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Additive Fertigung

Konstruktion für 3D-Druck

| Autor: Stefanie Michel

Wer über generatives Design neue, bionische Bauteile entwickelt, kommt bei der Fertigung meist an additiven Verfahren nicht vorbei. Der Workflow von der Konstruktion zum Druckprozess wird dabei immer durchgängiger.
Wer über generatives Design neue, bionische Bauteile entwickelt, kommt bei der Fertigung meist an additiven Verfahren nicht vorbei. Der Workflow von der Konstruktion zum Druckprozess wird dabei immer durchgängiger. (Bild: Autodesk)

Additive Verfahren werden zunehmend für die Herstellung von Endprodukten eingesetzt. Im Vergleich zu anderen Fertigungstechniken ist die Prozesskette von der Konstruktion hin zur Produktionsvorbereitung allerdings weniger durchgängig. Doch CAD-Softwareanbieter und 3D-Drucker-Hersteller rücken zusammen.

Die Werkzeugmaschine ist heute ein selbstverständlicher Bestandteil der Produktion. Für die dort bearbeiteten Komponenten werden in der CAM-Software Verfahren festgelegt und Bearbeitungsstrategien berechnet, um daraus das maschinenlesbare NC-Programm zu generieren. Hierfür stehen seit Jahren ausgereifte Softwarepakete oder auch komplett durchgängige CAD/CAM-Prozessketten zur Verfügung – für additiv gefertigte Bauteile nicht. Soll der 3D-Druck beziehungsweise die Additive Fertigung jedoch aus der Nische der Prototypenerstellung heraus zu einem regulären Fertigungsverfahren „wachsen“, dann müssen solche Systeme vorhanden sein, die das Verfahren letztendlich zu einem selbstverständlichen Teil der digitalen Fabrik machen.

Der 3D-Druck ist kein neue „Erfindung“, verschiedene Verfahren gut 30 Jahre alt. Dementsprechend etabliert sind einige der großen Druckerhersteller, wie 3D-Systems, Stratasys oder EOS. Inzwischen habe alle diese Unternehmen eigene Softwarepakete entwickelt, die dem Nutzer eine möglichst breite Palette an Werkzeugen zu Bearbeitungsstrategien, zur Designoptimierung oder zum Nestling bieten. Dennoch ist in den meisten Fällen immer noch ein Systembruch vorhanden: der vom CAD-System zur 3D-Druck-Software.

Kooperation mit 3D-Drucker-Herstellern

Doch je mehr Einsatzgebiete die Additive Fertigung bietet, je mehr Endprodukte auf diese Weise produziert werden, desto mehr Fahrt nimmt auch die Entwicklung zu einer vollständigen Prozesskette auf – vom Produktdesign zur Produktionsplanung und letztendlich bis zur Ausgabe an den 3D-Drucker. So haben inzwischen die meisten der großen CAD-Software-Hersteller Kooperationen mit den großen 3D-Drucker-Herstellern bekannt gegeben und integrieren auf unterschiedliche Weise die Druckvorbereitung in ihre Software.

Autodesk hat beispielsweise vor ein paar Jahren auf die sich verändernden Anforderungen in der Produktentwicklung mit einem komplett neuen Tool reagiert: Fusion 360. Diese cloudbasierte Plattform fasst CAD, CAM und CAE zusammen und liefert nun auch Möglichkeiten für den 3D-Druck. Bot das Tool zunächst nur direct modelling, kann es jetzt auch Skizzen in parametrische 3D-Modelle umwandeln und bearbeiten. Ähnlich wie in Inventor lassen sich (nur) 3D-Komponenten konstruieren. Zudem wird für die Version Fusion 360 Ultimate auch Autodesk Generative Design (AGD) verfügbar sein. Damit ist es möglich, über die Rechenpower der Cloud unzählige Designvarianten eines Produktes zu erhalten, indem man lediglich die physikalischen und konstruktiven Randbedingungen vorgibt. Einige dieser Varianten sind sehr bionisch und zum Teil auf herkömmliche Weise nicht oder nur schwer herstellbar. Daher liegt es nahe, dass Fusion 360 neben der CAM-Funktion für die 2- und 2,5-Achs-Bearbeitung auch die Möglichkeit bietet, die Konstruktion für den 3D-Druck vorzubereiten. Mithilfe eines 3D-Druckdienstprogramms lässt sich eine Vorschau der Netzstruktur anzeigen, kleine Nachbesserungen vornehmen und automatisch optimierte Unterstützungsstrukturen erstellen. Eine Nestling-Funktion sorgt dafür, dass man – je nach Drucker –auch mehrere Konstruktionen gleichzeitig drucken kann. Fusion 360 ist laut Autodesk mit einer Vielzahl bekannter 3D-Drucker kompatibel und arbeitet mit deren Software zusammen. Für den Druckauftrag muss die Konstruktion als STL-Datei an den Drucker geschickt werden.

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