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Entwicklung Werkstoffwissen in der Hauptrolle

Produkte umweltverträglich zu gestalten muss eine hohe Priorität genießen – nicht nur, weil Kunden es verlangen; auch die gesetzlichen Anforderungen steigen stetig.

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Wertvolles Werkstoffwissen integriert:
Wertvolles Werkstoffwissen integriert:
(Bilder: Granta Design)

Etwa 80 % der Umweltauswirkungen eines Produktes werden bereits in der frühen Konstruktionsphase festgelegt. Daher ist es für die Konstruktion von nachhaltigen Produkten von enormer Bedeutung, ökologische Faktoren von Beginn an mit in die Überlegungen einzubeziehen – besondere Relevanz hat die Materialauswahl.

Das Unternehmen Granta Design ist Experte auf dem Gebiet der Materialinformationstechnologie und unterstützt mit verschiedenen Lösungen bei der Konstruktion nachhaltiger Produkte. Thomas Weninger, Vice President Sales bei Granta Design Deutschland: „Umweltverträgliche oder nachhaltige Eigenschaften neuer Produkte werden für Fertigungsunternehmen aus verschiedenen Gründen zunehmend wichtig. Die steigende Anzahl verbotener Substanzen birgt ein großes Risiko, da eventuelle Rückrufaktionen sehr teuer und ruf-schädigend und Materialsubstitutionen bei bereits existierenden Produkten und bestehenden Produktionsprozessen so gut wie immer mit hohem Aufwand verbunden sind. Aber auch die Nachfrage seitens der Kunden hat sich in den letzten zehn Jahren deutlich verändert. Produkte sollen nicht mehr einfach nur gut und günstig sein, sie sollen außerdem aus umweltfreundlichen Materialien bestehen, eine lange Lebensdauer aufweisen und im Idealfall recycelbar sein.“

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Materialdatenbank-Managementsystem für Werkstoffdaten

Grantas Hauptprodukt, Granta MI, ist ein Materialdatenbank-Managementsystem, das die Erfassung, Verwaltung und Aufbereitung aller verfügbaren Werkstoffdaten möglich macht und sie Entwicklern, Werkstoffexperten, Einkäufern und Mitarbeitern aus anderen Bereichen bei Bedarf in ihrem benötigten Format zur Verfügung stellt. Damit ist der Nutzer in der Lage, firmeninterne Werkstoffdaten mit externen Referenzendaten, die z. B. ingenieurstechnische, wirtschaftliche oder ökologische Eigenschaften umfassen, zu kombinieren. Somit entsteht eine zentrale Informationsquelle für das gesamte Werkstoffwissen eines Unternehmens. Zusätzlich verfügbare Integrationsprodukte wie MI:Materials Gateway, ermöglichen es, auf sämtliche Informationen innerhalb von CAD-, CAE- und PLM-Systemen zuzugreifen.

Darüber hinaus bietet Granta weitere Werkzeuge, die den Anwender bei seiner jeweiligen Aufgabe unterstützen. Wenn der Konstrukteur oder Entwickler für ein Produkt ein Material auswählen oder bei einem bereits existierenden Produkt eine Materialsubstitution vornehmen muss, steht er vor einer ganzen Reihe von Fragen wie „Welche Materialien eignen sich grundsätzlich für das geplante Produkt?“ oder „Wie kann ich alternative Materialien identifizieren, die die erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweisen und darüber hinaus auch wirtschaftlich und umwelttechnisch geeignet sind?“

CES Selector unterstützt bei Werkstoffauswahl und Substitution

Hier kommt die Lösung CES Selector ins Spiel. „Mit CES Selector kann der Nutzer ganz einfach Werkstoffdaten finden, vergleichen und darstellen. So unterstützt das System sowohl bei der grundsätzlichen Werkstoffauswahl als auch bei Materialsubstitutionen oder bei der Werkstoffentwicklung“, so Thomas Weninger. Der Anwender kann gezielt nach geeigneten Materialien suchen, diese vergleichen und anwenden. Das bedeutet, dass sich eine Materialauswahl über sogenannte Performance Indices auf die Anwendung des Bauteils bezieht und somit ein strukturierter Vergleich der Werkstoffeigenschaften möglich ist. Ein interessantes Feature von CES Selector ist der Engineering Solver, ein Werkzeug, das während der Materialauswahl genutzt wird, um die Belastung des Bauteils zu charakterisieren. Es hilft dem Anwender, basierend auf den technischen Anforderungen der Entwicklung, die Werkstoffeigenschaften zu identifizieren.

Neues Tool schätzt Kosten ab

Eine wichtige Neuerung in der aktuellen Version ist ein Part Cost Modelling Tool, das es dem Anwender ermöglicht, die Gesamtkosten einer Werkstoffsubstitution abzuschätzen. Dabei fließen nicht nur die eigentlichen Materialkosten, sondern auch Fertigungskosten der einzelnen Prozessschritte, abhängig von der Stückzahl, ein.

Im Hintergrund werden Daten aus der Granta eigenen Datenbank Material Universe mit über 4000 Engineering Werkstoffklassen und über 250 Fertigungsprozessen genutzt. Diese einzigartige Datenbank enthält vollständig befüllte Datenblätter mit mechanischen, physikalischen, thermischen, optischen, ökologischen und kommerziellen Kennwerten und dient in erster Linie dazu, Werkstoffe vollständig vergleichbar zu machen.

Thomas Weninger: „Die Vorteile eines solchen Werkzeuges sind enorm. Zum einen ist es für die Konstrukteure immer schwierig zu sehen, welche Werkstofflösungen es überhaupt auf dem Markt gibt und diese miteinander zu vergleichen. Zum anderen kann sich der Entwickler darauf verlassen, dass die Informationen zum gewählten Werkstoff aktuell und auch später rückverfolgbar sind. Es wird also nicht nur Zeit und Geld gespart, auch das Risiko, fehlerhafte oder veraltete Daten anzuwenden, wird erheblich reduziert.“

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

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