GUTES DESIGN ZEICHNET SICH DURCH MEHR AUS ALS NUR SEINE FERTIGUNG
Design for Additive Manufacturing (kurz DFAM) bedeutet nicht nur, "wie produziere ich das Bauteil“, sondern auch, „wie prüfe ich es“ und vor allem, „was mache ich mit den gewonnenen Erkenntnissen?“
DURCH EINE VOLLSTÄNDIG DIGITALE PROZESSKETTE WIRD DER BERÜHMTE „CLOSED LOOP“ GESCHLOSSEN
Für den industriellen Einsatz von additiv gefertigten Bauteilen sind auch Vorgaben zu erfüllen, wie beispielsweise:
- „Gedruckte“ Werkzeuge für Umformprozesse müssen mit ausreichender Präzision gefertigt werden, um eine hohe Wiederholungsgenauigkeit zu erreichen.
- Serienbauteile gleicher Machart müssen über die notwendigen Zertifizierungen verfügen.
- Hybrid Fertigung, also die Verbindung von konventionellen und additiven Fertigungsschritten, eröffnen neue Möglichkeiten für die Gestalt.
DIE NATUR KENNT KEINE TANGENTIALITÄT: DER EINFLUSS VON BIONIK
Die gängigen industriellen Fertigungsverfahren machen es notwendig eine Gestalt mit Mindestradien, Wandstärken und Entformungsschrägen zu versehen. Bei der Additiven Fertigung stellen sich daher auch folgende Fragen:
- Wird dies bei der Additiven Fertigung hinfällig?
- Ist mit dem 3D-Druck alles möglich?
Anforderungen:
Analyse der Problemstellen:
- Der Fahrradvorbau soll vollständig neu konzipiert werden.
- Wir haben in zwei Raumrichtungen zylindrische Durchbrüche, durch die Lenker und Gabel eingebracht werden müssen.
- Während des Druckvorgangs entstehen thermisch induzierte Spannungen im Bauteil.
- Um das Bauteil später auch in größeren Stückzahlen fertigen zu können muss eine spanende Nachbearbeitung möglich sein.
Ein möglicher Lösungsansatz:
- Da kein Vorgängermodell existiert, das konstruktiv abgeändert werden muss, wenden wir eine Generative Designsoftware und eine entsprechende Methodik an.
- Entweder dreht man das Bauteil für den Druckprozess entlang der Längsachse um 45° im Raum oder man nimmt in Kauf, dass mindestens einer der Durchbrüche mit Stützstrukturen durchsetzt sein wird.
- Gegebenenfalls ist es später notwendig weitere Stützstrukturen einzuplanen. Sie dienen, im Gegensatz zu anderen Verfahren, dem Zweck der Wärmeabfuhr. Dies könnte dazu führen, dass auch aus dem zweiten Durchbruch Material entfernt werden muss.
- Entlang der Durchbrüche wird nur so viel Material eingeplant wie unbedingt notwendig ist, um die Funktion zu gewährleisten. Wir schränken damit gezielt die Freiheiten der Optimierung ein.
METHODE: ITERATIVES DESIGNEN
Eine weitere Variante ist die "Schritt für Schritt-Methode". Dabei lassen wir der Software so viel Bauraum und Freiheiten wie möglich und nähern uns dem optimalen Ergebnis iterativ an. In der folgenden Tabelle finden Sie die einflussreichsten Parameter bei der Gestaltung von Additiven Bauteilen. Gegenüberstellung der Parameter zu den Verfahren SLS und SLM:
