Forum Software, Prozesse & Konstruktion I

DIENSTAG, 5. MAI 2020

Ort: CongressCenter, 2. OG, Raum Christian Reichart

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08:30 - 09:30
Check-In
09:30 - 09:45
Begrüßung Carl-Zeiss Saal
09:45 - 10:15

tba

Keynote 1 - Ferrari
Davide Abate & Giovanni Bulgarelli | Ferrari
10:30 - 11:15

Das etablierte Einsatzgebiet von additiv gefertigten Bauteilen aus Metall- und Polymerwerkstoffen hat sich in den letzten Jahren von den durch Einzel- oder Kleinserie geprägten Industriezweigen wie der Luft-und Raumfahrt auf die sich durch Großserienfertigung auszeichnenden Branchen wie dem Automobilbau erweitert. Insbesondere im Bereich der Sport- und Supersportwagen kommt die Technologie immer stärker zum Einsatz, sodass profitable Stückzahlen im Bereich von jährlich 5.000 Einheiten im Automobilbau erreicht werden. Dies ist zum einen durch cleveres, auf Kostenoptimierung getrimmtes Design und dem damit verbundenen herausragenden Leichtbaupotenzial, zum anderen aber auch der zunehmenden Stabilisierung und Optimierung der Fertigungsprozesse geschuldet. Aktuelle Entwicklungen geben einen Einblick welche Potentiale sich im Automobilbereich heben lassen.

Dieser Vortrag zeigt anhand von Beispielen und Projekten auf, wie die Herausforderungen der Technologie angegangen werden können um zu einer profitablen Serienproduktion in der Automobilbranche zu gelangen.

Keynote 2 - Fraunhofer
Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann | Fraunhofer IAPT

Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann

11:15 - 12:00

Additive Fertigung, kurz AM, nimmt zunehmend eine Schlüsselfunktion quer durch alle Unternehmensgrößen und Industriebereiche ein. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und hängen nicht zuletzt von den unterschiedlichen konzerninternen Anforderungen sowie der zu berücksichtigenden Normengrundlage des jeweiligen Industriezweiges ab.

Die Schienenfahrzeugindustrie gleicht in vielen Anwendungsfällen einer industriellen Fertigung mit Manufakturcharakter. In diesem Vortrag wird anhand von Praxisbeispielen aufgezeigt, wie in diesem Spannungsfeld die Stärken von AM eingesetzt und aus Prototypen zur Designvalidierung Serienbauteile werden können. Fokussiert wird weiterhin, welche Chancen entstehenkönnen, wenn von Beginn an additive gedacht wird und entsprechende Designrichtlinien berücksichtigt werden.

Ein letzter, aber bedeutender AM Anwendungsbereich resultiert aus dem Alter vieler Schienenfahrzeuge von bis 50-60 Jahren: Service, Obleszenz (nicht mehr verfügbare) und überarbeitete Bauteile. Durch den Einsatz von AM kann hier schnell auf zuvor genannte Probleme reagiert werden und das bei Losgröße 1.

Keynote - Bombardier
André Bialoscek | Bombardier Transportation

After graduating his Master of Enginnering in mechanical engineering and renewable energy studies in Berlin, André Bialoscek has been working for Bombardier Transportation in various positions and functions since 2011.

Since 2018 he is Head of Vehicle Physical Integration as part of the New Vehicle Construction branch at Bombardier’s site in Hennigsdorf and the main tasks is delivering final products to clients. The responsibility includes cab-interior and exterior rail parts as well as electrical and piping integration to be able to provide the best possible final vehicle to customers.

Based on that and to speed up the production of rail parts, specifically customized parts he is working with Additive Manufacturing for new trains, service and obsolescence topics.

12:00 - 13:30
Mittagspause & Besuch der Fachmesse
Session 1
13:30 - 14:00

Mit additivem Mindset zum gelungenem Business-case Der Mehrwert beim additive Manufacturing ist nur dann ein Mehrwert, wenn es am Ende weniger kostet oder besser performt.

Hierzu werden verschiedene Anwendungsempfehlungen gegeben und Beispiele aus der Praxis gezeigt.
Dr. Sonja Rasch | Materialise GmbH
14:00 - 14:30

Eine Möglichkeit, die wirtschaftlichen Einsatzmöglichkeiten additiver Fertigung zu erweitern, besteht in einer Kombination etablierter und additiver Fertigungsverfahren. Die additive Fertigung wird hierbei für die Herstellung von Funktionsträgern und komplexen Geometrieelementen auf einem mittels etablierter Fertigungsverfahren hergestellten Grundkörper genutzt. Aus der Verfahrenskombination ergibt sich die Problemstellung, technisch und wirtschaftlich sinnvolle Aufteilungen zwischen dem Grundkörper und dem additiv gefertigten Geometrieelement zu definieren. Relevant sind hierbei Herstellkosten der gewählten Fertigungsverfahren, das Bauteilvolumen, Materialeigenschaften und deren Fügeeigenschaften, der Umfang der Nachbearbeitung sowie insbesondere Kenngrößen zur Unterscheidung der Komplexität des Grundkörpers oder Geometrieelements. Ziel ist es, das Bauteil unter Nutzung der jeweiligen Vorteile der Fertigungsverfahren kostenoptimal herzustellen.  

Die Möglichkeit des Softwareeinsatzes zur Auswahl und Bewertung von Bauteilen für eine Hybrid-Herstellung mittels herkömmlicher und additiver Fertigungsverfahren wird untersucht und vorgestellt. In diesem Zusammenhang werden Kriterien für die Bauteilauswahl vorgeschlagen und erprobt, mit denen die Eignung eines Bauteils für die additive Fertigung bewertet werden kann. Im Rahmen einer beispielhaften Anwendung anhand einer Datenbank von 3D-Bauteilmodellen mittels des 3D Partfinders wurde das Modell qualitativ validiert und einer kritischen Diskussion unterzogen. Die Software ermöglicht eine automatisierte Auswahl von Bauteilen aus einer Datenbank von 3D-Bauteilmodellen und kann somit einen wesentlichen Beitrag zur Unterstützung des Anwenders leisten. Insbesondere bei großen Datenmengen steigt die Komplexität und der zeitliche Aufwand bei der Bauteilauswertung. Durch eine Anwendung der vorgestellten Filter kann die Software den notwendigen Bauteilvergleich automatisiert durchführen. Im Ergebnis lässt sich schlussfolgern, dass die Komplexitätskennzahl zusammen mit wirtschaftlichen Kenngrößen eine Typologisierung zulässt. Insbesondere Bauteile mit hoher Variantenanzahl aber nur geringen, geometrischen Abweichungen bei Volumen und Fläche bergen die Möglichkeit der Hybrid-Herstellung. Vorteile entstehen durch eine Reduktion der Komplexität des zu fertigenden Grundkörpers und durch die Zusammenlegung mehrerer Bauteile. So besteht die Möglichkeit, ein Bauteil, das in Kleinserie gefertigt wird, durch eine entsprechende Bauteilzusammenlegung mittels einer Kombination einer in Großserie gefertigten Grundkomponente und der additiven Fertigung herzustellen.

Dr. Kaj Führer | enter2net.com & TU München

 

 

14:30 - 15:00

Die Natur hat in Millionen von Jahren der Evolution optimale Konstruktionen hervorgebracht. Die Übertragung dieser Entwicklungslogik in die Technik stellt eine große Herausforderung dar, da die Natur ihre Produkte auf Grundlage eines Regelwerkes, welches in der DNA gespeichert ist, wachsen lässt, anstatt sie in einem endgültigen Entwurf zu definieren.

Dr. Moritz Maier (ELISE)

15:00 - 15:30
Kaffeepause
15:30 - 16:00

Die Konstruktion von Getriebegehäusen ist durch alle derzeit verwendeten Fertigungsverfahren stark eingeschränkt. Der 3D-Metalldruck eröffnet in diesem Bereich neue Möglichkeiten. Allerdings muss ein deutlicher Mehrwert gegenüber Standard-Gussgehäusen gegeben sein, um die additive Fertigung sinnvoll einzusetzen. Ziel des vorliegenden Projektes war es, sowohl das Potential als auch die Einschränkungen der additiven Fertigungstechnologien bei der Gestaltung von Getriebegehäusen zu erforschen. Als Ergebnis dieses Projekts wurde ein topologieoptimiertes Leichtbau-Getriebegehäuse mit integrierten Ölkanälen und Abstreifern entwickelt. Die Topologieoptimierung des neuen Getriebes wurde in zwei Arbeitsschritten durchgeführt. Der erste beinhaltete die Ermittlung und Auslegung der primären Tragstruktur des Gehäuses. Da die Topologieoptimierung nur einen Entwurf der Rahmenstruktur liefert, wurde den Konstruktionsfortschritt mittels iterativer Designprozess überwacht und verfolgt. Die Iteration beinhaltete eine FEM-Analyse, um den Entwurf nach jeder Schleife zu überprüfen und zu verbessern. Bei der Auswertung wurden Sicherheit und Gewicht mit der Vorgängerversion verglichen. Im zweiten Arbeitsschritt wurden in der erzeugten Struktur Ölkanäle entwickelt, wodurch ein sogenannter morphologischer Kasten entstand. Anschließend wurde das neue Getriebegehäuse durch die Kombination der Topologieoptimierung mit den Konzepten aus dem morphologischen Kasten generiert. Als Ergebnis entstand ein neuartige topologieoptimierter Gehäusetyp, der speziell auf die additive Fertigung zugeschnitten ist und als solcher zu diesem Zeitpunkt noch nicht am Markt existiert. Das innovative Konzept bietet eine erhöhte Effizienz hinsichtlich Ölmanagement und Lastübertragung in Verbindung mit Leichtbaukonzepten.  

 

[Dinkel] Für die Fertigung wurde das Selective Laser Melting (SLM) gewählt, da dies Verfahren im AM-Bereich die entsprechenden Materialeigenschaften und Detailierungsgrat von Bauteilen in der gewünschten Dimension mit der geforderten Genauigkeit ermöglicht. Der entwickelte Getriebeprototyp wurde mit der Aluminiumlegierung AlSi10Mg (A360) auf einer X-Line 1000R aufgebaut.. [Dinkel]

 

Durch die Flexibilität der SLM-Technologie konnten alle spezifischen Desig- und Auslegungskriterien erfüllt und gleichzeitig die typische topologieoptimierte Struktur als Innovationsmerkmal gezeigt werden. Weiterhin wurde das Gehäuse mechanisch bearbeitet, um präzise Abmessungen und Toleranzen zu erreichen, und montiert. Anschließend wurde ein Test unter Leerlaufbedingungen durchgeführt, um sowohl die mechanische Integrität als auch die Funktionalität der integrierten Ölsysteme vollständig zu überprüfen. Der Test bestätigte erfolgreich, dass das Kühlsystem die thermischen Anforderungen für Standardgetriebe übertrifft.

Im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen in diesem Bereich ist zu berücksichtigen, dass die für die Topologieoptimierung ausgewählten Randbedingungen die Grundstruktur des endgültigen Gehäuses stark geprägt haben. Eine Veränderung dieser Randbedingungen kann zu einer signifikant unterschiedlichen Morphologie führen.

Dr. Pablo Barreiro und Michael Dinkel | SEW-Eurodrive GmbH & Co KG

Dr. Pablo Barreiro

16:00 - 16:30

Möglichkeiten der additiven Fertigung im Schaltschrankbau unter Berücksichtigung von Know How Schutz Aspekten

Marvin Krecht (Weidmüller) und Andreas Hoppe (SLM) | Weidmüller Interface GmbH & Co. KG / SLM
16:30 - 17:00

AM integrierte Direct Part Markings als Link zur digitalen Bauteilakte

Dr.-Ing. Ulrich Jahnke | Additive Marking GmbH

 

17:00
Ende
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