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DER KONSTRUKTEUR 7-8/2016

DER KONSTRUKTEUR 7-8/2016

CAD / CAM / PLM Material

CAD / CAM / PLM Material ist jetzt erstmals im größeren Rahmen in einer Flugzeugkomponente zum Einsatz gekommen. Rechenleistung in der Cloud ermöglicht generatives Design So wachsen Flugzeug-Teile natürlich leicht Bionische Kabinenkomponente im 3D-Druck Wer könnte ein besseres Vorbild sein als die Natur? Allerdings sind ihre Konstruktionen oft komplex und für den Menschen nicht immer einfach nachzubilden. Neue Materialien und generative Produktionsverfahren helfen bei der Realisierung von bionischen Elementen – wie im Fall einer Kabinenkomponente für einen Airbus. Der Hersteller von Verkehrsflugzeugen Airbus und Autodesk, Spezialist für 3D-Design und Entwicklungssoftware, haben gemeinsam die bisher weltweit größte Kabinenkomponente für ein Verkehrsflugzeug im 3D-Druckverfahren hergestellt. Das Gerüst der als bionisches Element bezeichneten Baugruppe basiert auf speziellen Algorithmen, die Zellstrukturen und Knochenwachstum simulieren. Die so generierten Bauteilstrukturen wurden dann in additiver Fertigung produziert. Dieser zukunfts weisende Design- und Herstellungsprozess erlaubt es im Vergleich zu konventionellen Prozessen, Teile einerseits stabiler und gleichzeitig leichter zu fertigen. Die so hergestellte Baugruppe trennt den Passagierraum von der Bordküche des Flugzeugs und trägt die Klappsitze für das Bordpersonal. Wie bei vielen Flugzeugteilen werden auch an eine solche Wand hohe Anforderungen in puncto Design und Aufbau gestellt, einschließlich exakter Ausschnitte und Montagepunkte sowie Gewichtsgrenzen, weshalb sich der generative Design- Ansatz hierfür besonders eignet. Neue Materialien und Produktionsmethoden sparen Treibstoff Ein geringes Gewicht spart in der Luftfahrt Kerosin. Mit seiner hochstabilen, aber extrem leichten Mikrogitterstruktur ist das bionische Element 30 kg und damit 45 % leichter als herkömmliche Baugruppen dieser Art. Bezogen auf die gesamte Kabine der noch zu fertigenden Flugzeuge vom Typ Airbus A320, rechnet Airbus durch den neuen Entwicklungs- und Fertigungsansatz mit einer Einsparung von 465 000 t CO 2 pro Jahr. Das bionische Element besteht aus Scalmalloy. Diese Aluminium-Magnesium- Scandium-Legierung der zweiten Generation stammt von APWorks, einer auf additive Fertigung und Spezialmaterialien ausgerichteten Airbus-Tochter. Scalmalloy wurde im Hinblick auf die Herstellung von 3D-gedruckten Strukturen entwickelt und bietet herausragende mechanische Eigenschaften: Es dehnt sich, bevor es bricht. Dieses Da sich mittels Cloud-Computing viele Zentraleinheiten (CPU) zu einem großen Rechenwerk verbinden lassen, können bei der generativen Gestaltung auf Basis von Vorgaben und Regeln viele Entwicklungsalternativen durchgespielt werden – die ohne weiteres in die Hunderte oder Tausende gehen können. Dadurch eröffnen sich oft neue Wege, die selbst erfahrene Entwickler nicht in Betracht gezogen hätten, die aber die Qualität und Performance verbessern. Solche Designs sind mit herkömmlichen Fertigungsmethoden oft nicht mehr herzustellen, weswegen additive Methoden wie der 3D-Druck für den Erfolg von generativem Design eine entscheidende Rolle spielen. „Generatives Design, additive Fertigung und die Entwicklung neuer Materialien verändern die Fertigung. Innovative Hersteller wie Airbus zeigen, was in dieser neuen Welt möglich ist“, sagt Jeff Kowalski, Chief Technology Officer von Autodesk. „Das vorgestellte Element ist nicht nur ein interessantes, hypothetisches Experiment, sondern eine komplett funktionsfähige Baugruppe, die künftig in Verkehrsflugzeugen zum Einsatz kommen kann. Wir freuen uns auf die weitere Zusammenarbeit bei der Entwicklung von neuen Komponenten und Designs für aktuelle und zukünftige Flugzeugmodelle.“ „Wir wollen die Grenzen neuer Technologien erweitern und suchen dabei immer nach noch innovativeren Lösungen“, erklärt Peter Sander, Vice President Neue Technologien und Konzepte bei Airbus. „Die Zusammenarbeit mit Autodesk, APWorks und Concept Laser hat sich als sehr erfolgreich erwiesen. Autodesk verfügt über die Technologie für generatives Design und große Kompetenz bei der additiven Fertigung, was grundlegend ist, um großartige, innovative Konzepte in echte Produkte zu wandeln. Diese Technologien werden letztendlich die Art revolutionieren, wie wir Flugzeuge entwickeln und fertigen. Gleichzeitig verbessern sie die Treibstoffeffizienz, den Komfort für die Passagiere und die Ökobilanz des Flugverkehr im Allgemeinen.“ Die erste Testphase der neuen Baugruppe wurde bereits erfolgreich abgeschlossen. In diesem Jahr folgen weitere Tests, einschließlich eines Testflugs. Das bionische Element wurde gemeinsam von Autodesk, Airbus, APWorks und The Living entwickelt, einem Autodesk-Entwicklungsstudio, das sich auf die Nutzung generativen Designs und neuer Technologien in unterschiedlichsten Branchen und Anwendungen spezialisiert hat. www.autodesk.de 30 Der Konstrukteur 7-8/2016

CAD / CAM / PLM 3D-Drucker zum Selbstbauen Fischertechnik hat einen Baukasten entwickelt, mit man einen 3D-Drucker selbst konstruieren kann. Der Baukasten enthält auf die Bauteile des Herstellers abgestimmte Komponenten des 3D-Drucker-Spezialisten German Rep Rap. Eine Bauanleitung führt Schritt für Schritt zum voll funktionsfähigen Gerät. Damit die Technik sicht- und erlebbar ist, wird auf eine Außenab deckung verzichtet. Werkzeug oder Lötarbeiten sind beim Aufbau und der Inbetriebnahme nicht erforderlich. In der Bibliothek der Software sind fertige Druckbeispiele als G-Codes gespeichert. Es ist aber auch möglich, aus Internet-Datenbanken importierte oder selbst mit einem CAD-Programm gestaltete STL-Dateien zu verarbeiten und in einen druckfähigen G-Code umzuwandeln. Der Drucker nutzt das auch für Einsteiger geeignete Verfahren Fused Filament Fabrication (FFF). Im Paket enthalten ist ein Filament mit 1,75 mm Durchmesser für erste Druckobjekte. Der Baukasten wird ab August für 699,95 Euro angeboten. www.fischer.de CAD-Modelle für Stauförderbänder verkürzen Lieferzeiten Stauförderbänder sind komplex. Auch deshalb gab es bisher kein universelles CAD-Modell, das die möglichen Ausführungsvarianten komplett abbildet. Das bietet jetzt der Konfigurator AFC-Concad von Tünkers, bei dem alle möglichen Varianten in Bezug auf Länge, Breite, Beladeposition und Stoppstellen auch in ihren Abhängigkeiten zueinander technisch beschrieben sind. Der Konfigurator macht die konstruktive Auslegung eines komplexen Förderbands schneller und versetzt den Endnutzer und Anlagenplaner in die Lage, die Modelle selbst zu erstellen und auf die eigene Einbausituation anzupassen. Insgesamt stehen acht Modelle als Basis zur Verfügung. Konstruktionen, die über die vorgegebenen Modelle hinaus gehen, werden von Tünkers gesondert geplant. Der Freigabeprozess wird einfacher und schneller, die Angebotslegung erfolgt auf Knopfdruck. www.tuenkers-modular-automation.de App zur Auswahl des passenden Chillers Ergänzend zur bestehenden Online-Version ermöglicht die Rittal-Chiller-App die automatisierte Berechnung der erforderlichen Kühlleistung. Der passende Chiller ist interaktiv in nur vier Schritten in einem Leistungsbereich von 1 bis 40 kW auswählbar. Die kostenlose App ist für iPhone verfügbar. Damit vereinfacht Rittal den Weg von der unverbindlichen Anfrage bis hin zur Bestellung. Maschinenbauer, Steuerungs- und Schaltanlagenbauer und Endanwender können auf diese Weise deutliche Kosteneinsparungen beim Engineering erzielen. Im ersten Schritt gibt der Kunde seine Anforderung ein. Auf dieser Basis ermittelt die App die notwendige Kühlleistung und schlägt einen passenden Chiller mit der ausgewählten Bauform vor. In Schritt zwei folgt die Aufführung des Zubehörs. Anschließend stehen umfangreiche Optionspakete, beispielsweise eine leistungsstärkere Pumpe, eine wassergekühlte Ausführung oder ein Edelstahl-Gehäuse zur Verfügung. Die App stellt im vierten Schritt die individuellen Leistungskennlinien des ausgewählten Chillers bereit. Weitergehende Informationen wie eine Spezifikation sowie eine zwei- oder dreidimensionale Gehäusezeichnung sind mit nur einem Click ersichtlich und abrufbar. www.rittal.de Erweiterte Werkstoffsimulation von Stahl und Aluminium Von der Produktentwicklung bis zu den Verarbeitungsprozessen – die Werkstoffsimulation mit JMatPro ist für optimierte Werkstoffe und eine gesteigerte Effizienz bei der Verarbeitung unverzichtbar. Die nun verfügbare Version 9 bringt insbesondere für Aluminiumund Stahllegierungen erneut erhebliche Verbesserungen und Erweiterungen. Dies gilt sowohl für die industrielle Praxis als auch für Forschung und Lehre. Für Aluminium-Legierungen können mit der neuen Version jetzt Fließkurven in Abhängigkeit von Wärmebehandlung, Temperatur und Umformgeschwindigkeit berechnet werden und direkt in führende FEM-Systeme zur Umformsimulation exportiert werden. Für Stähle und Ni-Basis-Legierungen gibt es diese viel in der Praxis genutzten Möglichkeiten schon seit einiger Zeit. Für die Wärmebehandlung von Stählen wurden die Möglichkeiten bei der Berechnung von Ausscheidungen erweitert. www.metatech.pro Der Konstrukteur 7-8/2016 31

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