DER KONSTRUKTEUR 6/2016

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CAD / CAM / PLM Startup mit 3D-DRUCK Funktionsfähiger Prototyp unterstützt die Entwicklung eines Elektrorollers die beiden Stratasys 3D-Drucktech - no logien FDM und PolyJet in der Produktentwicklungsphase für die Herstellung eines funktionsfähigen Prototypen. Zudem ergab sich als positiver Neben effekt eine erhebliche Kosteneinsparung im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren. „Wir benötigten Prototypen, die präzise dem endgültigen Produkt entsprachen, um damit ausgiebige Tests durchführen zu können. Nur so konnten wir eine erfolgreiche Markteinführung garantieren”, so Oliver Risse, Gründer von Floatility. „3D-Druck spielte hierbei eine entscheidende Rolle. Die Technologie ermöglichte es dem Team, Design und Konzept des E-Floaters anhand einer perfekten Nachbildung des endgültigen Produkts zu überprüfen. Damit konnte nicht nur der Produktentwicklungszyklus beschleunigt, sondern auch der Kostenaufwand für die Produktentwicklung erheblich gesenkt werden. Stratasys 3D-Druck war von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung eines funktionierenden Prototypen. Ohne diese Technologie wären wir schlicht und einfach nicht in der Lage gewesen, unser Produkt vom Reißbrett zur Marktreife zu bringen.” 3D-Druck-Technologie Bei der Entwicklung eines neuen Produktes stehen gerade Startup- Unternehmen unter einem extremen Zeit- und Kostendruck. Hier kann der 3D-Druck zu einer wichtigen Enabler-Technologie werden auf dem Weg zum marktreifen Produkt – wie im folgenden Fall der Entwicklung eines Elektrorollers. Das Hamburger Startup-Unternehmen Floatility GmbH hat einen ultraleichten, solarbetriebenen Elektroroller vorge stellt. An der Entwicklung waren die beiden 3D-Drucktechnologien von Stratasys – FDM und PolyJet – maßgeblich beteiligt. Entwicklungsziel Ziel war die Kreation eines modernen Fortbewegungsmittels für die Metropolen dieser Welt. Der Roller E-Floater ist mit einem Elektromotor ausgestattet und fährt auf drei Rädern. Auf diese Weise kann der Benutzer eine aufrechte Körperhaltung beibehalten und die Fahrt unbeschwert genießen, ohne ins Schwitzen zu geraten. Der E-Floater ist ein intelligentes Fahrzeug. Er registriert seinen Standort und Zustand und informiert seinen Besitzer darüber in Echtzeit. Um die geplante Markteinführung im November einzuhalten, nutzte Floatility Die Entscheidung für die 3D-Drucktechnologien von Stratasys hatte mehrere Gründe. Zum einen die erhebliche Zeit- und Kostenersparnis und andererseits die Kombination verschiedener Materialien in einem Druckvorgang. Dadurch konnten sowohl weiche als auch feste Materialien in die Prototypen integriert werden. Das Team fertigte die weichen Komponenten, wie Front- und Rückleuchten, Räder und Griffe, mit dem PolyJet-basierten Objet500 Connex3 Multimaterial-3D-Farbdrucker. Die festen Komponenten hingegen wurden aus dem mechanisch strapazierfähigen und UV-resistenten, FDM-basierten Material ASA mit einem Stratasys Fortus 450 3D-Produktionssystem gedruckt. Laut Risse wurde das weniger vorteilhafte Silikonformen als Alternativmethode für die Herstellung des Prototypen in Betracht gezogen. „Es gab viele Gründe, die gegen das Verfahren sprachen,” erklärt er. „Zunächst war da die Montage von bis zu 20 Einzelteilen, dann erheblich höhere Kosten. Darüber hinaus hätte die Herstellung doppelt solange gedauert wie mit 3D-Druck.” Resumee „Der E-Floater zeigt auf eindrucksvolle Weise das Potenzial des 3D-Drucks. Er erlaubt Designern und Erfindern die Umsetzung ihrer Entwürfe in voll funktionsfähige Produkte – schnell und kostenwirksam“, resümiert Andy Middleton, Präsident Stratasys EMEA. „In dieser Fallstudie kamen unsere beiden 3D-Druck- Kerntechno logien gemeinsam zum Einsatz. Sie waren wesentlich an der Entwicklung und Markteinführung eines hochinteressanten und innovativen Produkts beteiligt. Als Unternehmen stehen wir mit Begeisterung Startups wie Floatility zur Seite, damit sie ihre Ideen in die Tat umsetzen können.” www.stratasys.com/de 30 Der Konstrukteur 6/<strong>2016</strong>
ANZEIGE ANZEIGE Simulation aus einem Guss Konstruktion und Simulation – zwei Arbeitsschritte, die zusammengehören. SOLIDWORKS Simulation von Dassault Systèmes, der 3DEXPERIENCE Company, verknüpft beide Welten nahtlos. Si Kon SOLI 01 Simulationsergebnisse im Kontext der Gesamtbaumgruppe Das Engineering von komplexen Maschinen läuft heute in der Regel so ab: Der Ingenieur entwirft das Produkt mit einer CAD-Software. Dann testet er die Funktion mithilfe von Analyse- und Simulationssoftware. Das erspart ihm den Bau teurer Prototypen und Wochen Arbeitszeit, weil er konstruktive Sackgassen schneller erkennt. Doch was Entwickler an Zeit für physikalische Tests sparen, vergeuden sie häufig mit der Aufbereitung der CAD-Daten für die Simulation. So haben CFD-Programme (Computational Fluid Dynamics) einige Einschränkungen: ■ Viele Anbieter empfehlen, bei komplexen Geometrien bestimmte Details aus der Konstruktion herauszunehmen. Doch dann ist die Frage, inwieweit die Simulation die spätere Wirklichkeit tatsächlich abbildet. 02 Multi-Physics in SOLIDWORKS ■ Ein wichtiger Aspekt bei CFD-Simulationen ist die Qualität der Vernetzung der Volumenkörper. Diese muss oft manuell verbessert werden. Idealerweise geschieht so etwas aber automatisch, indem das Netz an wichtigen Stellen, etwa an Grenzschichten, feiner, an unkritischen Stellen dagegen gröber berechnet wird. ■ Nach der Simulation sind Nachbesserungen im CAD-Modell nötig, vielleicht sollen mehrere Varianten durchgerechnet werden. Wenn dann die mühevolle manuelle Anpassung der Veränderungen und Randbedingungen erneut losgeht, explodiert der Arbeitsaufwand geradezu. Hand in Hand Anwender von SOLIDWORKS von Dassault Systèmes kennen solche Klagen nur vom Hörensagen. Nicht nur nutzen sie das wohl leistungsstärkste 3D-CAD-Programm, mit SOLIDWORKS Simulation steht ihnen zudem ein umfangreiches Softwarepaket für die Analyse zur Verfügung. Es arbeitet Hand in Hand mit SOLIDWORKS zusammen und bietet dadurch einige Vorteile: SOLIDWORKS Flow Simulation – das CFD- Modul in dem Paket – übernimmt die 3D- CAD-Daten direkt in die Strömungssimulation. Der Fluidbereich wird auf Grundlage der Geometrie automatisch erstellt und bei allen Konstruktionsänderungen automatisch aktualisiert. Es ist robust bei komplexen Geometrien, auch bei der automatischen Vernetzung. Mehrere Module, ein Paket SOLIDWORKS Flow Simulation ist eines von mehreren Modulen aus dem SOLIDWORKS Simulation Portfolio. Die Module geben in kurzer Zeit Auskunft, ob eine Konstruktion funktioniert, welche Variante die beste ist und wie langlebig diese ist. Weitere Module von SOLIDWORKS Simulation sind: ■ SOLIDWORKS Motion: Testet Bewegungsabläufe ganzer Baugruppen unter Einwirkung von Lasten und liefert eine Aussage, ob alle Bewegungen korrekt aus- 01 Simulationserg Kontext der Gesamt geführt werden. ■ SOLIDWORKS Plastics: Simuliert das Fließverhalten von geschmolzenem Kunststoff beim Spritzgießen und macht Vorhersagen, ob und wie sich ein Teil beim Ab- D kühlen verzieht. as Engineerin ■ SOLIDWORKS Sustainability: Macht schinen Umweltverträglichkeitsprüfungen in Der Echtzeit Ingenieur entw läuft h über den gesamten Lebenszyklus. ner CAD-Softwar ■ SOLIDWORKS Simulation Premium: Funktion Ermöglicht nichtlineare & dynamische lationssoftware. Analy- D mithilfe sen, etwa zur Bewertung von großen teurer Deformationen, Vibration oder Plastizität. weil er konstruktiv Prototypen u erkennt. Doch wa physikalische Test Virtuelle Prüfung häufig mit der Auf All diese Module arbeiten auch ten perfekt für die Simulat untereinander zusammen. Wichtig gramme für (Computa größere Projekte ist, dass sich die einige Konstruktionsdaten und Analyseergebnisse ■ Viele mit Anbieter em Einschränku Kollegen im Unternehmen, aber Geometrien auch externen Partnern austauschen lassen Konstruktion – eine herau besti weitere Eigenschaft von SOLIDWORKS ist die Simulation. Nur so lassen sich neue spätere Wert- Wirklichke Frage, inwie schöpfungsketten über Unternehmensgrenzen hinweg etablieren und neue Marktchancen erobern. Erfahren Sie mehr über SOLIDWORKS: www.solidworks.de/launch/ 02 Multi-Physics in SOLIDWORKS Der Konstrukteur 6/<strong>2016</strong> 31
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