Stolpersteine vermeiden auf dem Weg vom 3D-Datensatz zum perfekten Objekt

Transkript

1 Stlpersteine vermeiden auf dem Weg vm 3D-Datensatz zum perfekten Objekt Bernd Kühnle INNEO Slutins GmbH Julian Schlsser julian.schlsserhs-aalen.de

2 INNEO Slutins GmbH Wer sind wir? Gegründet Niederlassungen in Eurpa Über 275 Beschäftigte Über Kunden, CH ca Mi. EUR Jahresumsatz in 2014 ISO 9001 zertifiziert Birmingham Hamburg Hannver Berlin Köln Leipzig Langen Stuttgart Ellwangen München Zürich Lindau Genf

3 Unsere Lösungen: Best-in-Class -Technlgien schn jetzt an mrgen denken! Prduktentwicklung Infrmatinstechnlgie und Geschäftsprzessmanagement CAD/CAM CAE und Simulatin Server, Speicherknzepte, Digitale Geschäftsprzesse PDM/PLM Engineering und Methdik Datacenter in a Bx Cllabratin-Plattfrm FEM, Reverse Engineering Beratung Backup, Backup as a Service Intranet, Prtale, Wrkflws Berechnungsdienstleistungen Best Practices Desaster Recvery Prjekt-, Autmatisierungslösungen Przesscnsulting VDI, auch für 3D CAD Dkumentenmanagement 3D-Rendering Schulungen und Beratung Wrkstatins, Peripheriegeräte Business Intelligence Animatinen IT Managed Service SharePint Beratung

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5 Cre 4 ptimiert für additive Fertigungsverfahren

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7 Frschung & Transfer an der Hchschule Aalen

8 Prfil der Hchschule Studierende Über 50 Bachelr- und Master-Studienangebte Ranking deutschlandweit (vn insgesamt 102 Hchschulen) Wirtschaftswissenschaften Platz 1 Maschinenbau 3. Platz Weiterbildungsakademie (berufsbegleitend) 4 Bachelrstudiengänge 6 Masterstudiengänge

9 Frschung in Zahlen > 6 Mi. EUR qualitätsgesicherte Prjektdrittmittel Frschung > 4 Mi. EUR weitere Mittel mit Bezug zur Frschung 270 wissenschaftliche Veröffentlichungen: 70 +PR, 193 -PR 120 Frschungsmitarbeiter = 82 Vllzeitäquivalente ( ) 50 Prmvierende ( ) Mittelherkunft

10 Erflg der Hchschule bei FH-Impuls Laufzeit: (Verlängerung möglich) Bereitstellung vn ca. 5 Mi. EUR BMBF- Mittel, plus > 850 TEUR zugesagte Mittel Wirtschaft

11 Technlgiezentrum Leichtbau (TZL) Prjektpartner Hchschule Aalen Hchschule für Gestaltung Stadt Schwäbisch Gmünd Frschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie (fem) Der Leichtbau ist eine Knstruktins- und Gestaltungsphilsphie, die auf maximale Gewichtseinsparung abzielt. Das TZL greift die Idee eines ganzheitlichen funktinsintegrierenden Leichtbaues auf und fkussiert daher in der Etablierungsphase zunächst auf den Frmleichtbau mit der Tplgieptimierung als Umsetzungswerkzeug. Die Tplgieptimierung ist ein rechnergestütztes Verfahren zur Ermittlung der ptimierten Bauteilgestalt und dem Ziel, Gewichts- und Vlumenreduzierung zu erreichen.

12 Frschungsgebiete Benchmark Tplgieptimierungssysteme Gitterstrukturen Tplgie & Lebensdauer Tplgie & Design Tplgie & Crash STL > 3D-Mdell Fertigungsrestriktinen für 3D-Druck Thermisches Verhalten Warmumfrmwerkzeug Schaumeinleger Windkraftanlagen Planspiel Leichtbau TZL / explrhin / Leichtbau-BW

13 Übersicht Leichtbaustrategien Bedingungs -leichtbau (Anfrderungen, Pflichtenheft) (Gewichtseinsparung im Herstellungsprzess) Frmleichtbau (pt. Kraftverteilung und Frmgebung mit min. Gewicht) (Betrachtung des Gesamtsystems) Primärziel: max. Gewichtseinsparung Werkstffleichtbau Fertigungsleichtbau Leichtbaustrategien Knzeptleichtbau leichter Werkstff

14 Warum Leichtbau? Weniger Energieverbrauch Ptenzial zur CO 2 -Minimierung Gewichteinsparung Materialeinsparung Quelle: mtr-talk.de

15 Initialisierung Prinzipieller Ablauf einer Tplgieptimierung Start Mdellgemetrie Lasten und Randbedingungen Lastfall, z.b. Kraft FE-Mdell, Bauraum

16 Initialisierung Prinzipieller Ablauf einer Tplgieptimierung Start Mdellgemetrie Lasten und Randbedingungen Lastfall, z.b. Kraft FE-Mdell, Bauraum FE-Slver Ende erfüllt Optimierungsmdul Optimierungsschleife Optimierungskriterium Zielfunktinsgröße Anpassen des FE- Mdells nicht erfüllt

17 3D Datensatz/ Mdellgemetrie Greifer CAD Daten aufbereiten Fasen & Radien entfernen Vereinfachungen/ Symmetrien nutzen Fehlerhafte Flächen schließen etc

18 Lasten und Randbedingungen des Greifers

19 FE-Analyse Definitin Lasten & Lagerung Diskretisierung Berechnung Originalbauteil

20 Bauraumvrgabe & Definitin der Optimierungsaufgabe Einteilung in Design Space und Fixed Bereich Zielfunktin maximale Steifigkeit Nebenbedingung 75% Vlumen Bauraum Minimum Member Size 5mm Vernetzung 2mm

21 Optimierung Zielfunktin maximale Steifigkeit Nebenbedingung 75% Vlumen Minimum Member Size 5mm Vernetzung 2mm Berechnungszeit 6 min

22 Glättung & Rückführung Glättung mittels SpaceClaim

23 Verifizierungsrechnung Berechnung mit denselben Randbedingungen Dauer Berechnung ca. 3 min Weiterverwendung in Cre als Vlumenteil

24 Bewertung Gesamtverfrmung blieb annähernd gleich Vn 0,12 mm auf 0,13mm Vlumen um ca. 13% reduziert Gesamtdauer rund 30 min

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26 Nutzen für den Anwender / Knstrukteur Vrteile Ermöglicht steife Strukturen mit reduzierter Masse (Gewichtsreduzierungen um bis zu 30% möglich). Weißt neue Lösungen auf, die mit herkömlichen Mitteln nicht gefunden wrden wären. Restriktinen, resultierend aus Fertigungsverfahren, können berücksichtigt werden. Grße Auswahl zur Definitin der Ziel- und Nebenfunktin sind vrhanden.

27 Nutzen für den Prdukthersteller Die Tplgieptimierung liefert autmatisiert einen ptimierten Designvrschlag mit wichtigen Hinweisen für den Knstrukteur. Die Entwicklungszeit durch die autmatisierte Auslegung reduziert. Die Ksten werden durch die Materialeinsparung reduziert. Eine zielgenaue Auslegung (first pass yield) führt zu einer reduzierten Musteranzahl. Die digitalen Daten stehen der Fertigung zur Verfügung, sind rechnerisch verifiziert und evtl. mit einem Muster validiert.

28 Stlpersteine Engineering-Aufwand (Rückführung der CAD-Daten) nch sehr grß, um einen Designvrschlag in eine neue Knstruktin umzugestalten Ntwendige Sft- und Hardwareksten müssen bereitgestellt werden. Verfügbare Gemetrie-/ Fertigungsrestriktinen decken nicht alle aktuelle Fertigungsverfahren ab. Bspw. grße Materialanhäufungen, Radien, Fertigungsrestriktinen/ Knstruktinsrichtlinien müssen ftmals manuell angepasst werden.

29 Die Lösung ist auf dem Weg

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! INNEO Slutins GmbH