Siemens PLM Software hat auf dem Weg zur Digitalen Fabrik einen weiteren Schritt genommen: Auf der Anwendertagung „PLM Europe 2016“ im Oktober 2016 stellte das Unternehmen eine neue Lösung für die additive Fertigung vor. Kernelement dieser durchgehenden Lösung von der Konstruktion bis hin zur Fertigung ist die CAD/CAM/CAE-Software NX11. Auch für Konstrukteure bietet NX11 interessante neue Optionen.
Stefan Graf, Fachjournalist, Darmstadt
Es ist schon viele Jahre ein Thema: Eine durchgehende Prozesskette vom CAD-System bis hin zur Fertigungsmaschine. Viele Lösungen sind auch auf dem Markt. Eine integrierte Lösung aus einer Hand hingegen ist schon lange der Wunschtraum vieler Verantwortlicher in den Bereichen Konstruktion und Fertigung. Siemens PLM hat nun auf der Anwendertagung „PLM Europe 2016“ in Berlin eine solche Lösung angekündigt. Zentrales Element hierbei ist das CAD/CAM/CAE-System NX 11. Die Tagung war übrigens so gut besucht wie noch nie – rund 1100 Interessierte fanden den Weg in die Hauptstadt.
Die neue Lösung für die additive Fertigung soll ab Januar 2017 erhältlich sein und besteht aus integrierter Software für Konstruktion, Simulation, digitale Fertigung sowie Daten- und Prozessmanagement. Mit dem Angebot können Anwender die Vorteile aktueller Technologie für additive Fertigung beziehungsweise 3D-Druck besser nutzen. Bei der neuen Lösung kommen über alle Phasen hinweg intelligente Produktmodelle zum Einsatz, ohne Daten zwischen Prozessen und Anwendungen konvertieren oder übersetzen zu müssen. Dadurch ist es möglich, ein Generative Design automatisiert zu erstellen, und zwar auf Basis neuer Funktionen für optimierte Topologien. So entstehen häufig organische Formen, auf die ein Konstrukteur von sich aus wohl kaum käme und die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nur sehr kompliziert oder gar nicht zu fertigen wären.
Neue Wege für die additive Fertigung
Die Technologie in Kombination mit der neuen Software für additive Fertigung von Siemens könnte Unternehmen in die Lage versetzen, die Produktgestaltung völlig neu zu definieren und dadurch eine bessere Performance bei geringeren Kosten zu erreichen. Darüber hinaus könnte durch 3D-gedruckte, formoptimierte Bauteile die Anzahl der Teile in einer Baugruppe sinken. Das sorgt für geringeres Gewicht bei höherer Festigkeit. Im Endeffekt ergibt sich dadurch enormer Mehrwert für Branchen wie den Automobilbau, die Luftfahrtindustrie oder die Medizintechnik.
Mehr konstruktive Kreativität
Konstrukteure entwickeln Bauteile aufgrund ihrer Ausbildung mit herkömmlichen Produktionstechnologien im Hinterkopf. Das schränkt Kreativität und Innovationsgeist ein. Heute werden Teile in der Fertigung noch gestanzt, tiefgezogen, gegossen oder maschinell hergestellt. Mit einer völlig neuen Art, Teile zu konstruieren und zu fertigen, hilft Siemens Ingenieuren und Konstrukteuren dabei, eine neue Generation von Produkten neu zu denken. Anwender können Konstruktionen mit deutlich besserem Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erstellen. Mit hoch entwickelten, integrierten Technologien für Simulation und Analyse lässt sich das Verhalten der Konstruktion vorausberechnen. Diese neue Technologie mit ihrem hohen Veränderungspotential wird innovative Konstruktionsansätze fördern.
Die neue Lösung für additive Fertigung umfasst die Software NX von Siemens für integriertes Computer Aided Design, Manufacturing und Engineering (CAD/CAM/CAE), das neu vorgestellte Simcenter-Portfolio, ein Paket an Simulationssoftware und Testlösungen, Teamcenter für die Datenverwaltung sowie Simatic IT Unified Architecture Discrete Manufacturing und Simatic WinCC. Beide gehören zum Manufacturing Operations Management (MOM)-Portfolio für Produktionsausführung und automatisierte Fertigung.
Zu den neuen Technologien, die in die Lösung eingeflossen sind, gehören auch Convergent Modeling und Topologieoptimierung. Beide Technologien ermöglichen automatisiertes Konstruktionen basierend auf dem Generative-Design-Ansatz:
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- Convergent Modeling wurde zusammen mit der aktuellen Version von NX angekündigt. Dabei handelt es sich um die erste Technologie ihrer Art. Ingenieure können damit Bauteilkonstruktionen optimal an den 3D-Druck anpassen und den gesamten Konstruktionsprozess beschleunigen. Mit einer Scan-to-Print Funktion wird Reverse Engineering noch effizienter. Dieses neue Modellierparadigma vereinfacht die Arbeit mit Geometrien deutlich, die aus einer Kombination von Facetten, Flächen und Volumenkörpern bestehen. Zeitaufwändiges Konvertieren von Daten soll so entfallen.
- Die zweite neue Technologie ist die Topologieoptimierung. Damit sind Berechner in der Lage, den iterativen Prozess beim Konstruieren und Optimieren von Bauteilen für Multiphysik-Anwendungen zu automatisieren. Das umfasst Vibration, Strömungsdynamik und Wärmeübertragung. Die integrierten Funktionen für Simulation und Predictive Engineering machen es einfacher, die Konstruktion auf ihre Produzierbarkeit zu prüfen. Dadurch steigt das nötige Vertrauen, um Konstruktionen für die additive Fertigung weiterzuentwickeln.
3D-Druck mit Kunststoff oder Metall
- Zusätzlich zu diesen Technologien stellt Siemens auch eine neue Lösung zum Vorbereiten von 3D-Drucken für Kunststoff- und Metallteile vor. Sie verwendet dieselben intelligenten Produktmodelle, die schon in der Konstruktions- und Simulationsphase zum Einsatz kommen, um Änderungen an der Konstruktion zu automatisieren und den gesamten Prozess schlanker zu gestalten. Die neue Lösung unterstützt Operatoren beim Vorbereiten von Teilen für Pulverbett- und Multi-Jet Modeling-Verfahren. Für Metallteile aus dem 3D-Drucker bietet NX Möglichkeiten, Teile für das Laserauftragsschweißen und die NC-Programmierung vorzubereiten. Dazu gehört auch die Simulation hybrider additiver Maschinenwerkzeuge, die Metallauftrag und abtragende Verfahren in einer Maschine vereinen. Für extrudierte Werkstoffe, wie etwa Kunststoffe oder kohlefaserverstärktes Nylon, wurde eine neue Technologie für das Programmieren von robotergestütztem, mehrachsigem Auftragsschmelzen entwickelt. Sie wird derzeit in der Praxis erprobt. Nachdem die Teile gedruckt sind kommt wieder das NX-System für NC-Vorgänge nach dem Druck zum Einsatz. Dazu gehört, die Entfernung von Hilfsstrukturen intuitiv zu programmieren, Präzisionsoberflächen maschinell zu erzeugen und andere Verarbeitungs- und Inspektionsvorgänge. co
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