Simulation

Zeit und Geld sparen durch Simulation

Rosswag Engineering nutzt Ansys Additive Print, um kritische Bereiche schon vor dem Druckprozess bestimmen zu können und um die Produktivität zu steigern.

Um Bauteilgeometrien zu optimieren, den Ausfall von kritischen Bauteilen zu minimieren und damit Entwicklungs- und Lieferzeiten zu verkürzen implementierte das Team von Rosswag Ansys Additive Print. Als wichtiger Bestandteil der internen Prozesskette hilft die Simulation unter anderem, Stützstrukturen zu optimieren und Maßabweichungen bereits im Vorfeld des additiven Fertigungsprozesses zu kompensieren. Durch die frühzeitige Erkennung von möglichen Prozessfehlern in der Simulation können die Ingenieure von Rosswag Engineering konstruktive Änderungen vornehmen – und dies schon während der Designphase. Die Anzahl der notwendigen Prototypen und Musterteile wird hierdurch erheblich reduziert. Durch die Vorhersage von potenziellen Zusammenstößen zwischen Beschichter und Bauteil, was zu einer Beschädigung des Beschichtermoduls führt, lässt sich die Simulation auch bei scheinbar einfachen Bauteilen gewinnbringend einsetzen. Kritische Bereiche lassen sich im Vorfeld durch die Anbringung zusätzlicher Stützstrukturen entschärfen, welche die eingebrachte thermische Energie besser abführen und somit für eine höhere Prozessstabilität sorgen. Liegt die Verformung trotz zusätzlicher Stützstrukturen und einer optimierten Orientierung noch immer außerhalb der geforderten Toleranz, so kann Additive Print die auftretende Verformung umkehren und es ergibt sich ein vorverformtes 3D-Modell. Die Maßabweichungen während des Druckprozesses werden somit bereits im 3D-Modell kompensiert.

Qualifizierung neuer Werkstoffe

Rosswag Engineering wird als Entwicklungspartner mit komplexen Kundenanforderungen konfrontiert und bietet anschließend über die firmeninterne und ganzheitliche Prozesskette individuelle Lösungen an. So werden meist Werkstoff- und Prozesslösungen für additive Fertigung im Pulverbettverfahren gefordert, welche derzeit noch nicht, oder nur teilweise, existent sind. Hierfür hat Rosswag eine firmeninterne Materialqualifizierungskette etabliert und damit bereits über 35 Werkstoffe firmenintern zu Metallpulver verdüst und im additiven Fertigungsprozess qualifiziert. Zur weiteren Verkürzung der Qualifizierungszyklen neuer Werkstoffe und zur Optimierung der Werkstoffeigenschaften soll das Additive Science Paket zukünftig eine wichtige Rolle in der Prozesskette spielen. Damit können Porosität und Gefügeeigenschaften der Testkörper basierend auf den verwendeten Parametersätzen vorhergesagt werden, was zu einer effizienteren Entwicklungskette führt. Entscheidend hierfür ist allerdings, dass der zu qualifizierende Werkstoff mit entsprechenden Materialdaten in der Software auch zur Verfügung steht. Diese Implementierung neuer Werkstoffe in die Ansys Additive Suite wird derzeit von Rosswag Engineering gemeinsam mit Ansys validiert. Ist der Werkstoff bereits während der Qualifizierung in die Additive Suite implementiert worden, so können die Möglichkeiten zur Simulation von prozessbedingten Eigenspannungen und Maßabweichungen bei der späteren Prototypen- und Serienfertigung genutzt werden. In Verbindung mit der Ansys Workbench ist sogar die gesamte Prozesskette, beispielsweise inklusive CFD- und FEM-Simulation, Topologieoptimierung und Wärmebehandlung über die simulative Prozesskette als digitaler Zwilling abbildbar. 

3D-gedruckte Bauteile für ein Designfahrrad

Erstmals eingesetzt wurde Additive Print bei der Unterstützung eines Studentenprojektes zur Herstellung eines speichenlosen Fahrrades. Verschiedene Rahmenelemente sollten additiv hergestellt und anschließend mit Elementen aus Kohlefaser verbunden werden. Um die Deformation dieser Bauteile zu minimieren, setzte Rosswag Engineering Additive Print ein. Aufgrund der Simulationsergebnisse konnte die Geometrie und Bauteilorientierung weiter optimiert werden, um eine problemlose Montage des Fahrradrahmens zu ermöglichen. Der anschließende optische 3D-Scan der gedruckten Geometrien bestätigte die Simulationsergebnisse. Ansys Additive Print ergänzt die ganzheitliche Prozesskette von Rosswag Engineering. Gerade bei komplexeren Aufträgen und Bauteilen kommen die Vorteile eines mächtigen Simulationstools zum Vorschein.