberösterreichischen Perg die AM-Studio Suite geschaffen. Eine intuitiv zu bedienende Software, die es dem Nutzer von AM-Technologien in der Datenaufbereitung so einfach machen soll wie die Nutzung eines Smartphones. Von Georg Schöpf, x-technik
Simulation hilft, Verzug zu vermeiden: Der 3D-Druck mit Metall ist nicht trivial. Hersteller, Anwender und Forschungseinrichtungen arbeiten daran, die Vorgänge während des Laserschmelzens zu verstehen, zu simulieren und im Prozess zu berücksichtigen. Eine Masterarbeit am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Dresden hat sich damit beschäftigt zu analysieren, wie die Befüllung des Bauraums den Druckprozess beeinflusst. Von Ralf Steck, freier Fachjournalist
Die Vorteile der Additiven Fertigung sind vielfältig, zahlreich und erfolgversprechend – um diese umfassend auszunutzen, bedarf es viel Arbeit und Erfahrungswissen. Die Anwendung der Technologie sollte an einem Mangel der beiden Faktoren jedoch nicht scheitern. Mit MSC Apex Generative Design existiert nun ein Werkzeug, das diese Lücke füllen kann und den erfolgreichen Einsatz der Additiven Fertigung unkompliziert ermöglicht.
In der additiven Fertigung werden heute als auch in Zukunft die Aspekte Leichtbau, Topologie-Optimierung, gradierte und adaptierte Strukturen oder Multi-Material-Anwendungen sowie viele weitere diskutiert. Diesen folgen zumeist den Themen komplexer Geometriefreiheit, Funktionsintegration und Reproduzierbarkeit. Zur Realisierung wird häufig kostenintensive Spezialsoftware eingesetzt. Es gibt allerdings Alternativen. Von Fabian Klein, Hochschule Ruhr West
Im Rahmen von zweitägigen Wokshops bei M&H in Ilz in der Steiermark erfahren Ingenieure, Konstrukteure und 3D-Druck-Anwender, wie Bauteile und Produkte optimal für die Additive Fertigung ausgelegt und gefertigt werden können. Im Rahmen dieser Workshops wird den Teilnehmern das erforderliche Wissen vermittelt, um das Potenzial der Additiven Fertigung für industrielle Anwendungen voll auszuschöpfen.
Durch die Additive Fertigung und die damit gewonnenen Freiheiten erfährt die seit Jahren bewährte Topologieoptimierung ein Revival. In der Topologieoptimierung wird, ausgehend vom verfügbaren Bauraum, das Material an den Stellen entfernt, an denen es den geringsten Beitrag zur Funktionalität des Bauteils leistet. Auf diese Weise entstehen Bauteilstrukturen, die an organisch gewachsene Formen erinnern: Baumgeäst oder Knochenstrukturen entwickeln sich aufgrund der anliegenden Belastungen zu einem effizienten Design. Diese Evolution kann – in beschleunigter Form – mit Konstruktionsalgorithmen in die Produktentwicklung übertragen werden.
FEM-Berechnungen und Topologie-Optimierung für effizientere Bauteile: Mittels Metall-Laserschmelzen lassen sich komplexe und effiziente Leichtbaustrukturen herstellen. Das ist vor allem interessant für Branchen, in denen es auf jedes Gramm Gewicht ankommt, wie die Luft- und Raumfahrt oder den Motorsportbereich. Um den Prozess von der Konstruktion bis zur Fertigung und zerspantechnischen Nachbearbeitung zu optimieren, entschied sich Toolcraft vergangenes Jahr für das NX Software Paket von Siemens. Damit kann das Unternehmen noch effizientere Bauteile herstellen. So ermöglichen die in der Software integrierten Bausteine für FEM-Berechnungen und Topologie-Optimierung Gewichts- und Kostenreduktionen.
Topologieoptimierte Autofelgen durch Additive Fertigung: Felgen haben nicht nur eine sehr wichtige Funktion sondern sind für viele auch ein entscheidendes Designelement am Auto ihrer Wahl. Deshalb ist die Simulation nicht nur für die Berechnung der Verformung und des mechanischen Spannungsverlaufs nutzbar. Für neuartige, bionische Designs kann mit Simulationen auch eine topologieoptimierte Struktur erzeugt werden.
Die Synergien der Topologieoptimierung und der additiven Fertigung sind mittlerweile weitreichend bekannt – die freien Gestaltungsmöglichkeiten der additiven Fertigung gehen Hand in Hand mit den organischen Formen des physikgetriebenen Bauteilentwurfs.
Numerische Simulation macht heute sehr viel möglich: Unternehmen und Wissenschaft entwickeln damit wegweisende Innovationen. Sie verbessern die Qualität, Sicherheit und Effizienz von Produkten und Prozessen – und sie sparen Kosten sowie Entwicklungszeiten. Cadfem unterstützt Simulationsanwender dabei, das verfügbare Potenzial bestmöglich zu nutzen.
Additive-Fertigung
