· gleiches Gewicht · 3 - 5 mal steifer · serientauglich WHITEPAPER 3D Druck für den Formenbau und simulations getriebenes Design setzen neue Maßstäbe für leistungsfähige Gussbauteile Altair, Click2Cast, HBM nCode und voxeljet präsentieren einen Technologiedemonstrator, der Dank 3D Druck für den Formenbau und simulationsgetriebenen Design einen Entwicklungsprozess ermöglicht, mit dem die Freiheiten der Bauteilgestaltung voll ausgeschöpft werden können. Mit dem Technologiedemonstrator wird sowohl ein effizienter, weil simulationsgetriebener Entwicklungsprozess, gezeigt als auch wie man mit dem 3D Druck serientauglich produzieren kann. Dazu wurde das Bauteil topologieoptimiert, hinsichtlich seiner Herstellbarkeit analysiert und auf seine Lebensdauer überprüft. Die für das Bauteil nötigen Gussformen wurden von voxeljet im 3D Druckverfahren hergestellt. Dank optimaler Formgebung durch Strukturoptimierung und der Gestaltungsfreiheit im Formenbau durch 3D Druck konnten deutlich verbesserte Leistungsmerkmale erzielt werden. „Gerade, wenn es um Geschwindigkeit und die Möglichkeiten für die Serienproduktion geht, sollte man sich diesen neuen Prozess ansehen. Es ist die Wiedergeburt einer der ältesten Herstellungsmethoden, die wir kennen – das Gießen! Der neue Prozess umfasst Formenbau mittels 3D Druck - ein neuer Ansatz im Formenbau. Mit dem voxeljet 3D Druck Prozess wird der Formenbau deutlich beschleunigt und die Freiheiten, die dieser Prozess bietet, sind enorm. Der 3D Druck der Formen ist wahrscheinlich sogar der einzige Weg, dieses Niveau an Komplexität zu erreichen. Um die Designfreiheit des 3D Druckes wirklich nutzen zu können, wurde das Design des Bauteils mit Simulationstools erstellt, die die Strukturfindung inspirieren und dabei auch Herstellbarkeit und Lebensdauer berücksichtigen. Das Ergebnis ist sehr vielversprechend: das Bauteil ist nun im Vergleich zum alten Design um den Faktor 3-5 steifer (abhängig vom Lastfall), ohne dass zusätzliches Material eingesetzt wurde. Ein weiterer Vorteil dieses Ansatzes ist, dass der Produktionsprozess bereits gut etabliert und in vielen Industrien zertifiziert ist, außerdem eignet er sich für die Serienproduktion.“ Tobias King, Director Marketing & Applications, voxeljet AG DER TECHNOLOGIE DEMONSTRATOR Der Prozess wurde beispielhaft für einen Radträger durchlaufen. Dafür haben sich die Designer und Ingenieure der teilnehmenden Unternehmen darauf konzentriert, eine neue Form des Radträgers zu entwickeln, die bei gleichem Gewicht deutlich leistungsfähiger sein sollte als das Original. Ein Radträger ist unter Last Verformungen ausgesetzt, die die Spurstabilität des kompletten Fahrwerks beeinflussen können. Daher ist die Steifigkeit dieses Bauteils besonders wichtig. Das ursprüngliche Design des Radträgers war eher durch die Bedürfnisse der Produktion getrieben, während das neue Design

Topologieoptimierungsprozess mit solidThinking Inspire Zunächst wurde mit Inspire, ein Konzeptdesign- und Optimierungstool, das auf Altairs Optimierungssolver OptiStruct beruht, der Bauraum festgelegt. Dann wurden dem Modell die wichtigsten Lastfälle, wie z. B. starkes Bremsen, extreme Kurvenfahrten und Hindernisüberfahrten, hinzugefügt. Nach der Optimierung, in der auch Herstellbarkeit berücksichtigt wurde, erhielten die Ingenieure ein Bauteil, das mit dem gleichen Materialeinsatz (nun Aluguss), jetzt ein völlig neues Design hatte. Bei diesem neuen Design wurde das Material so verteilt, dass...