02 Digitalisierung
02 Digitalisierung 3D-Druck: Montagevorrichtungen automatisiert erstellen Audi setzt auf eigene 3D-Konstruktionssoftware Das hauseigene Audi-3D-Druck-Team hat gemeinsam mit dem Berliner Unternehmen Trinckle eine Konstruktionssoftware entwickelt. Das Ziel: Jeder Mitarbeiter, der eine Arbeitshilfe aus dem 3D-Drucker braucht, soll diese künftig ohne große Vorkenntnisse selbst konstruieren können. Das hauseigene Team aus 3D-Druck-Spezialisten in den Böllinger Höfen hat gemeinsam mit dem Berliner Unternehmen Trinckle eine innovative Konstruktionssoftware entwickelt. Im Bild: Waldemar Hirsch (rechts) und Hasan-Cem Gülaylar aus dem 3D-Druck-Team bei Audi. Bild: Audi Bei der Montage müssen alle Bauteile exakt zueinander ausgerichtet sein. Ohne eine dritte Hand, also einen helfenden Kollegen, ging das bislang nicht. Die selbst konstruierte Vormontagevorrichtung mit integriertem Spanner hält alle Bauteile in der exakten Position. Die eingesetzten Materialien sind auf unterschiedliche Anforderungen ausgerichtet und genügen höchsten Ansprüchen. Zusätzlich zu den besonders stabilen Arbeitshilfen mit Glasfaseranteil kommen auch sogenannte ESD-Materialien (electrostatic discharge) aus dem 3D-Drucker. Sie sind besonders leitfähig und werden daher für elektrisch sensible Bauteile eingesetzt. Konstruktionssoftware als Teil der Smart Factory ■■■■■■ Die neu konzipierte Software ersetzt den aufwendigen Prozess, Modelle händisch in CAD-Programmen zu modellieren, und sorgt dadurch für schnellere Abläufe. Mit ihrem Einsatz verringert sich die Zeit für die Konstruktion von Hilfsmitteln um 80 Prozent. „Mit unserer Software ist es möglich, Vormontagevorrichtungen nahezu automatisiert zu erstellen. Dadurch können wir benötigte Arbeitshilfen schnell und flexibel umsetzen und auch auf individuelle Anforderungen der Planer oder Kollegen an der Linie reagieren“, erklärt Projektleiter Waldemar Hirsch, Kopf des Expertenteams für 3D-Druck im Anlauf- und Analysezentrum in den Audi Böllinger Höfen. Die Software ist dabei exakt auf die Bedürfnisse von Audi abgestimmt und gleichzeitig ein Baustein für die Digitalisierung der Produktion am Standort. 3D-Druck für den Audi e-tron Im Falle des Audi e-tron GT, der ab Ende 2020 gemeinsam mit dem Audi R8 in den Böllinger Höfen vom Band fahren wird, arbeiten die 3D-Druck-Experten eng mit den Kollegen der Prozess- und Montageplanung sowie der Vorserienfertigung zusammen. Schon jetzt optimieren sie die Montagehilfen für die neuen Arbeitsabläufe. „Durch die gemeinsame Konzeption in einer frühen Phase verschieben sich auch die Optimierungsschleifen nach vorne. Zum Start der Produktion des e-tron GT werden so bereits alle Hilfswerkzeuge vorhanden und auf die genauen Anforderungen abgestimmt sein“, so Hirsch. Eine der 3D-gedruckten Arbeitshilfen kommt in der Vormontage von Klimakompressoren sowie Kühlleitungen zum Einsatz. Neben den positiven Auswirkungen im operativen Bereich sind die Entwicklung sowie der Einsatz der Software weitere große Schritte innerhalb der digitalen Transformation des Unternehmens und zeigen die aktive Wandlung unterschiedlichster Produktionsbereiche hin zur Smart Factory. Noch wird die browserbasierte und lokal gespeicherte Software vor allem innerhalb der Audi Sport GmbH in den Böllinger Höfen eingesetzt, doch ein konzernweiter Einsatz ist angedacht. Über einen markenübergreifenden, regelmäßigen Austausch profitiert der gesamte Volkswagen-Konzern schon jetzt von der Expertise am Standort Neckarsulm. Die Konstruktionssoftware ist nicht die erste Entwicklung aus dem Kompetenzcenter 3D-Druck: Eine Software zur intelligenten Verwaltung von 3D-Druckaufträgen, ebenfalls „made in Neckarsulm“ ist bereits heute bei Audi im Einsatz. ■ Audi AG www.audi.de 50 additive April 2020
Werkstoffe 03 Formlabs stellt Neukategorisierung der Materialien vor E-Modul gleich mit im Namen ■■■■■■ Formlabs führt eine neue Kategorisierung seiner Materialbibliothek ein: die Materialfamilien. Die erste Materialfamilie ist die der Kunstharze Tough und Durable. Es handelt sich dabei um die robustesten, funktionalsten und dynamischsten Materialien von Formlabs. Sie halten wiederholter Kompression, Dehnung, Biegung und Stoßbelastung stand und lassen sich leicht dehnen, ohne zu brechen. Gleichzeitig stellt Formlabs zwei neue Materialien vor: Tough 1500 Resin und Tough 2000 Resin. Tough 1500 Resin ist das widerstandsfähigste Material in der Materialfamilie Tough und Durable. Tough 1500 Resin kann zur Herstellung von steifen und biegsamen Teilen verwendet werden, die sich unter zyklischer Belastung schnell biegen und zurückfedern. Dieses Material eignet sich ideal für funktionsfähige Prototypen, Vorrichtungen und Verbindungen, die kurzzeitig durchgebogen werden. Es simuliert die Steifigkeit und Festigkeit von Polypropylenteilen. Die Zahl „1500“ in Tough 1500 Resin steht für den Zugmodul in MPa des Materials. Außerdem stellt Formlabs das Tough 2000 Resin vor. Es ist eine Neuformulierung des beliebten Tough Resins. Tough 2000 Resin ist das stärkste und steifste Material in der Materialfamilie der Kunstharze Tough und Durable. Es eignet sich besonders für die Herstellung von Prototypen starker und robuster Teile, die schwer zu biegen sind. Auch bei Tough 2000 Resin steht die Zahl „2000“ für den Zugmodul in MPa des Materials, damit ähnelt es ABS am meisten in Sachen Steifigkeit und Festigkeit. Tough 2000 Resin ist das stärkste und steifste Material in der Materialfamilie der Kunstharze Tough und Durable. Bild: Formlabs Im Rahmen der Neuformulierung und Entwicklung neuer technischer Materialien wird Formlabs zu der Namenskonvention „Adjektiv + Nummer“ übergehen. ■ Formlabs GmbH www.formlabs.com Forschungsprojekt „CustoMat_3D“ Crashsichere Aluminiumlegierung ■■■■■■ Die EDAG Group hat im Rahmen des vom BMBF geförderten Forschungsprojekts „CustoMat_3D“ gemeinsam mit acht Projektpartnern eine Aluminiumlegierung für den Einsatz im Fahrzeug entwickelt, die in der Lage ist, sowohl höhere Festigkeiten als auch höhere Bruchdehnungen bereitzustellen. Letzteres ist insbesondere für den Fall eines Crashs von großer Bedeutung. Die neu erforschte Legierung kann verwendet werden, um stark gewichtsreduzierte Komponenten im Fahrzeug zu etablieren. Das Besondere an der Legierung ist ihre Vielseitigkeit: Aus einer einzigen Legierung kann ein sehr breites Eigenschaftsspektrum erzeugt werden. Diese Eigenschaften können dabei anhand einer nachgelagerten Wärmebehandlung flexibel eingestellt werden. Aus den ermittelten Werkstoffkennwerten wurden Materialkarten erzeugt, die in einer Strukturop- timierung mit der Software Altair Opti- Struct verwendet wurden, um das Gewicht von Bauteilen bei gleicher Leistungsfähigkeit zu senken. Besonders ist hierbei, dass auch die Anforderungen aus dem additiven Fertigungsprozess wie die Bauteilausrichtung berücksichtigt werden können. Ausgewählt wurden Bauteile aus verschiedenen Bereichen des Fahrzeugs. Sowohl bei dem dynamisch hochbelasteten Radträger als auch bei einem komplexen Bauteil mit hohen Steifigkeitsanforderungen aus dem Bereich des Radkastens konnte eine effektive Gewichtseinsparung realisiert werden. Diese lag mit teils über 30 % oberhalb des erwarteten Potenzials. Aufgrund des additiven Fertigungsprozesses kann hier das Bauteil über ein Laststufenmodell gezielt an die Anforderungen des jeweiligen Fahrzeugs angepasst werden. Die EDAG Group hat im Rahmen des vom BMBF geförderten Forschungs projekts „CustoMat_3D“ gemeinsam mit acht Projektpartnern eine crashsichere Aluminiumlegierung für den Einsatz im Fahrzeug entwickelt. Bild: EDAG Weiterhin wurden auch Hybridprozesse wie Laserauftragsschweißen sowie Fügeverfahren mit dem neu entwickelten Werkstoff untersucht. Die Legierung wird unter dem Markennamen Custalloy in wenigen Monaten konventionell verfügbar sein. ■ EDAG Engineering GmbH www.edag-engineering.de additive April 2020 51
