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Generative Design

Bauteile mit neuer Kreativität optimieren

| Autor / Redakteur: Stefanie Michel / Udo Schnell

Thomas Nagel zeigt die neue Konstruktion der Pfanne für einen Klinkerkühler von Claudius Peters.
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Thomas Nagel zeigt die neue Konstruktion der Pfanne für einen Klinkerkühler von Claudius Peters. (Bild: Stefanie Michel)

Autodesk zeigte auf der Hannover Messe 2019, wie ein über 100 Jahre altes Unternehmen mithilfe von Generative Design ein bestehendes Gußbauteil überarbeitet. Das spart nun deutlich an Gewicht und Material.

Das Bauteil am Autodesk-Stand, das Thomas Nagel, Chief Digital Officer und Operations Director bei Claudius Peters, zeigt, ist eher unspektakulär: Eine Pfanne für den sogenannten ETA Cooler – einem Klinkerkühler der nächsten Generation. Doch die Geschichte dahinter ist spannend und zeigt, wie man mit neuen Technologien alte Pfade verlassen kann.

Nagel wurde 2017 erstmals auf den Generative-Design-Ansatz von Autodesk aufmerksam und entschied sich, einen Test für das Bauteil durchzuführen. Man hatte die ehemals weit über 120 kg schwere Pfanne bereits optimiert, sodass sie als Gußkonstruktion nur noch 78 kg wog. Nach einer vierstündigen Einführung in Generative Design durch Autodesk hatte das Team um Nagel bereits generativ ein Gebilde erzeugt, das Nagel heute „Alien Part“ nennt. Das Ergebnis hat überrascht, da es sich stark von dem bereits optimierten Teil unterschied und sogar 30 bis 40 % leichter war. Doch fertigen konnte man es mit den bestehenden Methoden nicht, da es auf 3D-Druck ausgelegt war. Da diese Fertigungsmethode in der Zementbranche jedoch zu teuer ist, hat das Team das Teil mit Ideen aus dem Generativen Design und der traditionellen Optimierung zurückentwickelt, um es mit traditionellen Fertigungsmethoden herstellen zu können.

Generatives Design führt zu deutlicher Gewichtsreduktion

Aber das junge Team nahm diesen Entwurf als Inspiration auf und testete verschiedene Fertigungslösungen. Letztlich entschieden sie sich gegen das klassische Gussteil und für eine Lösung mit lasergeschnittenen Platten und Schweißennähten. „Keiner unserer Konstrukteure wäre auf solch ein Design gekommen“, erklärt Nagel heute.

Generative Design hat sich für Claudius Peter ausgezahlt: Das Gewicht der Pfanne konnte auf 52 kg reduziert werden und die komplizierte Gußform wurde durch eine einfache Schweißkonstruktion ersetzt. Somit lässt sich das Bauteil nun einfacher bauen, man spart viel Material (pro Klinkerkühler sind 50 bis 60 Pfannen verbaut) und somit auch Kosten. Die neue Komponente ist auf einen möglichst sparsamen Energieverbrauch ausgelegt und hat einen hervorragenden thermischen Wirkungsgrad, wie Nagel erklärt. Die daraus resultierenden Energieeinsparungen tragen dazu bei, die Umweltauswirkungen der Zementproduktion zu reduzieren.

Autodesk auf der Hannover Messe 2019: Halle 6, Stand H22

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