Formfindung und Prozesssimulation additiv gefertigter Bauteile

Transkript

1 Formfindung und Prozesssimulation additiv gefertigter Bauteile 3. Symposium für Industrie und Hochschule 1. Juni 2018

2 Simulation ist mehr als Software ROCKY CADFEM in D/A/CH/L Produkte Service + Wissen 220 Mitarbeiter 11 Standorte in D/A/CH/L Familienunternehmen ANSYS Partnerschaft seit 1985 ANSYS Elite Channel Partner ANSYS und ergänzende Softwarelösungen CAE-optimierte Hardware Simulation on Demand CADFEM ANSYS Extensions Technischer Support Software-und Engineering- Seminare Simulationskapazität und Expertise esocaet-berufsbegleitende Weiterbildung IT Management

3 Agenda Formfindung für die additive Fertigung STL-Bearbeitung zur Vorbereitung additiv zu fertigender Bauteile Detaillierte Prozesssimulation des 3D-Druckvorgangs

4 Formfindung für die additive Fertigung Zugstreben Druckstreben

5 Formfindung für die additive Fertigung LastpfadgerechteAuslegung Zugstreben F fixed Druckstreben AnalytischerAnsatz (Entwurfstheorie) zur Generierung optimaler Stabtragwerke Netzwerk aus Stäben, welche sich ausschließlich unter einem 90 -Winkel schneiden Ausrichtung der einzelnen Stäbe in Richtung maximaler Zug- und Druckspannungen (Hauptspannungstrajektorien) [Quelle: Ziegler, L.: Automatische Geometrie-Optimierung von Stahlbauteilen mittels FEM-Analyse, Bachelor Thesis, 2016]

6 Formfindung für die additive Fertigung Der Simulations-Prozess (Workflow)

7 Formfindung für die additive Fertigung Der Simulations-Prozess (Workflow) Validierungs- rechnung Modell- erstellung Berechnung des Istzustands Topologie- Optimierung

8 Formfindung für die additive Fertigung Vakuumgreifer (Hohe Steifigkeit für präzise Platzierung, Reduktion von Masse)

9 Formfindung für die additive Fertigung Zellulare Strukturen erzeugt durch Latticeoptimierung Quelle: Stratasys Quelle: Hirschvogel Holding GmbH

10 Von der Idee zum Produkt Entwicklung Berechnung Konzept Entwurf Absicherung Discovery Live Discovery AIM ANSYS Workbench Apps 1

11 STL-Bearbeitung zur Vorbereitung additiv zu fertigender Bauteile

12 STL Bearbeitung zur Vorbereitung additiv zu fertigender Bauteile

13 STL-Bearbeitung zur Vorbereitung additiv zu fertigender Bauteile

14 STL-Bearbeitung zur Vorbereitung additiv zu fertigender Bauteile Details zum Redesigning

15 STL-Bearbeitung zur Vorbereitung additiv zu fertigender Bauteile Details zum Redesigning Berechnung des Istzustands Topologie- Optimierung Validierungsrechnung

16 STL-Bearbeitung zur Vorbereitung additiv zu fertigender Bauteile Auf Basis aufbereiteter STLs können NURBS basierte Freiformflächen erzeugt werden

17 STL-Bearbeitung zur Vorbereitung additiv zu fertigender Bauteile Mit Schnittebenen können automatisch Querschnitte extrahiert werden Querschnitte können unter Vorgabe von Toleranzen automatisch vereinfacht werden

18 Detaillierte Prozesssimulation und tieferes Verständnis für die Produktentwicklung

19 Detaillierte Prozesssimulation Untersuchung der günstigsten Druckrichtung anhand der beizubehaltenden Bereiche

20 Detaillierte Prozesssimulation Automatisch erzeugtes Stützmaterial; Spannungsplot der Prozesssimulation nach Entfernen des Stützmaterials

21 Detaillierte Prozesssimulation Für den Entwicklungsingenieur: ANSYS Workbench Additive gekoppelte thermisch-mechanischeanalyse kein inherent strain approach => keine Kalibrierung notwendig

22 Detaillierte Prozesssimulation ANSYS Mechanical Additive Process Simulation Wizardbasierter Aufbau, individuell anpassbar

23 Detaillierte Prozesssimulation ANSYS Mechanical Additive Process Simulation Blattaufnahmeanlenkung, Stützstruktur, Bodenplatte Cartesian Mesh Druckrichtung

24 Detaillierte Prozesssimulation Temperatur

25 Detaillierte Prozesssimulation Temperatur Verformung

26 Detaillierte Prozesssimulation Lumped Layer Approach Temperatur Verformung Vergleichsspannung

27 Detaillierte Prozesssimulation Verformung nach dem Lösen der CADFEM Bodenplatte GmbH, 2018 Vergleichsspannung vor dem Lösen der Bodenplatte Vergleichsspannung nach dem Lösen der Bodenplatte