Thema der Woche 21/2019

Was leisten additive Simulationsprogramme?

Der additive Prozess zur Produktion von Metallteilen ist nicht trivial. Im NCF-Check erklären Experten, was passende Simulationsprogramme heute leisten.

Immer größere Bauteile, das Aufschmelzen verschiedenster Metallpulver oder Temperaturen bis 800 °C stellen die additiven Konstrukteure vor große Herausforderungen. Auf der anderen Seite bieten Software-Hersteller auch schon seit geraumer Zeit Simulationsprogramme für den additiven Prozess an.

"Simulation senkt die Kosten" , Stefaan Motte, Vice President Software von Materialise

Immer mehr Unternehmen setzen den 3D-Druck als Fertigungstechnologie ein. Sie suchen nach Möglichkeiten, die Produktivität zu steigern und die Gesamtkosten zu senken. In einem typischen Entstehungsprozess vom CAD-Entwurf bis zum Druckteil macht das Drucken – einschließlich der Maschinen- und Materialkosten – einen Großteil der Gesamtkosten aus. Vor allem beim Metall-3D-Druck sind fehlerhafte oder ungeeignete Bauteile und Testdrucke sehr kostspielig. Simulationssoftware hilft, die Primärkosten zu senken. Mit ihr können Bediener das Verhalten eines Teils während der physischen Produktion vorhersagen und analysieren. Das hilft ihnen, ihre Bauvorbereitung zu optimieren und kostspielige Nachdrucke und Fehler zu reduzieren.

"Risiken erkennen – Maßnahmen definieren", Dr.-Ing. Patrick Mehmert Product Manager Simufact Additive bei Simufact Engineering GmbH

Komplexeste Teile lassen sich mittels additiver Fertigung produzieren. Aber es gibt Herausforderungen, die zuvor gemeistert werden müssen. Fertigungssimulationen wie Simufact Additive unterstützen den Praktiker: Er kann Verzüge vorhersagen und quasi vollständig kompensieren, das Risiko von Bauabbrüchen bestimmen und Gegenmaßnahmen definieren. Die Optimierung von Stützstrukturen und der Teile-Orientierung helfen, Qualität und Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Auch die Simulation hybrider additiver Fertigung, z.B. auf Frästeilen, ist möglich. Die nachträgliche spanende Bearbeitung steht auf dem Entwicklungsplan und wird die vorhandene Prozesskette im Post Processing, darunter Abtrennen, Wärmebehandlung und HIP, erweitern.

"Digitaler Zwilling entscheidend",Dipl.-Ing. Boris Lauber Product Manager Simcenter 3D Additive Manufacturing bei Siemens

Die Nutzung des digitalen Zwillings für die Simulation des Druckprozesses ist entscheidend, um die Qualität und Effizienz zu erreichen, die ein industrialisierter Prozess erfordert. Simcenter 3D Additive Manufacturing ist vollständig in die Siemens End-to-End Additive Manufacturing Lösung integriert. Über einen geführten Workflow lässt sich das Simulationssetup erstellen, um die thermische Historie und die sich daraus ergebenden Bauteilverzüge während des Druckes zu ermitteln. Problematische Bereiche hinsichtlich einer Überhitzung können identifiziert werden. Über die von Siemens entwickelte Methode lassen sich Verformungen und Schrumpflinien im Bauteil basierend auf dem digitalen Zwilling vorhersagen.