Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess (OptiAMix)

Problemstellung
In der additiven Fertigung werden Bauteile schichtweise und ohne aufwendige Werkzeuge hergestellt. Aufgrund dieser Vorteile wecken die additiven Fertigungsverfahren zunehmend Interesse bei Industrie und Forschung, wie in der Luft- und Raumfahrttechnik. Limitierende Faktoren, wie das Fehlen von entsprechender Software für den Produktentstehungsprozess (PEP) sowie Methoden zur erfolgreichen Integration der additiven Fertigung im Unternehmen, schränken eine Verbreitung ein. Um die additiven Verfahren zu etablieren, müssen die Wirtschaftlichkeit sowie die Zuverlässigkeit durch eine ganzheitliche, digitale Unterstützung bereits im Produktentstehungsprozess berücksichtigt werden.

Projektziel
Das Ziel des Verbundprojekts OptiAMix war die Entwicklung von Konstruktionsmethoden für additiv gefertigte Bauteile. Die konstruktionsunterstützende Softwarewerkzeuge erlauben eine geeignete Auslegung von Bauteilen, die verschiedene Anforderungen, wie die Belastbarkeit, die Kosten und den Fertigungsaufwand, im Vorfeld gewichtet und automatisch berücksichtigen.

Vorgehensweise
Hierbei wurde der gesamte Ablauf des PEP betrachtet. Dazu wurden Methoden und Werkzeuge zur strategischen Bauteilauswahl, -gestaltung und zur Ermittlung bauteilorientierter mechanischer Kennwerte, wie die Festigkeit und Oberflächenbeschaffenheit, entwickelt. Weiter wurden optimierte Konstruktionsregeln methodisch und experimentell fundiert erarbeitet sowie die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Unternehmensbereiche und der Produktschutz unterstützt. Eine Überprüfung der Projektergebnisse erfolgte anhand von Demonstratoren aus den Bereichen Automobiltechnik, Lebensmitteltechnik sowie dem Maschinen-, Anlagen- und Werkzeugbau.

Ergebnis und Anwendungspotenzial
Bei erfolgreicher Umsetzung stehen nach Ende des Projektes Softwarewerkzeuge bereit, mit denen die automatisierte Gestaltung von additiv gefertigten Bauteilen kosten-, nachbearbeitungs- und belastungsgerecht erfolgen kann. Dies verkürzt die Konstruktionszeiten erheblich. Die neuen Methoden erlauben den Konstrukteurinnen und Konstrukteuren bereits im frühen Entwicklungsstadium, den effizienten Einsatz von additiven Fertigungsverfahren zu planen. Die Anwendung der Ergebnisse auf weitere Branchen, wie beispielsweise die Medizintechnik, ist möglich.

• EDAG Engineering AG
• Hirschvogel Umformtechnik GmbH
• INTES - Ingenieurgesellschaft für technische Software mbH
• Krause DiMaTec GmbH
• Universität Paderborn
• WP Kemper GmbH