DER KONSTRUKTEUR 10/2020

SPECIAL
3D-DRUCK
herausgefräst. Entsprechend viel Restmaterial bleibt nach der Fertigung
übrig, das nicht direkt wiederverwendet werden kann. Bei der
additiven Fertigung werden die Bauteile hingegen in Schichten aufgebaut,
was unmittelbar zu Materialeinsparungen führt.
Durch Additive Manufacturing ist es darüber hinaus möglich,
ganze Baugruppen in einem Stück zu produzieren. Dazu ist es nicht
nötig, zunächst Maschinen zeitaufwändig umzurüsten. Vielmehr
wird die ganze Baugruppe schichtweise im 3D-Druckverfahren hergestellt.
Dies minimiert nicht nur den Zeitaufwand für die Herstellung,
sondern auch für das Zusammensetzen der Einzelteile einer
Baugruppe. Unternehmen können so Zeit für die Produktion sparen
und ihre Materialkosten nachhaltig senken.
Neben der Materialeinsparung ist die Gewichtsreduktion von Bauteilen
ein wichtiger Aspekt, der gerade in Branchen, wie der Automobil-
und der Luftfahrtindustrie aber auch der Metall- und Medizinbranche
eine besondere Rolle spielt. In bewegten Applikationen
wirkt sich ein reduziertes Gesamtgewicht direkt auf die verbrauchte
Energie aus. Die additive Fertigung ermöglicht hochfeste Leichtbaustrukturen:
Hohlgeometrien, bionische Bauweisen, vieles wird möglich.
Auch das Thema Funktionsintegration spielt hier eine Rolle.
MATERIALZUSAMMENSETZUNGEN UND
THERMISCHEN VERZUG SIMULIEREN
Ein OEM aus der Lustfahrtindustrie setzt seit einigen Jahren auf die
3DExperience Plattform und Anwendungen von Dassault Systèmes
und kann dadurch heute Bauteile im Generative-Design-Verfahren
erstellen. Das bedeutet, neue Bauteile werden nicht mehr basierend
auf der Form als Ursprung entwickelt, sondern funktionsbasiert. Den
Konstrukteuren geht es darum, herauszufinden, welche Form eines
Bauteils die gegebenen Anforderungen im Flugzeug am besten erfüllt.
Daraus generiert die Software von Dassault Systèmes dann das
optimale Design des entsprechenden Bauteils für das Flugzeug. Im
Anschluss wird der Einsatz der neuen Bauteile simuliert. So können
bei Bedarf unterschiedliche Materialzusammensetzungen durchgespielt
werden. Als Werkstoffe im 3D-Drucker kommen derzeit vor
allem Metalle, spezielle Kunststoffe und Kunstharze sowie Keramik
zum Einsatz. Durch die Simulation können natürlich auch andere
Optimierungen an der Konstruktion vorgenommen werden. Dieses
Vorgehen beschleunigt die Entwicklung neuer Teile erheblich. Ein
weiterer Vorteil von Simulation besteht darin, den thermischen Verzug
von Bauteilen direkt in der Planung berücksichtigen zu können.
Dieser tritt während und nach der Erstellung im 3D-Drucker je nach
Beschaffenheit des Materials auf und kann die Funktionalität des
TRENDS IM 3D-DRUCK
Momentan wird additive Fertigung besonders in Branchen
eingesetzt, für die die Produktion von Prototypen, personalisierten
Einzelteilen oder Kleinserien im Vordergrund steht.
Aktuell gibt es jedoch bereits Bestrebungen, 3D-Druckverfahren
auch für die Serienproduktion zu etablieren. Gerade
in der Medizinbranche wird vor allem im Bereich der
einsetzbaren Materialien ausgiebig geforscht und entwickelt.
Interessante Möglichkeiten ergeben sich auch für die
High-Tech- und Elektronik-Branche, für die ein kleinstmöglicher
Formfaktor wichtig ist. Hier ist es denkbar, die
Sensorik oder Elektronikbauteile direkt in eine additiv
gefertigte Struktur zu integrieren – Stichwort Funktionsintegration.
So könnte beispielsweise die Sensorik von
Messgeräten unmittelbar in die Elektronik mit eingedruckt
werden. Aktuell gibt es bereits erste Anbieter, die komplexe
Multilayer-Leiterplatten im 3D-Druckverfahren innerhalb
von 15 Stunden statt 50 Tagen fertigen können.
Endprodukts verändern. Um dies zu umgehen, bietet die Software
von Dassault Systèmes die Möglichkeit, den thermischen Verzug zu
simulieren und das Ergebnis in die geometrische Verzugskompensation
direkt einfließen zu lassen. Dadurch ist sichergestellt, dass das
Bauteil am Ende exakt in der benötigten Form vorliegt.
SOFTWARE-TOOLS
ADDITIVE FERTIGUNG FÜR SOLIDWORKS-ANWENDER
EINFACH NUTZBAR
3DXpert, eine kostenfreie Zusatzsoftware für Dassault Systèmes Solidworks
macht die additive Fertigung für Solidworks-Anwender
einfach nutzbar. Die Software ist in Zusammenarbeit von Dassault
Systèmes mit 3D Systems, einem Anbieter von 3D-Druckern und
Lösungen im Gesundheitswesen, entstanden. Mit der Software
können Konstrukteure in der gewohnten Umgebung ihre Entwürfe
für additive Fertigung vorbereiten und optimieren. Sie deckt den
kompletten Prozess vom Design bis hin zur Fertigung ab. Das
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