Möglichkeiten des additiven Designs im Bereich Manufacturing

Optimierte Produkte dank Additiven Designs

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Bei vielen Firmen ist die Thematik des Additive Manufacturing mittlerweile angekommen. Die Potentiale sind erkannt, aber es scheitert (noch) an der konkreten Umsetzung. Dies ist auf viele Ursachen zurückzuführen und schließt daher eine pauschale Lösung zunächst aus. Eine Hilfestellung diese Problematik aufzulösen, bietet die additive Gestaltung „Additive Design“ in der Konstruktion von Bauteilgeometrien. Autor: Robert Bonné, Solidteq

In den vergangenen Jahren hat das additive Design bemerkenswerte Fortschritte gemacht: Bei verzugsgefährdeten Geometrien können vorweg Softwareanalysen durchgeführt werden. Kritische Bereiche im Bauprozess werden markiert und ermöglichen es dem Konstrukteur das Design entsprechend anzupassen. Es bleibt oftmals ein iterativer Prozess, jedoch ist die Entwicklung deutlich schneller möglich als noch vor einigen Jahren.

Im Design für Additive Manufacturing (AM) unterscheiden wir heute grob drei Anwendungsfelder:

  • Eine bestehende Bauteilform,
  • die Neukonstruktion eines bestehenden Bauteils und
  • die Konstruktion eines neuen Bauteils.

Bei einer bestehenden Bauteilform wird additives Design vor allem in kleineren Modifikationen eingesetzt, welche die Baubarkeit verbessern oder die Wirtschaftlichkeit erhöhen sollen. „Kleinere Modifikationen“ bedeutet hier, dass z.B. Fasen implementiert, Bohrformen verändert, Radien und Winkel angepasst werden.

Bei der Neukonstruktion eines bestehenden Bauteils spielt additives Design in einigen Performanceclustern, die nachstehend beschrieben werden, eine wichtige Rolle:

  • Funktionsintegration,
  • Leistungssteigerung und
  • Leichtbau.

Ein bei der Funktionsintegration, aber auch bei allen anderen Clustern vorkommender Nutzen des additiven Designs, ist die nahezu völlige Gestaltungsfreiheit. Entgegen des bis dato vielfach üblichen Vorgehens gilt jetzt für den Konstrukteur: funktionsgerecht denken und handeln und nicht mehr fertigungsgerecht. Es besteht hier die Möglichkeit mehrere Bauteile zusammenzufassen („Merge“) und damit die Bauteilanzahl innerhalb einer Baugruppe zu minimieren.

Es können aber natürlich auch (zusätzliche) Funktionen ins Bauteil implementiert werden, z.B. Kühlkanäle. Diese erhöhen den Nutzen deutlich und führen damit zu einer Performancesteigerung.

Genauso kann es darum gehen die Interaktion zwischen der Komponente und dem Nutzer zu verbessern, indem die Zugänglichkeit verbessert und/oder die Handhabung vereinfacht wird.

In vielen Branchen wie z.B. der Luft- und Raumfahrt ist Leichtbau ein immer größer werdendes Thema. Mittels Topologieoptimierung wird aus verfügbarem Bauraum, definierten Einspannbedingungen und Lastfällen rechnergestützt entweder das minimale Gewicht bei gegebener Steifigkeit oder aber die maximale Steifigkeit bei gegebenem Gewicht ermittelt.

Solidteq GmbH

www.solidteq.com

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