Das richtige Design für die additive Fertigung wissen müssen

Alle Projekte zur additiven Fertigung beginnen mit dem Entwurf. Diese Phase wirkt sich auf jeden Aspekt des Endprodukts aus, von den Anwendungen für den Endnutzer bis hin zu den Herstellungskosten. 

Da es sich um eine Technologie handelt, die die Grenzen dessen verschiebt, was bisher in der Fertigung für möglich gehalten wurde, erfordert ein erfolgreiches Design einen innovativen Ansatz. Es geht um nicht weniger als einen Paradigmenwechsel in der Art und Weise, wie wir über Design und Produktion denken - und das ist es, was wir den Studenten vermitteln, die sich für unseren Zertifikatskurs Additive Manufacturing Designer anmelden.

Teilen, die leichter, leistungsfähiger, schneller und gegebenenfalls günstiger zu produzieren sind, sind die wichtigsten Vorteile der additiven Fertigung. Diese Möglichkeiten lassen sich jedoch nicht so leicht verwirklichen, wenn das Verständnis von Fertigungsdesign in eher traditionellen Methoden verwurzelt ist. Daher zielt unser Programm darauf ab, Konstrukteuren eine neue Perspektive zu vermitteln - das "additive Denken".

Schauen wir uns an, was Konstrukteure mit Hilfe des Designs der additiven Fertigung erreichen können.

Konsolidierung von Teilen

Mit dem industriellen 3D-Druck kann man ein Teil, das zuvor aus Dutzenden oder sogar Hunderten kleinerer Komponenten bestand, auf die Produktion weniger Teilen reduzieren. Dies bietet folgende Vorteile:

• Weniger Teile bedeuten eine Vereinfachung komplexer Baugruppen aus mehreren Komponenten, die zeitaufwändig und kostspielig sein können.
• Die Montageprozesse und die Qualitätskontrolle können reduziert werden, was die Produktionskosten senkt.
• Weniger Teile, die zusammenarbeiten müssen, bedeuten weniger potenzielle Fehlerquellen.
• Eine Gewichtsreduzierung kann die Leistung und Effizienz verbessern.

Kundenspezifische Massenfertigung

Produkte, die mit Hilfe der additiven Fertigung hergestellt werden, können individuell gestaltet werden, um bestimmte Kriterien zu erfüllen, egal ob es sich um einen großen oder kleinen Maßstab handelt. Sonderanfertigungen können auf die Anforderungen des Endnutzers zugeschnitten und dann in so vielen oder so wenigen Iterationen wie nötig präzise reproduziert werden. Dies kann mit geringen Auswirkungen auf die Kosten und die Produktionszeit erreicht werden.

Ein hervorragendes Beispiel dafür ist der industrielle 3D-Druck von Brillen, in dem EOS über viel Erfahrung verfügt. EOS hat mit Marken wie YOU MAWO und Hoet zusammengearbeitet, um ihre individuellen Ziele mit additiven Design- und Fertigungstechniken zu erreichen. Unsere Designvorgaben für Kunden in diesem Bereich reichen vom individuellen Stil und der Modellierung besser passender Brillen bis hin zur Reduzierung der Kosten und des CO2-Fußabdrucks der Produktion.

Um dies zu erreichen, müssen Designer mit einer anderen Denkweise an die Herausforderung herangehen - sie müssen additiv statt subtraktiv denken.

Herkömmliche CAD-Werkzeuge wie Pro/ENGINEER, Catia und Siemens NX (früher bekannt als Unigraphics) wurden mit Blick auf die subtraktive Fertigung entwickelt. Diese Konstruktionswerkzeuge verfolgen den Ansatz, dass man zum Beispiel ein Loch in einen Block bohren muss, wenn man ein solches haben will.

Das ist das Gegenteil von dem, was wir aus einer additiven Perspektive heraus tun, um ein Loch zu erzeugen. Additiv zu denken und zu konstruieren bedeutet, dass man den Block um das Loch herum konstruiert. Herkömmliche CAD-Werkzeuge leisten hervorragende Arbeit bei der Konstruktion für die subtraktive Fertigung, sind aber für die additive Fertigung nicht geeignet.

Daher werden CAD-Programme für die additive Fertigung benötigt, die es den Konstrukteuren ermöglichen, Teile auf andere Weise zu erstellen. Drei der effektivsten Softwarepakete sind nTopology, Altair und Synera.

nTopology

Dieses Programm eignet sich hervorragend für die Erstellung von End-to-End-Workflows mit zusätzlichen Gittern und Netzexporten aus einzelnen Komponenten. Es bringt Simulation und datengesteuertes Design in Ihren Entwicklungsprozess ein und gibt Ihnen die Möglichkeit, effizientere Teile effektiver zu erstellen.

Altair

Für funktionale Designs, die für Leistung und Produktion optimiert sind, können Sie mit Altair Ihre Designs auf Topologieoptimierung und Fertigungssimulationsvorschlägen aufbauen. Außerdem können Sie damit die Herstellbarkeit validieren und notwendige Änderungen an Bauteilgeometrien, Ausrichtungen und Halterungen vornehmen.

Synera

Synera ist eine ideale Software für die Erstellung von Simulationen, die Realisierung von Leichtbaukonstruktionen und die Integration von Gitterstrukturen in Ihre Konstruktionen. Die Software verfügt außerdem über Werkzeuge zur Abschätzung und Optimierung der Konstruktionskosten sowie über Funktionen zur Optimierung von Stützstrukturen.

In unserem Additive Manufacturing Design-Zertifikatsprogramm haben Teilnehmer die Wahl zwischen einer gezielten Schulung für eines dieser drei Tools, da jedes von ihnen unterschiedliche Möglichkeiten für unterschiedliche Aspekte des additiven Designs bietet. Durch die fachkundige Anleitung und Erfahrung vermitteln wir Ihnen die Fähigkeiten und Kenntnisse, von denen jedes Designteam profitieren kann.

Die additive Fertigung ermöglicht es Designern, sich auf das Ergebnis eines Projekts zu konzentrieren und innovative Wege zu finden, um es durch kreative Anwendungen zu erreichen:

• Kostenoptimiertes Design: Senkung der Produktionskosten durch ein besseres Management von Materialien, Abfällen und Prozessen.
• Funktionsorientiertes Design: Die Verbesserung der Leistung durch Gewichtsreduzierung, die Entwicklung neuer Strukturtypen oder die Verwendung anderer Werkstoffe.
• Generatives Design: Einsatz von Software und Rechenalgorithmen zur Erstellung, Prüfung und Verfeinerung von Hochleistungsgeometrien.
• Nachhaltiges Design: Nutzen Sie die additiven Designmethoden, um sich auf den Kohlenstoffdioxyd-Fußabdruck und die Abfallreduzierung und die Anwendungen von umweltfreundlicheren Materialien zu konzentrieren.

Die additive Fertigung ermöglicht es Ihnen, die Grenzen von Design und Produktion zu erweitern und konventionelle Designansätze auf den Kopf zu stellen. Deshalb bringen wir unseren Teilnehmern bei, wie sie ihre Denkweise ändern können, um Probleme aus einer völlig anderen Perspektive zu betrachten, und vermitteln ihnen dann die Fähigkeiten, diese Lösungen mit eigens für das additive Design entwickelten Werkzeugen umzusetzen.

Unser Zertifikatsprogramm Additive Manufacturing Design ermöglicht es Ihnen, ein echter AM-Designer zu werden. E-Learnings, Live-Webinare und praktische Aufgabenstellungen helfen Ihnen, Ihre Designfähigkeiten zu verfeinern und Ihr additives Denken zu schulen.

Autor: Patrick Schrade