Siemens: Mit der additiven Fertigung von Metallbauteilen eröffnen sich völlig neue Perspektiven für die industrielle Produktentwicklung. Die sehr guten mechanischen Eigenschaften metallischer Werkstoffe in Kombination mit dem schichtweisen Aufbau komplexer Geometrien ergeben nun die Möglichkeit der direkten additiven Herstellung von hoch belastbaren Endprodukten.
Was den Konstrukteuren hierbei allerdings noch fehlt ist die Fähigkeit, den thermischen Verzug des Bauteils, der während des Fertigungsprozesses entsteht, in das Bauteildesign einfließen zu lassen.
Hierfür entwickelt Siemens die Additiv Manufacturing Process Simulation, um den Konstrukteuren ein mächtiges Werkzeug an die Hand zu geben. Diese ProzessSimulation besteht dabei aus mehreren Bausteinen. Das Modul Siemens AM wird genutzt, um die Bauteilgeometrie inklusive der Stützstrukturen im Bauraum zu platzieren. In einer umfangreichen Datenbank sind die notwendigen Fertigungsparameter verschiedener 3D-Metalldrucker hinterlegt.
Der neuentwickelte Solver definiert die Fertigungsschichten im Pulverbett, sowie die daraus resultierenden Finite-Elemente Netze vollautomatisch. Das gewohnt hochqualitative Post-Processing Modul von Simcenter 3D dient der Darstellung der Verzugsergebnisse sowie der Temperaturverteilungen im Bauteil. Anwendungsbezogen ist das Post-Processing um die Recoater-Kollisionsanalyse erweitert worden. Auf Basis der Berechnungsergebnisse können auf Knopfdruck Geometrieanpassungen vorgenommen werden, um ein verzugsfreies Bauteil zu konstruieren.
Siemens Simcenter 3D
Die Prozess-Simulation mit Simcenter 3D wird den additiven Fertigungsprozess in NX komplettieren. Dem Entwickler ist somit die Möglichkeit gegeben, die komplette Entwicklung eines additiv gefertigten Bauteils mit NX abzubilden – von der ersten Idee bis zum optimierten Endprodukt. Dadurch werden schnellere Vergleiche von Bauteilvarianten mit nativen Daten ermöglicht, ohne auf verschiedene Software-Tools und die damit verbundenen Datenimporte zurückgreifen zu müssen.
CAE Innovative Engineering bringt eigenes Know-How aus den Bereichen Konstruktion von additiv gefertigten Bauteilen und deren Simulation zur Unterstützung von Siemens PLM in der Entwicklung dieser durchgängigen Prozesskette ein. Die durchgängige Prozesskette führt zu reduzierten Entwicklungszeiten und erhöhten Prozesssicherheiten. Daraus ergeben sich signifikante Kostenersparnisse im Produktentwicklungsprozess.
Autoren: B.Eng. Matthias Bogdanowicz, M. Eng. Dominik Mey, CAE Innovative Engineering GmbH – www.cae-produktentwicklung.de