Wie man für die additive Fertigung entwirft

FEBRUAR 01, 2023 | Lesezeit: 4 min

So wie die additive Fertigung die Herstellung von Teilen und Komponenten revolutioniert hat, so hat sie auch die Art und Weise, wie wir das Design von Produkten betrachten sollten, völlig verändert. Finden Sie heraus, wie dieser neue Ansatz ein integraler Bestandteil des industriellen 3D-Druckverfahrens ist und welche Designwerkzeuge Ihnen zur Verfügung stehen.

Optimierung des Designs für den industriellen 3D-Druck

Alle Projekte der additiven Fertigung beginnen mit dem Entwurf. Diese Phase wirkt sich auf jeden Aspekt des Endprodukts aus, von den Anwendungen des Teils für den Endnutzer bis hin zu den Kosten für die Herstellung. 

Da es sich um eine Technologie handelt, die die Grenzen dessen sprengt, was bisher in der Fertigung für möglich gehalten wurde, erfordert erfolgreiches AM-Design einen ähnlich innovativen Ansatz. Dies erfordert einen Paradigmenwechsel in der Art und Weise, wie wir über Design und Produktion denken - und das ist es, was wir den Studenten, die sich für unser Zertifikatsprogramm Additive Manufacturing Designer anmelden, beibringen möchten.

Die Schaffung von Teilen und Produkten, die leichter, leistungsfähiger und potenziell billiger zu produzieren sind, sind die wichtigsten Vorteile von AM. Diese Möglichkeiten lassen sich jedoch nicht so einfach realisieren, wenn Ihr Verständnis von Fertigungsdesign in eher traditionellen Methoden verwurzelt ist. Daher zielt unser Programm darauf ab, Designern eine neue Perspektive zu vermitteln - eine Denkweise, die auf "additive Fertigung" ausgerichtet ist.
 

Vorteile des additiven Fertigungsdesigns

Schauen wir uns die Ziele an, die Designer mit Hilfe der additiven Fertigung und des Designs erreichen können.

Teilweise Konsolidierung

Mit dem 3D-Druck lassen sich Möglichkeiten finden, ein Teil, das bisher aus Dutzenden oder gar Hunderten kleinerer Komponenten bestand, auf die Produktion von weit weniger Teilen zu reduzieren. Dies hat eine Reihe von potenziellen Vorteilen für die Hersteller:

• Weniger Teile bedeuten eine Vereinfachung komplexer Baugruppen aus mehreren Komponenten, die zeit- und kostenaufwendig sein können.

• Die Montageprozesse und die Qualitätskontrolle können reduziert werden, was die Produktionskosten senkt.

• Weniger Teile, die zusammenarbeiten müssen, bedeuten weniger potenzielle Fehlerquellen.

• Eine Gewichtsreduzierung kann Leistung und Effizienz verbessern.

Massenanpassung

Produkte, die mit additiver Fertigung hergestellt werden, können einzigartig gestaltet werden, um ganz bestimmte Kriterien zu erfüllen, egal ob es sich um einen großen oder kleinen Maßstab handelt. Maßgeschneiderte Produkte können auf die Anforderungen des Endnutzers zugeschnitten und dann in so vielen oder so wenigen Iterationen wie nötig präzise reproduziert werden. Dies kann mit geringen Auswirkungen auf die Kosten und die Produktionszeit erreicht werden, was bei der Massenproduktion immer ein wichtiger Faktor war.

Ein hervorragendes Beispiel dafür ist der 3D-Druck von Brillen - ein Nischenbereich, in dem EOS über große Erfahrung verfügt. EOS hat mit Marken wie YOU MAWO und Hoet zusammengearbeitet, um ihre individuellen Ziele mit additiven Design- und Fertigungstechniken zu erreichen. Unsere Designvorgaben für Kunden in diesem Bereich konzentrieren sich auf sehr spezifische Ziele, die von der Schaffung einzigartiger Stile und der Modellierung von besser sitzenden Brillen bis hin zur Reduzierung der Kosten oder des ökologischen Fußabdrucks der Produktion reichen.

Um diese Art von Zielen zu erreichen, müssen Designer mit einer anderen Denkweise an die Herausforderung herangehen - sie müssen additiv statt subtraktiv denken.

Design Tools für die additive Fertigung

Herkömmliche CAD-Werkzeuge wie Pro/ENGINEER, Catia und Siemens NX (früher bekannt als Unigraphics) wurden mit Blick auf die subtraktive Fertigung entwickelt. Diese Konstruktionswerkzeuge verfolgen den Ansatz, dass man zum Beispiel ein Loch in einen Block bohren muss, wenn man ein solches schaffen will.

Das ist das genaue Gegenteil davon, wie wir ein Loch aus einer additiven Perspektive erstellen. Additiv zu denken und zu entwerfen bedeutet, den Block um das Loch herum zu erstellen, anstatt das Loch in den Block zu setzen. Herkömmliche CAD-Werkzeuge leisten hervorragende Arbeit bei der Konstruktion für die subtraktive Fertigung, aber sie sind nicht für die additive Fertigung geeignet.

Daher sind neue spezialisierte CAD-Programme erforderlich, die es den Konstrukteuren ermöglichen, Teile auf andere Weise zu erstellen. Drei der effektivsten verfügbaren Softwarepakete sind nTopology, Altair und Synera.

nTopologie

Dieses Programm eignet sich hervorragend für die Erstellung von End-to-End-Workflows mit zusätzlichen Gittern und Netzexporten aus separaten Komponenten. Es bringt Simulation und datengesteuertes Design in Ihren Entwicklungsprozess und gibt Ihnen die Möglichkeit, effizientere Teile effektiver zu erstellen.

Altair

Bei funktionalen Designs, die für Leistung und Produktion optimiert sind, können Sie Ihre Designs auf der Grundlage von Topologieoptimierung und Fertigungssimulationsvorschlägen erstellen. Außerdem können Sie damit die Herstellbarkeit validieren und notwendige Änderungen an Bauteilgeometrien, Ausrichtungen und Halterungen vornehmen.

Synera

Synera ist eine ideale Software für die Erstellung von Simulationen, die Realisierung von Leichtbaukonstruktionen und die Integration von Gitterstrukturen in Ihre Konstruktionen. Die Software verfügt außerdem über Werkzeuge zur Schätzung und Optimierung von Entwurfskosten sowie über Funktionen zur Optimierung von Stützstrukturen.

Im Rahmen unseres Zertifikatsprogramms Additive Manufacturing Design haben unsere Teilnehmer die Möglichkeit, sich auf eines dieser drei Werkzeuge zu konzentrieren, da jedes von ihnen unterschiedliche Möglichkeiten für wichtige Aspekte des additiven Designs bietet. Mit fachkundiger Anleitung und Erfahrung als Teil des Programms vermitteln wir unseren Studenten die Fähigkeiten und Kenntnisse, von denen jedes additive Designteam profitieren kann.

Design mit Absicht

Die additive Fertigung ermöglicht es den Designern, sich auf das gewünschte Ergebnis eines Projekts zu konzentrieren und innovative Wege zu finden, um es durch kreative Anwendungen zu erreichen. Dies kann in vielen Formen geschehen:

• Kostenorientiertes Design: Senkung der Produktionskosten durch besseres Management von Materialien, Abfällen und Prozessen.

• Design nach Funktion: Die Verbesserung der Leistung oder der Qualität durch Gewichtsreduzierung, die Entwicklung neuer Strukturtypen oder die Verwendung anderer Werkstoffe - all dies kann mit additivem Design möglich sein.

• Generatives Design: Einsatz von Software und Rechenalgorithmen zur Erstellung, Prüfung und Verfeinerung von Hochleistungsgeometrien.

• Design für die Umwelt: Verwenden Sie additive Designmethoden, um den Kohlenstoff-Fußabdruck und die Abfallreduzierung zu berücksichtigen, und erforschen Sie die Anwendung umweltfreundlicherer Materialien.

Da die additive Fertigung es ermöglicht, die Grenzen von Design und Produktion zu verschieben, ist sie ein ideales Medium, um Möglichkeiten zu finden, konventionelle Designansätze auf den Kopf zu stellen. Deshalb bringen wir unseren Lernenden bei, wie sie ihre Denkweise ändern können, um Probleme aus einer völlig anderen Perspektive zu betrachten, und vermitteln ihnen dann die Fähigkeiten, diese Lösungen mit eigens für die additive Fertigung entwickelten Werkzeugen umzusetzen.

Unser Zertifikatsprogramm Additive Manufacturing Design ermöglicht es Ihnen, die notwendigen Fähigkeiten zu entwickeln, um ein echter additiver Designer zu werden. E-Learning-Sitzungen, Live-Webinare und praktische Übungen helfen Ihnen, Ihre fortgeschrittenen Designfähigkeiten zu verbessern und Ihr additives Denken zu schulen.