Produktionskosten für 3D-Druck von Verbundwerkstoffen abschätzen

Produktionskosten für 3D-Druck von Verbundwerkstoffen abschätzen

e-Xstream engineering hat neue Funktionen seiner Plattform „Digimat“ für die Simulation und virtuelle Fertigung bekanntgegeben. Damit sind Anwender in der Lage, die Produktionskosten für polymerbasierte, additiv gefertigte Teile zu analysieren. Zudem können sie ihre virtuellen Planungsprozesse stetig verbessern, indem sie die Mikrostruktur der Verbundwerkstoffe mithilfe von CT-Scans der gefertigten Teile überprüfen.

Die additive Fertigung mit Verbundwerkstoffen gewinnt Zuspruch im Markt, da sie nicht nur eine automatisierte Produktion stabilerer und leichterer Komponenten als bei metallbasierten Verfahren ermöglicht, sondern auch eine zielgenau konfigurierte Leistungsfähigkeit des Grundwerkstoffs sichert (z.B. mittels endlosfaserverstärkter Polymere). Mit der neuesten „Digimat“-Version können Unternehmen den 3D-Druckprozess simulieren und die Gesamt-Produktionskosten für jedes einzelne Bauteil vorausberechnen – inklusive Material- und Energieverbrauch, Arbeitsaufwand, sowie erforderlicher Nachbearbeitung.

Mithilfe dieses Tools erhalten Ingenieure einen ganzheitlichen Blick auf die Produktions- und Nachbearbeitungsprozesse, um daraus die optimale fertigungstechnische Prozesskette zu ermitteln. Außerdem kann „Digimat“ auch für die Optimierungen von Batch-Abläufen genutzt werden, um möglichst viele Teile parallel zu drucken, sodass Produktionskapazitäten steigen und die Vorlaufszeit reduziert wird. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Produktionsplanung, wobei die Gesamtkosten der Maschinen und deren Amortisierung bezogen auf die erwarteten Produktionsmengen betrachtet werden. Die Visualisierung dieser Informationen erfolgt über Kurvendiagramme und Tortengrafiken, sodass die Kostenaufschlüsselung einfach für wechselnde Szenarios analysiert werden kann.

Nach Analystenmeinung wird die weltweite Nachfrage nach Verbundwerkstoffen im 3D-Druck bis 2030 auf 1,7 Mrd. US-Dollar (etwa 1,4 Mrd. Euro) ansteigen, die Einsatzfelder sind jedoch aufgrund technischer Hindernisse bislang begrenzt. Der Umstand, dass sich die Ausrichtung der Fasern in den verschiedenen Bereichen eines Teils ändern kann, wirkt sich erheblich auf dessen mechanische Leistungsfähigkeit aus. Die Kenntnis dieser Informationen kann Ingenieuren dabei helfen, Qualitätsprobleme zu beheben und ermöglicht zudem deutlich genauere Vorhersagen zum Leistungsvermögen der Teile. Jetzt können Hersteller ein Bauteil einem CT-Scan unterziehen und das dreidimensionale RAW-Bild importieren, um anschließend in „Digimat“ ein Finite-Elemente-Modell von dessen zweiphasiger Mikrostruktur (z. B. kohlefaserverstärktes Polymer) zu erstellen und das Verhalten zu modellieren. Durch die Einbettung dieses validierten Werkstoffmodells in ihre CAE-Tools (Computer Aided Engineering) können Konstrukteure Analysen durchführen, die Schwankungen innerhalb eines gefertigten Teils berücksichtigen – sei es, um den Materialverbrauch zu reduzieren oder um potentielle Schwachstellen zu vermeiden.

(Quelle: Presseinformation Hexagon/e-Xstream engineering)