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DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DIGITALE

DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG LIVE@ DURCHGÄNGIGE DATEN DRUCKFRISCH SPECIAL Mehr Freiheiten bei der Konstruktion, mehr Kosteneffizienz und weiterreichende Digitalisierung – dort, wo andere Fertigungsverfahren an ihre Grenzen stoßen, eröffnet der 3D-Druck neue Möglichkeiten. Als Basis sind 3D-Modelle notwendig, die hohe Anforderungen an Konstruktions- und Simulationstools stellen. Der Begriff additive Fertigung ist umfassender als 3D-Druck und ist für das Produktionsverfahren, das die gesamte Wertschöpfungskette betrifft etwas treffender. Schon bei der Erstellung von 3D-Datensätzen mit softwaregestützten Methoden muss additive Fertigung mitgedacht werden und sich dann weiter über die Bauteiloptimierung, den Druckvorgang selbst sowie die Nachbearbeitung der gedruckten Teile erstrecken. Um die dreidimensionalen, physischen Teile aus sehr dünnen Schichten aufeinander drucken zu können, werden die 3D-Modelle am Bild- schirm zunächst in Schichten zerlegt. Daraus wird ein Code generiert, der zum Steuern der Druckmaschine dient. Der große Vorteil: Die neuesten Maschinen in der additiven Fertigung können schnell und ohne große Umrüstzeiten jede gewünschte Produktionsmenge herstellen – bis hin zu Losgröße 1. Es ist momentan besonders interessant, den 3D-Druck bei kleineren Mengen einzusetzen, da die durchschnittlichen Stückkosten konstant bleiben. Bei großen Stückzahlen (Massenfertigung) dagegen bringen die üblichen Fertigungsverfahren weiterhin durch Economies of Scale Vorteile – zumindest noch für eine gewisse Zeit. Es zeichnet sich ganz klar ab, dass auf lange Sicht gesehen der technologische Fortschritt und sein Optimierungspotenzial die Gewinnspanne der additiven Fertigung auch bei einer großen Produktionsmenge maximiert. Da die Stückkosten beim 3D-Druck kontinuierlich reduziert werden, kann ab einer bestimmten Menge zu den gleichen Kosten produziert werden wie heute mit der traditionellen Massenfertigung. Laut einer Bitkom-Studie aus dem Jahr 2017 sind Wachstumsmärkte für die additive Fertigung vor allem Luftfahrt, Medizin und Konsumgüter. Die Vorteile des Verfahrens kommen hier besonders zum Tragen: Massen-Individualisierung wird einfacher. Individuelle Teile oder Kleinserien können auf Kundenwunsch in kürzester Zeit gefertigt, die Produktion einer schwankenden Marktnachfrage schnell angepasst werden. Durch 3D-Druck wird es möglich, die 82 DER KONSTRUKTEUR 4/2018

«Ungefähr» genügt nicht allen Über die 3DExperience Plattform können alle Akteure vernetzt und Konstruktionsdaten unternehmens- und abteilungsübergreifend verwaltet werden statt Fertigung in gewissem Umfang zu dezentralisieren: Bauteile und auch Ersatzteile können je nach Bedarf und vor Ort gefertigt werden, was sowohl Lager- als auch Transportkosten reduziert. KOMPLEXE UND ORGANISCHE FORMEN REDUZIEREN GEWICHT UM ALLE POTENZIALE DER ADDITIVEN FERTIGUNG ZU NUTZEN, IST EINE VERNETZUNG VERSCHIEDE- NER TOOLS UNBEDINGT NOTWENDIG War die Konstruktion früher durch viele Restriktionen aufgrund der Herstellungsverfahren beschränkt, lassen sich mit dem 3D-Druck jetzt auch komplexe und schwierige Geometrien realisieren. So werden auch organische Formen möglich, die sich an der Natur orientieren und optimal auf die Anforderungen der Konstruktion angepasst werden können. Diese bionische Konstruktionsmethodik kombiniert mit 3D-Druck reduziert Materialgewicht und Gesamtmaterialverbrauch einzelner Teile laut Bitkom-Studie um bis zu 90 %. Nach einem Rechenbeispiel kann bei einem Airbus A350 durch Leichtbau bis zu eine Tonne Gewicht gespart werden – das verringert auch den CO 2 -Ausstoß. Insgesamt lassen sich dabei durch additive Fertigung bis zu 70 % der Produktionszeit und 80 % der Herstellungskosten einsparen. Eine Studie zu Chancen und Risiken von Additive Manufacturing für die deutsche Werkzeugmaschinenindustrie, vom VDW in Auftrag gegeben, zeigt, dass sich die Fertigungstechnik aus diesen Gründen auch immer mehr in die bestehende Wertschöpfungskette der Metallbearbeitung integrieren wird. In Deutschland sind bereits innovative Lösungen im Einsatz. Ein Beispiel dafür ist eine kombinierte Fräs- Druckmaschine, die spanende mit additiver Fertigung vereint – und damit auch die Vorteile beider Verfahren kombiniert. Mit einer 5-Achs-Fräsmaschine können jetzt Supportstrukturen gefertigt werden. Roboter können die Laser-Sintermaschine einstellen und die optimale Position im Pulverbett erkennen – so entsteht kein Verzug. Dann kann die Nachbereitung der additiv gefertigten Werkstücke mit einer kombinierten Maschine automatisiert durchgeführt werden. In der Luftfahrt zum Beispiel lassen sich durch diese Technologien die benötigten Teile im Hinblick auf Kosten, Performance und Gewicht besonders effektiv fertigen. 960-565d-08.16 Mit hochpräzise justierten Werkzeugen sind Sie auf der sicheren Seite. Regelmäßige Stichproben minimieren fehlerhafte Verschraubungen – dies erlaubt optimale Fertigungsprozesse und damit eine deutliche Verbesserung des ROI. Wie Sie mit Lösungen von Kistler Ihre Prozesssicherheit erhöhen, zeigen wir Ihnen vom 24. bis 27. April 2018 in Stuttgart auf der Control, Halle 7, Stand 7313. www.kistler.com