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Generatives Design lässt freier denken

Rotterdamer Hafen druckt Ersatz-Schiffsschrauben
Generatives Design macht den Kopf frei

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Autodesk propagiert ein vom generativen Design geprägtes Denken, das die kreative Freiheit nutzt und über die additive Technik dann oft hinausgeht. Was zählt, ist die Individualität und Originalität in der Gestaltung. Interessante Beispiele.

Die Beispiele vermitteln den Eindruck, dass die Denke hinter dem generativen Design wichtiger sei als der 3D-Druck selbst. Die Sicht des Software-Anbieters? Beim ersten Fall geht es um einen Lösungsansatz, den das „Rotterdam Additive Manufacturing Fieldlab“ (RamLab) im Hafen Rotterdam mit Autodesk und anderen Partnern entwickelt hat: ein Smart-Repair-Verfahren.

In der Schifffahrt sind Reparaturprozesse häufig sehr zeitaufwändig. Das beschädigte Teil wird ausgebaut und zur Untersuchung und Reparatur in die nächste Werkstatt oder Fabrik gebracht. Das dauert sehr sehr lange und ist extrem teuer. Statt die Teile in eine Werkstatt zu bringen, kommt nun die Werkstatt zum Schiff. Idealerweise können beschädigte Komponenten mit dem Smart-Repair-Verfahren gleich vor Ort repariert werden. Das erledigt die mobile Roboter-Werkstatt in einem hybriden Ansatz aus additiver Fertigung (durch Lichtbogen-Auftragschweißen) und Fräsen der Kontur durch den Roboter. Anstelle von Wochen oder Monaten dauern die Reparaturen teils nur noch wenige Tage.

2017 ging das RamLab einen Schritt weiter und druckte erstmals eine komplette Schiffschraube. „Ein Propeller ist eine faszinierende Geometrie für die additive Fertigung. Er hat komplexe Kurven und muss im Betrieb hohen Kräften standhalten“, sagt Kelvin Hamilton, Technical Consultant bei Autodesk. Die ersten Ergebnisse des neuen „WAAMpeller“-Projekts (Wire Arc Additively Manufactured) stellte Autodesk auf der Hannover Messe 2017 vor. Ein Jahr später, war es so weit: Autodesk konnte RamLab mit einem vom Büro Veritas zertifizierten Smart-Repais-Prozess in Hannover präsentieren. Die Herstellmethode ist nun offiziell für die Seefahrt zugelassen.

Zuvor wurde die 1,3 m große und 180 kg schwere Schiffschraube weiter optimiert. Die finale Version wurde aus 298 Schichten Nickel-Aluminum-Bronze-Legierung in 256 Stunden gedruckt. Im Anschluss wurde der Propeller diversen Tests unterzogen. Die hybrid-gefertigte Schiffschraube habe sie „mit Bravour“ absolviert, sagt Autodesk. Bedeutende Teile der Technologie hatte das RamLab-Team in der Autodesk Manufacturing Facility (AMF) in Birmingham entwickelt.

Machen Magnesium-Sitze den Airbus 380 um 550 kg leichter?

Beispiel zwei ist eine Magnesiumguss-Anwendung, die aber ohne additive Technik nie zustande gekommen wäre: ein Sitzrahmen, der in einem Airbus bis zu 550 kg Gewicht einsparen könnte. Entwickelt wurde der Leichtbau-Rahmen im generativen Design einer Gitterstruktur bei Autodesk mithilfe der Netfabb-Software des Hauses. Das Ergebnis ist 56 % leichter ist als derzeit gängige Modelle, so die Angaben.

Den Entwurf in Magnesium zu drucken, wäre aber mit großen Schwierigkeiten verbunden – technisch, von den Kosten her und im Blick auf die Zertifizierung als Luftfahrtteil. Also griffen die Entwickler zum Feinguss mit verlorener Form: Das Team druckt ein Kunststoffmodell des Sitzgestells, das dann mit Keramik überzogen wird. Anschließend wird der Kunststoff weggeschmolzen und flüssiges Magnesium in die so entstandene Keramikform gegossen.

Das Fahrrad „My Esel“ – so individuell wie gedruckt

Das Holzfahrrad „My Esel“ hat nun wirklich nichts mit 3D-Druck zu tun – mit Individualisierung, wie sie bei generativem Design gepflegt wird, aber schon. Das österreichische, gleichnamige Start-up managt sie in einer geschlossenen digitalen Prozesskette: Ein Web-Konfigurator stimmt die Rahmenmaße in einem integrierten Algorithmus auf Körperproportionen und Fahrstil des Besitzers ab. Dafür arbeitete My Esel mit Experten für Fahrrad-Ergonomie des Orthopädischen Spitals in Wien-Speising zusammen. So bietet jedes Rad eine orthopädisch ideale Sitzposition und Kraftübertragung.

Der digitale Prozess wurde mit Autodesk Inventor realisiert. Über einen Cloudspeicher erhält der Produzent die CAM-Datensätze und kann mit der automatisierten Serienproduktion per CNC-Fräse starten. Für dieses Konzept wurde My Esel als Gesamtsieger mit dem ISPO Brandnew 2018 Award für besonders innovative Start-Ups im Sportbereich ausgezeichnet.

My Esel ist das vielleicht erste maßgefertigte Rad, das in der Massenproduktion gefertigt werden kann – Mass Customization wie beim 3D-Druck. Durch Wahl der Hölzer und Brandings können die Räder weiter personalisiert werden. Alle Holzrahmen werden in Austria produziert und in Linz zum Radl montiert. (os)

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