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Wie Design und Fertigung eins werden

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Beispiele aus der Praxis

Mehrere Kunden von Altair setzen diesen kombinierten Ansatz aus Optimierung und additiven Fertigungsmethoden bereits erfolgreich in ihren Prozessen ein, wie die folgenden Anwendungsbeispiele zeigen.

Ein Anwendungsbeispiel, bei dem additive Verfahren zum Einsatz kommen, zeigt, wie sich neue Konstruktionsansätze aus der Bionik in den Auslegungsprozess integrieren lassen. Im aktuellen Forschungsprojekt Ti-Light des Laser Zen-trums Nord (LZN) werden in enger Kooperation mit dem Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik (Ilas) der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) Konstruktionsmethoden für innovative Leichtbaudesigns untersucht, die sich gut mit additiven Herstellungsverfahren kombinieren lassen.

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Added Layer Manufacturing

Als Testobjekt des Projektes Ti-Light wurde eine Halterung (Bracket) ausgewählt, die als Standardhalteelement in Flugzeugen eingesetzt wird. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts ermöglichen es, die konventionellen Brackets durch innovative Leichtbaukonstruktionen zu ersetzen und damit ein signifikantes Gewichteinsparpotenzial zu erschließen. Das Forschungsprojekt Ti-Light ist ein Gemeinschaftsprojekt des LZN und Ilas der TUHH und wird aus Mitteln des BMBF unter dem Förderkennzeichen 03CL20A gefördert.

Unter besonderer Berücksichtigung des Werkstoffes Titan wurde eine auf das laseradditive Verfahren zugeschnittene Prozesskette entwickelt, bei der das Optimierungswerkzeug Optistruct von Altair eingebunden wurde. Zur Erschließung des weiteren Leichtbaupotenzials werden neben der additiven Fertigung auch neue Konstruktionsansätze wie die Bionik für etablierte Fertigungsverfahren analysiert, klassifiziert und in anwendergerechten Richtlinien und Datenbanken zusammengefasst. Dadurch können die Konstrukteure eingefahrene, klassische Fertigungsdenkmuster eher verlassen und sich bei der Strukturfindung von biologischen Vorbildern aus der Natur inspirieren lassen – ohne dabei befürchten zu müssen, dass die Strukturkomplexität maßgeblichen Einfluss auf die Fertigungskosten nehmen wird.

Faserverbundstrukturen

Im Bereich der Verbundmaterialauslegung hat Altair auf Basis von Optistruct einen Auslegungsprozess entwickelt, mit dem sich lastgerechte Laminatstrukturen automatisiert gestalten lassen. Mit dem Optimierungsprozess werden die optimalen Lagenformen für jede Faserorientierung, ihre Position in der Gesamtstruktur, die optimale Anzahl der Lagen und schließlich die optimale Schichtreihenfolge bestimmt und Herstellungsrestriktionen von Beginn des Prozesses an berücksichtigt. Verbunden mit dem FPP-Verfahren (Fiber-Patch-Preforming) ist nun ein Prozess entwickelt worden, mit dem Auslegung und Fertigung eines Bauteiles aus Verbundwerkstoffen automatisiert ablaufen kann.

Diese vielversprechende Integration von Designoptimierung und additiver Fertigung eines Verbundmaterialbauteils wurde in einem aktuellen Projekt von Altair und der Manz AG umgesetzt. Dort wurde im Rahmen des BMBF-geförderten Projektes Sowema (beteiligt waren: EADS Deutschland GmbH, TU München, CTC GmbH, TU Clausthal, Cenit AG, Wethje GmbH, Otto Bock Health Care GmbH und die Manz AG) eine Anlage zur automatisierten Herstellung sogenannter Preforms entwickelt. Diese wird nun in einem Folgeprojekt der Manz AG und Altairs um eine vorgeschaltete automatische Optimierung erweitert.

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