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Additive und hybride Produktion mit 3D-Druck

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Ein neues Konstruktions-Ökosystem

All dies weist einen aufregenden, innovativen Weg in die Zukunft der Produktion. Diese Vision umzusetzen, erfordert jedoch ein völlig neues Ökosystem für Konstruktion und Produktion.

Auf der Entwurfsebene braucht es neue CAD-Werkzeuge für die Leichtbaukonstruktion mit komplexen Oberflächenmustern sowie Konstruktionsrichtlinien für die additive Fertigung und Unterstützung für Mischmaterialien.

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Die additive Produktion ermöglicht einen komplexeren Aufbau – mit verborgenen inneren Strukturen – der fertigen Teile. Derartige Strukturen bringen einen erhöhten Bedarf für Vorab-Festigkeitsanalysen zur Abschätzung der Belastungsfähigkeit und zur Überprüfung der Vorgabenerfüllung in unterschiedlichen Szenarien. Eine erhöhte Komplexität des Aufbaus zieht auch zusätzliche Herausforderungen für die Qualitätssicherung nach sich, da klassische CMM-Messungen unter Umständen kein vollständiges Bild ergeben.

Ebenso sind Erweiterungen der CAE-Analysesysteme um Werkzeuge für Topologie-Optimierung, Deformationsberechnung und Laser-Leistungsregelung erforderlich. In der Werkshalle werden neue CAM-Systeme vielachsige additive Maschinen sowie hybride Produktionssteuerungen und -verfahren zu unterstützen haben.

Vor diesem Hintergrund muss auch das die Produktion umgebende Ökosystem überdacht werden. Die Fähigkeit, einzelne Teile auftragsspezifisch zu fertigen, ermöglicht den völligen Verzicht auf Teilelager, was wiederum zur Restrukturierung von Lieferketten führt.

Schlussendlich verlangt all dies neue Fertigkeiten der MitarbeiterInnen und einen weitaus gemeinschaftlicheren Zugang zum gesamten Konstruktions- und Produktions-Lebenszyklus.

Ein hybrider Ansatz

Die additive Produktion ist trotz der zahlreichen Vorteile, die sie bringt, nicht ohne Schwächen, speziell bei Genauigkeit und Auflösung (Oberflächenstruktur).

Die Lösung besteht in der Verfolgung eines hybriden Ansatzes, der additive Methoden und spanabhebende Bearbeitung in ein gemeinsames System integriert. Das Objekt wird dabei mittels additiver Produktionsverfahren hergestellt, seine feineren Details anschließend im Prinzip durch Abrasieren rauer Kanten fertiggestellt. Dieser Ansatz löst auch das Problem der Toleranzen und Genauigkeiten, da am fertigen Produkt gemessen und geglättet werden kann.

Die Möglichkeit, in kleinen Schritten Material hinzuzufügen oder abzutragen schafft auch die Möglichkeit, Formen nachträglich anzupassen, statt sie ganz neu zu konstruieren. Die Analyse- und Testphasen selbst lassen sich kürzer und genauer gestalten. Dieser Ansatz verbessert und vereinfacht auch Reparatur und Instandhaltung. Abgenützte oder beschädigte Teile können einfach mit Material ergänzt und anschließend bearbeitet werden.

* Jan Larsson Senior Marketing Director EMEA, Product Engineering Software, Siemens PLM Software

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