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Additive Serienfertigung - Was sagt der Ingenieur dazu? Teil 1 von 3

September 21, 2017

Additive Serienfertigung ist in aller Munde - häufig auch im Zusammenspiel mit dem Begriff Industrie 4.0, Digitalisierung, Automatisierung, etc. Dem Ingenieur von heute sagt man dann einfach: "Vergiss alles, was du im Studium gelernt hast und konstruiere was und wie du willst. Der Drucker macht das schon!". 

 

Die Wirklichkeit sieht allerdings ein wenig anders aus - ein paar Restriktionen gibt es dann doch. Zum einen sind es die Technologie und die Maschinen. Zum anderen ist es eine große Voraussetzung die richtigen Bauteile herauszusuchen.

 

Mit dem Heraussuchen ist es allerdings noch nicht getan - diese Bauteile müssen noch für den additiven Seriendruck vorbereitet werden. Die folgende Grafik zeigt den Ablauf von der Bauteilauswahl bis zum Druckauftrag. In diesem Blogeintrag wollen wir gerne den Fokus auf die Bauteilauswahl legen und in weiteren Einträgen auf die Optimierung und das Design eingehen und anschließend das Thema Druckjob behandeln.

Die Aufgabe der Optimierung und des Design, meist auch der anschließende analytische Nachweisprozess werden in klassischen Ingenieurbüros von unterschiedlichen Mitarbeitern ausgeführt - beispielsweise Statiker und Konstrukteure. Mit modernen Softwarelösungen schmelzen diese Bereiche immer weiter zusammen - beispielsweise Konstruktionsprogramme, die erste Abschätzungen bis hin zu komplexen Berechnungen durchführen können. Wir arbeiten bei uns im Haus mit unterschiedlichen Lösungen von Altair, Autodesk, Dassault Systems und einigen weiteren Herstellern.

 

Noch bevor es aber an die Optimierung gehen kann, muss erst mal ein Bauteil ausgewählt werden.

 

Bauteilauswahl

 

Ein paar Worte zur Bauteilauswahl - oder auch Part Screening genannt. In diesem Schritt müssen viele grundlegende Abfragen zu einem Bauteil, oder auch eine Baugruppe gemacht werden, um dessen  Potential für die additive Fertigung festzustellen. Diese sind unter anderem:

  • Material

  • Abmessungen

  • Bauteil oder Baugruppe

  • Losgröße

  • Oberflächenqualität

  • Umgebung (thermisch, chemisch,...)

  • Substitution von anderen Bauteilen möglich

  • Nachweis-/ Zertifizierungsaufwand

Natürlich stellt sich auch die Frage: Was ist eigentlich das Ziel? Warum will ich dieses Bauteil 3D Drucken?

 

Neben einer möglichen Gewichtsersparnis kann ein weiterer Grund die Funktionsintegration sein, die dem Bauteil Funktionen ermöglichen, die es vorher nicht hatte. Des weiteren können im Falle von Baugruppen, Bauteile reduziert werden indem sie zusammengefasst werden. Im Folgenden Beispiel sieht man eine Konstruktion, die vorher aus 5 Einzelteilen bestand und von diversen Verbindungsmitteln miteinander verbunden werden. Weitere Einzelheiten zu diesem Halter können im dazugehörigen Eintrag eingesehen werden.

Der Vorteil einer Bauteilsubstitution ist schnell erklärt. Neben Gewicht und geringerem Materialeinsatz sind es vor allem Montage-, Lager- und Logistikkosten die weg fallen. Damit einhergehend aber auch Zeichnungserstellungen, Montagezeichnungen, Toleranzketten, etc.

 

Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass es keinen Sinn macht, jedes Bauteil welches irgendwie in eine Baukammer passt additiv herzustellen. Man sollte mit Sinn und Verstand eine qualifizierte Auswahl von Bauteilen treffen, die ein hohes Potential für die additive Fertigung mitbringen - und natürlich auch einen Business Case.

 

 

Im nächsten Teil wird es um die Optimierung und das Design von Bauteilen gehen.

 

 

 

 

Tayfun Süle

Teamleader ALM / 3D Printing

ts@bionic-studio.com

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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