Das Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design (IKTD) entwickelt im Projekt PDrapid Vorgehensweisen, Methoden und Tools zur gerechten Gestaltung für Additive Fertigungsverfahren.
Ergebnisse
Als Ergebnis des Projekts entstand eine Onlineplattform zur Unterstützung der Entwicklung additiv gefertigter Bauteile. Hierauf sind Informationen, die bei der Entwicklung von additiv gefertigten Bauteilen relevant sind gebündelt. Mithilfe der Plattform konnte die Wichtigkeit verschiedener Informationen bei der Entwicklung additiv gefertigter Bauteile und die zeitliche Abfolge der Informationsnutzung untersucht werden. Durch die Vorgabe der zeitlichen Reihenfolge der verschiedenen bereitgestellten Informationen auf der Plattform und die Zuordnung zu den Phasen der Produktentwicklung werden Konstrukteure bei der Bauteilgestaltung geführt.
Motivation
Bei den additiven Fertigungsverfahren werden im Gegensatz zu den konventionellen Fertigungsverfahren, wie z. B. den zerspanenden Verfahren, keine Volumina aus einem Werkstück ausgelöst, um zu einer Endgestalt zu gelangen, sondern eben "addiert". Mittlerweile gibt es schon viele Beispiele wie dabei die Technologien nicht nur zur Herstellung von Prototypen, sondern auch von Bauteilen, welche als Endprodukt dienen, Anwendung finden. Besonders Bauteile mit einer hohen geometrischen Komplexität, einem kleinen Volumen und niedrigen Stückzahlen sind dabei potenzielle Anwendungsfelder für diese Technologien. Der schichtweise Aufbau der Bauteile, durch den die Verfahren gekennzeichnet sind, kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen und bietet die Möglichkeit der Verarbeitung vieler verschiedener Werkstoffe. Allerdings ist die wirtschaftliche Nutzung der Verfahren aktuell eher noch auf Nischen begrenzt. Auch die additiven Fertigungsverfahren unterliegen aber einer Vielzahl an Verfahrensbegrenzungen und die herstellbaren Geometrien und Bauteileigenschaften unterliegen dadurch Restriktionen. Oftmals zeichnen sich wirtschaftliche Produkte der additiven Fertigung durch einen Zusatznutzen gegenüber bisherigen Produkten aus. Ob die additiven Fertigungsverfahren wirtschaftlich eingesetzt werden können, hängt daher neben der Findung geeigneter Anwendungsfelder in starkem Maß von der konstruktionstechnischen Umsetzung neuer Lösungswege ab.
Problemstellung
Durch die relative Neuheit der Verfahren existiert aktuell noch keine durchgehende methodische Unterstützung in der Konstruktion für additiv gefertigte Bauteile im aktuellen Stand der Forschung. Es existieren mittlerweile zwar geometrische Kennwerte für bestimmte Anlagen gängiger Verfahren, durch welche die Festlegung der Feingestalt von Bauteilen unterstützt wird, aber die Vorgehensweise, mit der eine gerechte Gestalt für additive Fertigungsverfahren erstellt werden kann, ist noch nicht hinreichend untersucht. Bedingt durch die Neuheit der Verfahren existiert auch noch ein großer Schulungsbedarf für Konstrukteure*innen im Hinblick auf die Verfahrensmöglichkeiten. Dies wird erschwert durch die Vielzahl der mittlerweile verfügbaren Verfahren und erfordert eine methodische Herangehensweise. Die wirtschaftliche Nutzung der additiven Fertigungsverfahren bedingt ein Umdenken in der Festlegung der Gestalt der Bauteile. Eine Unterstützung für zweckmäßige Konstruktionen muss ein hohes Maß an Funktionsintegration und eine kompakte Bauweise hervorbringen.
Zielsetzung
Das Ziel ist es eine durchgehende Unterstützung des Produktentwicklungsprozesses zur Konstruktion für additiv gefertigte Bauteile zu entwickeln. Durch die methodische Unterstützung des Konstruktionsprozesses sollen die richtigen Anwendungsszenarien unter Ausnutzung der gegebenen Verfahrenspotenziale gefunden und bedient werden und der komplette Entwicklungsprozess von der Idee bis zur fertigbaren Konstruktion durch die Bereitstellung der notwendigen Informationen unterstützt werden.
Ansprechpartner
Daniel Roth
Dr.-Ing.Leiter Finanzen und Verwaltung;
Stlv. Leiter Konstruktionstechnik;
Gruppenleiter Methodische Produktentwicklung