additive 03.2019

Vor allem beim 3D-Metalldruck
sind fehlerhafte Bauteile
und Testdrucke sehr
kostspielig. Simulationssoftware
hilft, die Primärkosten
zu senken. Bild: Materialise
sich der Planungs- und Entwicklungsaufwand
und die Ergebnisse mitunter erheblich
verbessern. Doch auch hier gibt es Herausforderungen,
denn eine aussagekräftige
3D-Druck-Simulation erfordert üblicherweise
hochqualifizierte Ingenieure. Sie müssen
eng mit den Designern zusammenarbeiten,
um Feedback zur optimalen Teileausrichtung
und Gestaltung der Stützstruktur
zu geben. Das kann den Design- und Engineering-Prozess
immer noch vergleichsweise
komplex und zeitaufwendig machen.
Materialise Streamics 8:
Neue Software-Version
verbessert die Einbindung
des 3D-Drucks in
die industrielle Produktionskette.
Bild: Materialise
Auch ohne Expertenwissen
Vor dem Hintergrund konzentriert sich das
Materialise-Simulationsmodul auf die Optimierung
des Produktionsprozesses ohne Expertenwissen.
Selbst Unternehmen ohne
Metall-3D-Druck-Erfahrung können damit
schneller als üblich Bauteile bestmöglicher
Qualität drucken. So lassen sich damit virtuelle
Prototypen erstellen und auf Bereiche
prüfen, die hinsichtlich Schrumpfung, Eigenspannung
oder Verzug kritisch sind und
diese farblich hervorheben lassen. So erhalten
Konstrukteure wertvolle Rückmeldungen
dazu, wie diese Bereiche gestützt oder
im Raum positioniert werden müssen.
Durch die Einbettung in die Datenaufbereitungssoftware
Magics von Materialise lassen
sich Varianten mit unterschiedlicher
Ausrichtung und unterschiedlichen Stützstrukturen
zudem vergleichen.
Der Arbeitsablauf mit dem
Simulations-Modul
Der Arbeitsablauf mit dem Simulationsmodul
umfasst im Wesentlichen vier Schritte. In
einem ersten Durchlauf wird die CAD-Geometrie
des Bauteils dazu verwendet, eine
erste Ausrichtungs- und Supportkonfiguration
zu erstellen. Danach werden Bauteil
und Stützstruktur per Software in dreidimensionale
Würfel – sogenannte Voxel –
aufgeteilt. Wenn es reicht, festzustellen, mit
welcher Konfiguration qualitativ die geringste
Verformung auftritt, können die Voxel
relativ grob ausfallen. Dadurch beschleunigen
sich die späteren Rechenprozesse
erheblich. Anschließend simuliert die
Software mit den Voxeln den schichtweisen
Aufbau und prognostiziert dabei Eigenspannungen
und Verformungen während der additiven
Fertigung (AM). Für die Prognose
wird hier die sogenannte „inhärente Dehnungsmethode“
genutzt, ein Modell, das
aus der Simulation von Schweißverfahren
übernommen wurde. In einem letzten
Schritt werden die Ergebnisse aus der Voxel-
Bildung interpoliert und auf die ursprüngliche
CAD-Geometrie übertragen.
Bei der Bewertung der Ergebnisse hilft eine
Funktion, mit der nur die relevantesten
Simulationsdaten in Magics geladen werden
können. Dies vereinfacht die Suche nach der
am besten geeigneten Ausrichtung und den
am besten geeigneten Support-Strukturen
noch weiter. Schließlich werden die erfolgversprechendsten
Konfigurationen ausgewählt
und mittels Testdruck realisiert. Ziel
ist es, zu validieren, dass die Simulations-
Software die Konfiguration mit der tatsächlich
geringsten Abweichung vom Design der
ursprünglichen CAD-Geometrie korrekt vorausgesagt
hat. In nahezu allen Fällen bestätigen
sich hier die Rechenergebnisse.
Effektive 3D-Druck-Prozesse
Materialise Streamics ist ein Software-Tool
zur Verwaltung und Rationalisierung von
3D-Druck-Produktionsabläufen. Die neue
Version 8 der Software soll dazu beitragen,
die oft noch isolierten hauseigenen
3D-Druck-Kapazitäten in produktive und
integrierte Produktionsanlagen zu verwandeln.
Um das zu erreichen, lässt sich die
Software nun leichter an bestehende Produktionsmanagement-Systeme
anbinden.
Zudem wurden spezifische Funktionen zur
additiven Fertigung ergänzt, mit denen die
Produktivität gesteigert und das Design geschützt
werden kann.
Die neue Version von Streamics bietet
unter anderem ein vollständig konfigurierbares
Web-Portal sowie eine web-basierte
additive August 2019 51