Fertigung: Mit Topologieoptimierung zum ausgezeichneten Gussteil

Ein Gemeinschaftsprojekt der Gießerei Precision Casting Centre und voxeljet wurde nun mit dem Award „Component of the Year“ der britischen Gießereivereinigung CMF (Cast Metals Federation) ausgezeichnet. Bei dem Gemeinschaftsprojekt handelt es sich um einen optimierten Aluminium-Radträger, der bei gleichem Gewicht eine bis zu fünffache Steifigkeit aufweist. Vor dem 3D-Druck durch voxeljet erfolgte eine Topologieoptimierung, Lebensdaueranalyse und Gusssimulation mit Partnerunternehmen.

Seinen Anfang nahm das Projekt mit der Anforderung, die Steifigkeit des Radträgers bei gleichem Gewicht und Materialeinsatz signifikant zu erhöhen. Mit Hilfe modernster Simulationstools und unter Ausnutzung aller konstruktiven Gestaltungsfreiheiten durch die 3D-Drucktechnologie entstand ein Radträger in neuem Design, der - im Vergleich zum Vorgänger – je nach Belastung bis zu fünffach steifer ist. Kevin Smith, Sales Director bei voxeljet UK, beschreibt die Vorteile wie folgt: „Die Erschließung der Gestaltungsfreiheit additiver Verfahren in Kombination mit Simulation führt zu einer neuen Generation von Designs, die bisherige konventionelle Konstruktionseinschränkungen in Frage stellen.“ Gussteilgeometrien dieser Komplexität konnte überhaupt erst mithilfe des 3D-Druckprozesses von voxeljet umgesetzt werden. „Deswegen konnten es die Juroren der CMF zunächst kaum glauben, dass es sich bei dem komplexen Radträger um ein Aluminium-Feingussteil handelt,“ so Smith weiter. Dieses Projekt zeigt eindrucksvoll, welches Potenzial in Bezug auf Leistungssteigerung und/oder Gewichtsreduzierung möglich ist.

Ein weiterer Grund für die Verleihung des Awards lag in der besonders wirtschaftlichen Produktion dieses Bauteils durch die Kombination des 3D-Druckverfahrens von voxeljet und dem traditionellen Feinguss. Die Jury sah es als erwiesen an, dass dieses Fertigungsverfahren die Herstellung anspruchsvoller Gussteile mit gänzlich neuem Design revolutionieren kann und viele Vorteile für Hersteller und Kunden gleichermaßen bietet.

Hinweis: Der oben beschriebene Radträger wurde in Zusammenarbeit von Altair, Click2Cast, HBM nCode und voxeljet optimiert. Freiheiten der Bauteilgestaltung konnten dank des 3D-Drucks und des simulationsgetriebenen Designs voll ausgeschöpft werden. Für die Simulationen wurde unterschiedliche Software eingesetzt. Zur Topologieoptimierung wurde Inspire verwendet, das auf Altairs Optimierungssolver OptiStruct beruht. Die Bauteilermüdung konnte mit Ncode Designlife simuliert werden und für die Gusssimulationen kam die Software Click2Cast zum Einsatz.

Zeitgleich mit dem Erfolg bei den CMF Awards startet voxeljet sein neustrukturiertes On-Demand Service Center für industrielle 3D-Druckanwendungen in Großbritannien. Mit den erheblichen Kapazitäten von drei High-Speed-Großformat-Drucksystemen, die jeweils ein Bauvolumen von 1.000 X 600 X 500 mm haben, können präzise Formen und Modelle für den Feinguss innerhalb von wenigen Tagen gefertigt werden. James Reeves, Managing Director von voxeljet UK, sagt: "Unsere 3D-Drucksysteme sind die größten, die für den Feinguss derzeit zur Verfügung stehen. Dies gibt uns die Möglichkeit, schnell zu reagieren, kurze Durchlaufzeiten zu realisieren und dennoch kosteneffizient zu bleiben."

Bild: Adam Robertson (li.) von Precision Casting Centre und Kevin Smith, Sales Director von voxeljet UK, mit dem „Component of the Year“-Award der Cast Metals Federation.

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