Aufrufe
vor 2 Monaten

DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DER KONSTRUKTEUR 4/2018

- DIGITALE

- DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG 01 02 Gitterstruktur ließ sich nicht bzw. nur sehr schwer und damit kostenintensiv mit klassischen Fertigungsmethoden wie dem Metallguss reproduzieren. Auch die Idee, die Sitzrahmen im rein additiven Verfahren, also per 3D-Metalldruck, zu fertigen, verwarfen die Konstrukteure schnell. Zwar entwickeln sich additive Fertigungsverfahren rasant weiter, trotzdem bringen sie, gerade bei der Verarbeitung metallischer Werkstoffe, immer noch Einschränkungen mit sich. So ist im Vergleich zu klassischen Fertigungsmethoden die Zahl der möglichen Materialen noch stark begrenzt. Während hunderte verschiedene Legierungen im Metallgussverfahren verarbeitet werden können, beschränken sich 3D-Metall-Druckverfahren heute auf weniger als ein Dutzend Materialen. Das reduziert die Flexibilität gedruckter Designs. Weitere limitierende Faktoren waren die Größe des Rahmens und die voraussichtlichen Produktionskosten im additiven Fertigungsverfahren. Dieses Beispiel macht deutlich, wie wichtig es ist, dass Konstrukteure und Entwickler heute, gerade bei der Einbeziehung innovativer Verfahren, schon in der Designphase die schlussendlichen Fertigungsmethoden mitdenken. „Die additive Fertigung hat ein riesiges Potential, die Zukunft der Produktion zu bestimmen. Für Produktentwickler und Konstrukteure ist sie aber immer noch DER KONSTRUKTEUR DEFINIERT DIE BEDINGUNGEN, DIE SOFTWARE ERAR- BEITET EINEN OPTIMIERTEN ENTWURF 01 Komplexe Geometrie des Sitzrahmens aus Magnesiumguss 02 Positivformen der Sitzrahmen aus Kunststoff, aus diesen Vorlagen wurden in direkter Folge Keramikgussformen für die Herstellung der eigentlichen Sitzrahmen im Metallgussverfahren gefertigt 03 Herstellung eines Magnesium-Sitzrahmens im Metallgussverfahren in einer Keramikgussform „DIE DIGITALISIERUNG DES PRODUKT-ENTWICK- LUNGSPROZESSES SETZT SCHIER UNGLAUBLICHE POTENZIALE FREI“ Dr. Michael Döppert, Chefredakteur www.DerKonstrukteur.de SPECIAL ein extrem neues Konzept“, sagt Andreas Bastian. Das Metallgussverfahren wurde dagegen über Jahrtausende perfektioniert. Zahllose Experten, Ingenieure, Gießereien und Fabriken verfügen hier über tiefgreifendes Fachwissen. Das ist unglaublich wertvoll, gerade auch bei besonders aufwändig zu fertigenden Bauteilen wie unserem Sitzrahmen“, erklärt Bastian. KOMBINATION DER VERFAHREN SORGT FÜR INNOVATION Die Lösung brachte eine Kombination beider Verfahren. Denn die Serienfertigung von Bauteilen im Metallgussverfahren steht der initialen Entwurfsgestaltung per generativem Design keinesfalls entgegen. Auch additive Methoden, wie der 3D-Druck können in einer früheren Projektphase wichtige Impulse geben, die sich später mit bewährten Mitteln im größeren Stil umsetzen lassen. Weil sich im 3D-Druckverfahren viel einfacher komplexe Gitterstrukturen schaffen lassen als im klassischen Gussverfahren, druckte das Team um Der Kombination digitaler Entwicklungsverfahren und innovativer Konzepte wie generatives Design gehört die Zukunft. Auch das Zusammenspiel klassischer Fertigungsverfahren und additiver Methoden hat großes Potenzial. Konstrukteure sollten diese allerdings schon in der Entwurfsphase berücksichtigen und die Produktion schon frühzeitig mitdenken. Die notwendigen Werkzeuge dafür stehen ihnen längst zur Verfügung. 80 DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG Andreas Bastian zunächst Positivformen der Sitzrahmen aus Kunststoff. Kunststoff statt Metall deshalb, weil es viel günstiger, schneller und unkomplizierter zu verarbeiten ist. Aus diesen Vorlagen wurden in direkter Folge Keramikgussformen für die Herstellung der eigentlichen Sitzrahmen im Metallgussverfahren gefertigt. Große Stückzahlen lassen sich so viel einfacher und vor allem günstiger realisieren. Für die tatsächliche Fertigung der Sitzrahmen holten sich die Entwickler von Autodesk Unterstützung von einer spezialisierten Partnerfirma: der Gießerei Aristo Cast in Michigan. „Wir waren gleich von der Idee von Andreas und Autodesk begeistert. Auch wir haben dabei viel über fortschrittliches Design und Optimierungsmöglichkeiten im Fertigungsprozess gelernt. Beides sind für unsere Branche noch weitgehend neue Ansätze“, erklärt Paul Leonhard von Aristo Cast. Anstatt wie bisher geplant bei der Herstellung des Sitzrahmens auf das im Flugzeugbau weitverbreitete Aluminium zu setzen, empfahlen die Experten aus Michigan eine Fertigung aus Magnesium. Zwar verkomplizierte das den Herstellungsprozess, versprach aber eine zusätzliche Gewichtsersparnis von 35 % gegenüber einer Aluminiumvariante. Was im klassischen Designprozess die Entwickler und Konstrukteure aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften zurück an das Reißbrett verdammt hätte, war im von Bastian und seinem Team gewählten digitalen Ansatz kein Problem. Ein erneuter Durchlauf in Autodesk Netfabb unter Berücksichtigung des neuen Fertigungsmaterials bestätigte die ge- 03 wünschten Eigenschaften des Entwurfs: vergleichbare Stabilität bei viel geringerem Gewicht. Der Serienfertigung der Leichtbau-Sitzrahmen aus Magnesium steht damit nichts mehr im Wege. Bilder: Autodesk www.autodesk.de INDUSTRIE Im Fokus des ISO GPS-Systems – Für Konstruktion und Produktion Die modular aufgebaute Fachmodul-Staffel vermittelt praxisnah und in Ergänzung zu bestehenden Nachschlagewerken. Durch viele Beispiele und Übungen untermauert sie die elementaren Grundsätze der ISO GPS-Normen und deren Anwendung. Module • Einführung ISO 8015 und ISO 14405 • Grundsatz der Unabhängigkeit Hüllbedingung und Zweipunktmass • Anwendung des ISO-Toleranzsystems • Grundlagen der normgerechten Bemassung • Normgerechte Bemassung für den Einbau von Maschinenelementen • Normgerechtes Erstellen von technischen Zeichnungen • Anwendung der Mass-, Form- und Lagetoleranzen verfügbar ab dem Q3 2018 • Maximum-Material-Bedingung verfügbar ab dem Q4 2018 Swissmem Berufsbildung Brühlbergstrasse 4 8400 Winterthur Telefon +41 52 260 55 00 www.swissmem-berufsbildung.ch