Leichtbau

Dank additiver Fertigung zum individuellen und hochstabilen High-End-Mountainbike

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Materialeffizientes Design für die additive Fertigung

Die Aufgabe von Altair Productdesign war es, ein materialeffizientes Design zu finden, das den erforderlichen Leistungseigenschaften entsprach und dann auf die unterschiedlichen Vorgaben und Wünsche der jeweiligen Fahrer angepasst werden konnte. Um diese Untersuchung durchzuführen und so schnell wie möglich, im gegebenen engen Zeitrahmen des Projektes mit einer optimalen Designlösung aufwarten zu können, nutzte Altair Productdesign das Werkzeug Solidthinking Inspire. Die Technologie ermöglichte es dem Team, das existierende Design sehr schnell in die Entwicklungsumgebung zu importieren und in der Folge eine Vielzahl an Lastdaten, die der Fahrradrahmen während seines Einsatzes aushalten muss, aufzubringen. Darüber hinaus wurden weitere Randbedingungen, wie die maximal erlaubte „Knoten“-Größe sowie die Positionen der Befestigungspunkte definiert.

Material nur da, wo es wirklich nötig ist

Mit diesen Daten konnte in Solidthinking Inspire ein neues Geometrielayout erstellt werden, bei dem Material nur dort zum Einsatz kommt, wo es benötigt wird. Danach wurde die Geometrie in die Hyperworks Suite importiert, mit Hypermesh ein detailliertes Modell der Komponenten erstellt und die Materialdicken anschließend mit Optistruct, dem FE-Solver und Optimierungstool der Hyperworks Suite, weiter optimiert. Während des gesamten Prozesses musste das Design außerdem für die additive Fertigung optimiert und ausgelegt werden. Dies umfasste die Bestimmung der Orientierung der Komponenten im Drucker sowie die Platzierung von Stützstrukturen, um das Bauteil optimal zu fertigen. Dieser Prozessschritt wurde in enger Zusammenarbeit mit Hieta Technologies und Renishaw durchgeführt.

Weniger Bauteile und weniger Kosten

Neben dem Design der gewichtseffizienten Komponenten war Altair Productdesign darüber hinaus erfolgreich in der Lage, Bauteile zu konsolidieren und so das Rahmendesign zu vereinfachen. So konnten die Produktionskosten gesenkt werden. Eines der Beispiele dafür waren die Ösen der Kettenstrebe, die ursprünglich als Baugruppe aus drei Komponenten bestand: zwei symmetrische Titan-Komponenten und ein Verbindungsrohr aus Kohlefaser. Dank Hyperworks und der Erfahrung des Productdesign Teams konnte die Öse als eine einzelne, hinsichtlich Gewicht, Leistung und Fertigungskosten optimierte Komponente erstellt werden.

Dabei wurden außerdem die Fertigungsrandbedingungen der Verfahren von Hieta und Renishaw berücksichtigt. Auch hier kam wieder Solidthinking Inspire für die Optimierung zum Einsatz. Weitergehende Analysen und Verfeinerungen wurden mit Hyperworks durchgeführt. Am Ende des Entwicklungsprozesses übergab das Altair Productdesign Team sein Know-how an die Ingenieure von Hieta Technologies. So konnte sichergestellt werden, dass das Unternehmen Altairs Simulationstechnologie auch in zukünftigen Produktentwicklungsprozessen direkt nutzen kann.

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Optimiertes Design für die additiv gefertigten Rahmenknoten

Mit den durchgeführten Optimierungsarbeiten steuerte Altair Productdesign dem Projekt erfolgreich ein optimiertes Design für die additiv gefertigten Rahmenknoten aus Titan bei. Das neue auf den Optimierungsergebnissen von Solidthinking Inspire beruhende Materiallayout wurde vom Altair Team interpretiert und führte zu einer innovativen, organisch anmutenden Designlösung, die speziell für die additive Fertigung ausgelegt war. Wo immer möglich wurden Gewicht und die Anzahl der Bauteile reduziert, um sowohl die Fertigungskomplexität als auch die Herstellungskosten zu minimieren.

Das kundenspezifisch anpassbare Mountainbike von RBC ist revolutionär. Bei seiner Entwicklung kamen die neuesten Design- und Fertigungstechniken zum Einsatz. Die Beteiligung des Altair Productdesign Teams hat signifikant dazu beigetragen, einen extrem leichten und stabilen Rahmen zu entwickeln, der, mit der engen Unterstützung von Hieta Technologies und Renishaw, nun in die Produktion gehen kann.

„Altair hat Robot Bike Co. dabei unterstützt, das Gewicht des Rahmens weiter zu reduzieren und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Spannungen unter dem vorher definierten Maximum bleiben. Dies ermöglichte es uns, für unserer Räder eine Garantie auf Lebenszeit anzubieten und gibt unseren Kunden das Vertrauen, dass das Produkt nachhaltig sein wird,“ so Ed Haythornthwaite, Co-Founder Robot Bike Co.

Veranstaltungstipp: Converge 2016

Mehr über einzigartige Projekte wie dieses, bei dem Design und Technologie für die Entwicklung wahrhaft innovativer Produkte zusammenspielen, erfahren Sie auch auf der Converge 2016, die vom 20. - 21. September in Essen stattfindet. Die Converge Europe, eine Plattform für den Austausch mit kreativen Pionieren, findet in diesem Jahr zum ersten Mal statt und wird von Solidthinking ausgerichtet. Mehr erfahren und anmelden: event.converge2016.com/europe (mz)

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