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Additive Fertigung

Damit der erste 3D-Druck erfolgreich ist

| Redakteur: Stefanie Michel

Siemens hat mit Simcenter 3D Additive Manufacturing eine neue Prozesssimulationslösung für die additive Fertigung vorgestellt, die den Verzug beim 3D-Druck vorhersagt. Das soll ein weiterer Schritt sein, die additive Fertigung zu industrialisieren.

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Das Simcenter-Tool 3D AM Process Simulation überprüft die vorhergesagte Verformung (links) im Vergleich mit dem realen Bauteil mit den ursprünglichen CAD-Daten (rechts), um die Geometrie zu kompensieren.
Das Simcenter-Tool 3D AM Process Simulation überprüft die vorhergesagte Verformung (links) im Vergleich mit dem realen Bauteil mit den ursprünglichen CAD-Daten (rechts), um die Geometrie zu kompensieren.
( Bild: Siemens )

Basierend auf der digitalen Innovationsplattform von Siemens und dem Simcenter-Portfolio berechnet die neue Prozesssimulation für die additive Fertigung (AM) den Bauprozess vor dem Druck, basierend auf einem digitalen Zwilling. Dadurch wird der Verzug im Druckprozess ermittelt. So kann eine kompensierte Geometrie erstellt werden, um die sich im Druck ergebenden Verformungen auszugleichen. Diese Simulation ist von entscheidender Bedeutung für die Realisierung des „print first time right“-Prinzips und notwendig, um die erforderliche Leistungsfähigkeit für einen vollständig industrialisierten additiven Fertigungsprozess zu erreichen, so das Unternehmen.

„Mit der Simcenter 3D Additive Manufacturing-Prozesssimulation können wir bei Toolcraft unseren additiven Fertigungsablauf vervollständigen“, sagt Christoph Hauck, Geschäftsführer der MBFZ Toolcraft GmbH, dessen Firma das Produkt bereits einsetzt. „Durch eine Vielzahl von Praxistests können wir mit Sicherheit sagen, dass uns die Lösung dabei unterstützt, hochwertige Ergebnisse während des Druckprozesses sicherzustellen.“

Strukturelle Probleme durch Wärmeeintrag frühzeitig erkennen

Beim 3D-Metalldruck wird durch das lokale Aufschmelzen der Druckschichten Energie in Form von Wärme in die schichtweise aufgebauten Bauteile eingebracht. Das führt möglicherweise zu strukturellen Problemen innerhalb des gedruckten Bauteils oder sogar zum Druckstopp. Die Konsequenz: viele Drucke schlagen fehl. Die Simulation des Druckprozesses hilft, diese Probleme zu erkennen und frühzeitig zu beheben, um somit beim ersten Druck auf der Maschine erfolgreich zu sein („print first time right“).

Das neue Produkt zur Prozesssimulation von Siemens ist vollständig in die Prozesskette des 3D-Drucks im Pulverbett aus dem Portfolio von Siemens PLM Software für die additive Fertigung integriert. Es dient zur Vorhersage des Verzugs für den Metalldruck. Der Anwender soll von einem geführten Workflow profitieren, der den Verzug, Kollisionen mit der Beschichtungseinheit, lokale Überhitzung und weitere wichtige Rückmeldungen zum Druckprozess ermöglicht.

Die Lösung „Simcenter 3D Additive Manufacturing“ ermöglicht laut Hersteller die Optimierung des Druckprozesses im Zusammenspiel der Konstruktion, der Druckvorbereitung und der Simulation des Fertigungsprozesses, bevor die Bauteile gedruckt werden.

Buchtipp „Additive Fertigung“ In dem Grundlagenwerk „Additive Fertigung" erläutern bekannte Experten der ETH Zürich die zahlreichen Möglichkeiten der industriellen Entwicklung und Konstruktion additiv gefertigter Serien- und Endkundenteile. Neben erfolgreichen Produktbeispielen aus der Industrie werden neue Methoden und Vorgehensweisen vorgestellt, die dem Leser als praxisnaher Leitfaden dienen. „Additive Fertigung“ kann hier versandkostenfrei oder als eBook bestellt werden.

Die additive Fertigung industrialisieren

Dieser geschlossene Kreislauf entstehe durch die enge Integration der digitalen Innovationsplattform von Siemens. Die erzeugten Simulationsdaten fließen in den digitalen Informationsfaden ein, der jeden Schritt des Druckprozesses begleitet. Mit diesem digitalen Rückgrat kann das System vorgegebene Modelle entwickeln und diese ohne zusätzliche Datenkonvertierung nahtlos in die Modellierungs- und Fertigungsprozesse zurückspielen.

„Die Lösung ergänzt die integrierte Plattform für die additive Fertigung. Sie entwirft und druckt Bauteile maßstabsgetreu und unterstützt unsere Kunden so, die additive Fertigung zu industrialisieren,“ sagt Jan Leuridan, Senior Vice President für Simulation und Test Solutions bei Siemens PLM Software. „Durch die Kombination aus empirischen und rechnerischen Methoden können wir die Genauigkeit des Simulationsprozesses erhöhen, den digitalen Zwilling mit den notwendigen Daten versorgen und Kunden dabei helfen, bessere Druckergebnisse zu erzielen. Dank der korrigierten Geometrie und des geschlossenen Kreislaufs erzielen unsere Kunden letztendlich den „first time right“-Druck in der additiven Fertigung und realisieren weitere Innovationen mit dieser Technologie.“

Die AM-Prozesssimulationslösung wird voraussichtlich im Januar 2019 als Teil der neuesten Version der NX- und Simcenter-3D-Software verfügbar sein.

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