Digitale Bauteilauslegung und Design

Abbildung: Leichtbau-Ritzel und Welle in Integralbauweise

Durch die Additive Fertigung ergeben sich neue Möglichkeiten im Design und in der Auslegung von Bauteilen. Dabei können verschiedene Designstrategien verfolgt werden, die auch am AMLab Anwendung finden. Wir unterstützen unsere Partner dabei, die Möglichkeiten der additiven Fertigung auf Ihre Produkte anzuwenden und fortschrittliche Designansätze an Kundenbauteilen (oder vormaligen -baugruppen) umzusetzen.

Mittels gängiger Fertigungstechnologien sind optimale Leichtbaukonstruktionen aufgrund verfahrensspezifischer Randbedingungen schwer umsetzbar. Abhilfe können hier die additiven Fertigungsverfahren, wie das Laserstrahlschmelzen, schaffen. Der schichtweise generierende Prozessablauf ermöglicht die Fertigung äußerst diffiziler Bauteile in kleinen Stückzahlen bei hoher Wirtschaftlichkeit. Auch aufgrund geringer geometrischer Einschränkungen bietet die additive Fertigung das Potenzial, Leichtbauansätze beinahe uneingeschränkt umzusetzen und in ihrem vollen Potenzial auszuschöpfen. Zur Umsetzung bionischer Leichtbaustrukturen sind additive Fertigungsverfahren besonders geeignet. Komplexe bionische Strukturen lassen sich dabei nur dadurch wirtschaftlich herstellen. Der durch Pflanzen und Tiere über viele Millionen Jahre optimierte Aufbau kann heute als Inspiration für technische Fragestellungen gesehen werden. Durch die entwickelten Optimierungsverfahren und die Verwendung der additiven Fertigung wird es möglich, Bauteile zu designen und herzustellen, welche der allgemeinen bionischen Regel einer lageoptimalen Bauteilkonstruktion folgen. In einem Gespräch mit uns können wir Ihnen Möglichkeiten einer Umsetzung der Erkenntnisse auch für Ihre Konstruktion eröffnen.

Eine weitere Strategie ist die Funktionsintegration, bei der die Additive Fertigung bisher ungekannte Möglichkeiten bietet. Hierbei können Schmierstoffzufuhr, eine innenliegende konturnahe Kühlung und eine verbesserte Funktionalität durch optimiertes Design eingesetzt werden, um z. B. Masse einzusparen und Kosten zu reduzieren. Dies kann mit der Integralbauweise, also dem Zusammenführen von zwei oder mehr Bauteilen in ein integrierendes und der dabei erreichten Reduktion des Montageaufwandes, kombiniert werden. Ein jüngstes Beispiel hierfür ist das Design des Leichtbauritzels in Integralbauweise und mit integrierten Kühlkanälen durch Herr Katrodiya, der dafür die „Design for Additive Manufacturing Challenge 2018“ in Eindhoven (Niederlande) gewann. Dabei konnte die Bauteilmasse um die Hälfte reduziert werden.