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Smart Generative Design als Brücke zwischen Design und Additiver Fertigung

: Hexagon


Die Vorteile der Additiven Fertigung sind vielfältig, zahlreich und erfolgversprechend – um diese umfassend auszunutzen, bedarf es viel Arbeit und Erfahrungswissen. Die Anwendung der Technologie sollte an einem Mangel der beiden Faktoren jedoch nicht scheitern. Mit MSC Apex Generative Design existiert nun ein Werkzeug, das diese Lücke füllen kann und den erfolgreichen Einsatz der Additiven Fertigung unkompliziert ermöglicht.

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Mit MSC Apex Generative Design optimierter Radträger mit montierter Radnabe für den diesjährigen Rennwagen der Universität Paderborn.

Mit MSC Apex Generative Design optimierter Radträger mit montierter Radnabe...

Einfach gesprochen, lässt sich unter Generative Design der Prozess einer automatischen Generierung verschiedener Designkonzepte verstehen, die eine Reihe von benutzerdefinierten Zielen, Kriterien und Einschränkungen entsprechen. Generative Design kann auf vielfältige Weise realisiert werden, je nachdem, welche Kriterien und Einschränkungen vom Benutzer definiert wurden. Aus der Menge der Designkonzepte lässt sich dann das vielversprechendste Design auswählen und für die Fertigung vorbereiten. Generative Design kann so dabei helfen die Frage zu beantworten welches Design für die gegebenen Kriterien, am besten geeignet ist. Alternativ können kreative Lösungsvarianten aufgezeigt werden, die sich nicht an etablierten Konstruktionsroutinen orientieren. Für MSC Software, ein Unternehmen der Hexagon AB, ist Generative Design eine Initiative, um den Konstrukteuren ein Werkzeug zur Verfügung zu stellen, das tatsächlich als Begleiter fungiert und ihnen hilft, Designkonzepte zu entwickeln, die für den menschlichen Geist unvorstellbar sind.

Leichtbau auf Knopfdruck

MSC Apex Generative Design unterstützt den Ingenieur in der Generierung von Designs, die bei gegebenen Anforderungen die Bauteilmasse minimieren und so komplexe Leichtbaugeometrien erzeugen, die sich in der Ausprägung nur noch additiv fertigen lassen. Das Optimierungsergebnis ist in jedem Fall ein druckbares Design und kann direkt an die Fertigungsvorbereitung weitergegeben werden. Der Nutzer wird Schritt für Schritt durch den Modellaufbau geführt, der strukturierte Prozess und die übersichtliche Benutzeroberfläche sorgen so für eine reibungslose Informationsaufnahme. Die Folgeschritte laufen anschließend vollautomatisch ab. Der bisherige Optimierungsprozess war geprägt von langwierigen
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Vom Import bis zur Validierung: MSC Apex Generative Design als integriertes Softwaretool.

Vom Import bis zur Validierung: MSC Apex Generative Design als integriertes...

Iterationen mit viel manueller Arbeit im CAD. Mit MSC Apex Generative Design wird der Konstrukteur von lästiger Routinearbeit befreit und kann sich mehr auf die Konzeptionierung konzentrieren und so einen größeren Mehrwert schaffen.

MSC Apex Generative Design integriert die Prozesssimulationen von MSC Digimat-AM und MSC Simufact Additive im Hintergrund. So wird das Design nicht nur für den Einsatz, sondern auch maschinenspezifisch für die Fertigung optimal angepasst und ausgerichtet.

Aufzeigen des Potenzials

Um das Potenzial und die Anwendbarkeit von MSC Apex Generative Design zu demonstrieren, wurde ein Radträger eines Formula Student Teams als Anwendungsbeispiel betrachtet, der aufgrund seiner sehr komplexen Lastfälle und der hohen Anforderungen an den Leichtbau der perfekte Demonstrator hierfür ist. Darüber hinaus gibt es viel Erfahrung in der Optimierung dieses Bauteils, da diese Rennserie offiziell ein Ingenieurwettbewerb ist, bei der jedes Jahr ein neuer Rennwagen entwickelt werden muss.

Der Entwicklungsprozess beginnt mit der Ermittlung der Lasten durch eine Mehrkörpersimulation auf Basis von MSC Adams/Car. Dabei wird die gesamte Aufhängung einschließlich aller Koordinaten für die Verbindungspunkte sowie der wirkenden Kräfte ausgelegt. Es wird ein möglichst großer Designraum hinzugefügt. Während der Optimierung wird dieses Material im Designraum unter Berücksichtigung der Randbedingungen so weit wie möglich reduziert. So werden mehrere Designkandidaten produziert und im Hintergrund mit Simufact Additive direkt verifiziert. Für andere Bauteile, welche aus Kunststoff gefertigt werden, wird Digimat-AM
verwendet. Bei der Auswahl des richtigen Kandidaten und der Iteration der Fertigungssimulation wird das perfekte Design in Bezug auf Herstellbarkeit, Gewicht und Kosten ausgewählt. Als letzten Schritt in der virtuellen Welt erhält dieses Design schließlich eine letzte Validierung, sowohl mit MSC Nastran für die FE-Qualifizierung als auch wieder zurück in MSC Adams/Car, um die richtige Steifigkeit und das richtige Verhalten in der Gesamtbaugruppe zu gewährleisten.

First Time Right

Um das volle Potenzial und die Vorteile der Additiven Fertigung auszuschöpfen, muss es möglich sein, Designs zu entwickeln, die speziell für diese Technologie validiert sind. Mit MSC Apex Generative Design werden die Technologien zur Validierung der Herstellbarkeit in den Generative Design-Prozess so eingebettet, dass die Optimierungsengine nur Geometriekandidaten erzeugt, die valide für die Additive Fertigung sind. Dies ermöglicht einen echten First Time Right-3D-Druck und reduziert kostspielige Fehlversuche.

formnext Halle 12.0, Stand C41 (AMendate)

formnext Halle 12.0, Stand B79 (Simufact)

Mit MSC Apex Generative Design optimierter Radträger mit montierter Radnabe für den diesjährigen Rennwagen der Universität Paderborn.
Vom Import bis zur Validierung: MSC Apex Generative Design als integriertes Softwaretool.
Optimiertes Bauteil mit Analyse in MSC Apex Generative Design.
Generatives Design einer Halterung mit verschiedenen Designvariationen in kürzester Zeit erzeugt.


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Bericht in folgenden Kategorien:
Software, Konstruktion, Optimierung

Im Gespräch

/xtredimg/2019/Additive%20Fertigung/Ausgabe260/19458/web/Thomas__Fehn.jpgAdditive Zukunft mit Metallen
Trumpf zählt zu den Maschinenpionieren im Bereich der Metall-Additiven Fertigung. Nach einem starken Einstieg im Jahr 2003 hat sich das Unternehmen aus dem Bereich zurückgezogen, um etwa zehn Jahre später ein umso fulminanteres Comeback zu feiern. Nach wie vor zählt der Maschinenbauer aus Ditzingen (D) zu den technologischen Vorreitern. Dr. Thomas Fehn, General Manager Trumpf Additive Manufacturing, schildert, wie Trumpf den Markt um die Additive Fertigung einschätzt. Das Interview führte: Georg Schöpf, x-technik
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