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Simulation für die Additive Fertigung

Ein Schritt näher an der Realität

Neben Kunststoffbauteilen werden mit 3D-Druck zunehmend auch metallische Bauteile für die Prototypen- und Serienteil-Herstellung gefertigt. Mit Dassault Systèmes Simulia bietet der Systemintegrator Techniatranscat eine Simulationslösung an, die dabei über den gesamten Entwicklungsprozess hinweg unterstützen kann.

3D-Modell aus dem 3D-Druck und CAD-Modell Ansicht

Bild: TechniaTranscat GmbH

Die heutigen Produktentwicklungsprozesse zeichnen sich durch immer kürzere Entwicklungszeiten bei gleichzeitiger Optimierung von Funktion, Gewicht und Kosten der Produkte aus. Der Einsatz der Additiven Fertigung unterstützt dies. Durch 3D-Druck können seriennahe Prototypen in sehr kurzen Zeiten hergestellt werden, da die zeit- und kostenaufwendige Herstellung von Werkzeugen und Formen entfällt. Solche Prototypen können beispielsweise für Bauraum- und Funktionsuntersuchungen verwendet werden. Mit Einschränkungen können solche Analysen selbst dann durchgeführt werden, wenn die Serienteile später konventionell hergestellt werden. Die Anpassung der Bauteilform an die Belastungsanforderungen bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung ist ein weiterer wesentlicher Vorteil des 3D-Druckens von Serienteilen. Entgegen herkömmlicher Fertigungsverfahren, bei denen ein Rohling durch Gießverfahren oder spanende Bearbeitung hergestellt wird, entsteht das Bauteil beim 3D-Druck Schicht für Schicht durch Metallauftrag. Es lassen sich so mit minimalem Materialeinsatz komplexeste Formen mit geringem Gewicht herstellen.

Nahtlose CAE-Prozesskette

Ohne zeitgemäße Computer Aided Engineering-Methoden (CAE) ist die virtuelle Produktentwicklung naheu unmöglich. Daher investiert auch Softwareanbieter Dassault Systèmes, um sein Portfolio fit für den 3D-Druck zu machen. Die neuen Entwicklungen an den Simulia-Simulationslösungen fördern gezielt den Einsatz der Additiven Fertigung“, sagt Peter Straetemans vom Softwarelieferanten Technia Transcat. Der Senior Consultant schildert, dass die neusten Erweiterungen am Programm etwa die Wärmeentwicklung beim Druck und die Topologie-Optimierung verbessern – hier ließen sich teils mehr als 50 Prozent Material und Gewicht einsparen. Möglich macht das die präzise Simulation von Herstellung und Funktionsverhalten eines Bauteils am digitalen CAE-Modell in Simulia. Beim metallischen 3D-Drucken kommt es je nach angewandtem Verfahren durch den Materialauftrag zu hohen Temperatur-Unterschieden, die zu Eigenspannungen und Verformungen führen können. „Selbst das können wir simulieren. Auf diese Weise kommen wir nochmals einen Schritt näher an die Realität heran“, sagt Straetemans.

Markt für 3DPrinting-Service

Um noch die Lücke zwischen CAE-Design und dem realen Bauteil zu schließen, hat Dassault Systèmes einen Marketplace vorgestellt, der 3D-Druck-Dienstleistungen vermittelt. Direkt aus der Systemoberfläche der Software lassen sich Dienstleister kontaktieren. Angebotserstellung, Beauftragung, Herstellung und Auslieferung sind so nahtlos und ohne Zeitverlust möglich.

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