Mit virtuellem 3D-Druck prozessrelevante Faktoren testen

3D-Metall-Druck Mit virtuellem 3D-Druck prozessrelevante Faktoren testen

21.08.2020Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Das Ingenieurbüro Merkle & Partner hat letztes Jahr gemeinsam mit der Hochschule Aalen das Projekt ROAD3D (Robuste Auslegung und Dimensionierung sicherheitsrelevanter Bauteile für den 3D-Metalldruck) ins Leben gerufen. Nun gibt es erste Ergebnisse.

Firmen zum Thema

Merkle & Partner

LIGHTWAY GmbH & Co. KG

BMF Boston Micro Fabrication

ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

Der 3D-Druck für sicherheitsrelevante Bauteile ist noch unausgereift. Es bestehen keine Normen für einen soliden Festigkeitsnachweis oder ein einheitliches Testing. Für die tatsächliche Industrialisierung des Verfahrens müssen diese Hürden genommen werden. Mit der Kooperation von Merkle & Partner und der Hochschule Aalen sollen entsprechende Normierungen ermöglicht werden.

Dabei werden unterschiedlichste Bauteile simuliert, gedruckt, real getestet. Unter Verwendung unterschiedlichster Software-Tools lässt sich bereits jetzt feststellen, dass die Kooperation ROAD3D Simulationsmethoden entwickelt hat, welche innenliegende physische Fehlstellen und Spannungen entsprechend der Realität im zehntel-Millimeter-Bereich nachgebildet haben. Die Lösung zu deren Vermeidung können in den unterschiedlichsten prozessrelevanten Faktoren liegen: Druckgeschwindigkeit, Bauraumtemperatur, die Strömungsgeschwindigkeit des Inertgases, die Belichtungsstrategie des Lasers und die Auslegung der Stützstrukturen des zu druckenden Bauteils sowie dessen Abkühlzeit. Im Rahmen von Simulationen werden diese Faktoren vorab virtuell getestet. Über diese virtuellen Vorab-Tests können die richtigen Einstellungen identifiziert werden. So können reale Testdrucke stark reduziert werden. Auch Druckzeiten und entsprechende Wartezeiten werden verkürzt. Damit bietet die Simulation unterschiedlicher Varianten für Konstrukteure enorme Vorteile.

Bildergalerie

3D-Druck eines Wickelkörpers mit Stützstruktur

Die Prozesssimulation macht den virtuellen 3D-Druck möglich. Die Abweichungen zwischen dem realen 3D-Druck und dem virtuellen 3D-Druck liegt im Bereich kleiner 0,1 mm.

In der zweiten Hälfte des Projektes steht die Festigkeitsbewertung im Vordergrund. Hier ist es wichtig die besonderen Eigenarten 3D-gedruckter Bauteile, wie zum Beispiel Eigenspannungen oder auch richtungsabhängige Materialkennwerte, zu berücksichtigen.

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