vom cad-modell über die simulation zum 3d-druck …€¦ · simulation zum 3d-druck und zurück....

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Ralf Prinz, 22. März 2016

Vom CAD-Modell über die

Simulation zum 3D-Druck und

zurück. Simulationsansätze in

einer, durch den 3D-Druck

entfesselten, neuen

Gestaltungsfreiheit.

„Der 3D Druck ermöglicht die

Herstellung komplexer, mit bisherigen

Methoden nicht denkbarer Teile und

neuartiger Designs.“

(Focus.online)

Was bisher geschah…

Komplexität Stand „heute“

384.859 Elements

1 Volumen,

216 Flächen

Komplexität Stand „heute“

„Au Backe“-Features

Komplexität Stand „heute“

Komplexität Stand „heute“

3D-Druck: Kombinierte Topologieoptimierung

3D-Druck: Kombinierte Topologieoptimierung

Ca. 300 MB

…jetzt aber zum 3D Druck…

Additive Manufacturing, Gartner Hypecycle 2014

Additive Manufacturing, Gartner Hypecycle 2015

* Prognose von PwC Technology: „The Future Of 3-D printing: Moving Beyond Prototyping To Finished

Products“

* Prognose von PwC Technology: „The Future Of 3-D printing: Moving Beyond Prototyping To Finished

Products“

Entwicklung von 3D Druck in den nächsten Jahren

Schätzungen zufolge soll

weltweit das

Marktvolumen von 3D-

Druck von 2,5 Milliarden

Dollar im vergangenen

Jahr (2013) auf über 16

Milliarden Dollar im 2018

steigen. (http://www.handelszeitung.ch/invest/stocksDIGITA

L/3d-druck-der-grosse-schub-steht-erst-bevor-

646777)

* Prognose von PwC Technology: „The Future Of 3-D printing: Moving Beyond Prototyping To Finished

Products“

* Prognose von PwC Technology: „The Future Of 3-D printing: Moving Beyond Prototyping To Finished

Products“

* Prognose von PwC Technology: „The Future Of 3-D printing: Moving Beyond Prototyping To Finished

Products“

* Prognose von PwC Technology: „The Future Of 3-D printing: Moving Beyond Prototyping To Finished

Products“

Und zur Abwechslung mal eine „schlechte“ Nachricht…

…was wollen uns diese Worte sagen?…

Es wird

nicht

einfacher

werden…

• Funktionen

(konturnahe Kühlung,

Integration, Reduktion, …)

• Topologieoptimierung• Gitterstrukturen

Aber was genau erhöht die Komplexität?…

Funktion:

Konturnahe Kühlung

Funktion:

Konturnahe Kühlung

Funktion:

Konturnahe Kühlung

Funktion:

Anzahl Bauteile reduzieren…

Leichtbau…

Funktion:

Leichtbau

- gleichzeitiges Spreizen und Drehen von 8

Produkten

- Leichtbaugreiferentwicklung (730 Gramm

Gesamtgewicht)

Funktion:

Leichtbau

1. Spreizgreifer 10fach ohne Drehung der Produkte 2. Gesamtgewicht 1226 Gramm 3. High speed Anwendung mit 600 Teilen pro Minute mit einem Roboter.

Funktion:

Leichtbau

Funktion:

Leichtbau,

Integration von Funktionen…

Funktion:

Anzahl Bauteile

reduzieren,

Leichtbau,

Integration,

…

Funktion:

Konstruktionsrichtlinien

werden sich in Zukunft

adaptieren müssen…

• Funktionen

(konturnahe Kühlung,

Integration, Reduktion, …)

• Topologieoptimierung• Gitterstrukturen

Aber was genau erhöht die Komplexität?…

Gitterstrukturen

0

100

200

300

400

500

Stahl Titan Lasergesintert

Gewicht

Gewicht

Gitterstrukturen

Gitterstrukturen

Gitterstrukturen

?

FEM???

Gitterstrukturen

Gitterstrukturen

Gitterstrukturen

Gitterstrukturen

Top Down

Geometriedefinition

Bottom Up

• Bottom Up• Geometrieoptimierende

Elemente

werden während der

Geometrie-

definition erstellt

• Die Programme nutzen

den CAD eigenen

Befehlssatz

• Erstellung ist für

Folgeprozesse

(Simulation, …) optimiert

Geometriedefinition

• Top Down• Geometrieoptimierende

Elemente

werden anschließend an

die Geometriedefinition

erstellt

• Externe Programme

werden für die Erstellung

der Geometrieoptimierung

verwendet

(Materialize, …)

Geometriedefinition

Geometriedefinition

Kein Volumenmodell -> „Keine Simulation“ möglich…

• Funktionen

(konturnahe Kühlung,

Integration, Reduktion, …)

• Topologieoptimierung• Gitterstrukturen

Aber was genau erhöht die Komplexität?…

Topologieoptimierung

Kein Volumenmodell Nicht 3D Druck geeignet

Topologieoptimierung

„Smoothing“

Kein Volumenmodell „3D Druck geeignet“

3D-Druck: Topologieoptimierung

„Smoothing“

„Volumenmodell“ „3D Druck geeignet“

Topologieoptimierung

„Smoothing“

Topologieoptimierung

„Nachkonstruieren“

Topologieoptimierung

„Nachkonstruieren?“

Topologieoptimierung

„Nachkonstruieren?“

Topologieoptimierung „Nachkonstruieren…“

Topologieoptimierung

Topologieoptimierung

„Nachkonstruieren“

- Bracket Optimierung

- Einsatz in Airbus A320

- Reduktion des Gewichts um 64%

(ca. 580g)

Kombinierte Topologieoptimierung

„Nachkonstruieren?...“

3D-Druck: Kombinierte Topologieoptimierung„Nachkonstruieren?...“

3D-Druck: Kombinierte Topologieoptimierung „Nachkonstruieren?...“

3D-Druck: Kombinierte Topologieoptimierung „Nachkonstruieren?...“

3D-Druck: Kombinierte Topologieoptimierung

3D Druck,

tolle Sache,

wenn da nur

nicht die

Prozesse

und Systeme

wären…

Prozesse und Systeme

PLM CAD 1 Topologie-

Optimierung

CAD 2 3D DruckerFEM

- Verwaltung

Prozessdaten

- Erstellung

relevanter

Features

wie konturnahe

Kühlung, Gitter, …

- Übergreifende

Funktionalität

- Zusammenspiel

mit

Topologieoptimier

ung

- Glättung,

Volumisierung der

optimierten

Strukturen

Nicht springen,

wir arbeiten daran!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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