![\"Visualisierung](\"https:\/\/www.fachzeitungen.de\/fachbeitraege\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/402495-e1621614009502.jpg\" "\\"Simulationen,")
Merkle & Partner: Simulation f\u00fcr Funktions-Bauteile<\/p> Merkle & Partner: Simulation f\u00fcr Funktions-Bauteile<\/p>
Durch Temperaturunterschiede w\u00e4hrend des Aufschmelzprozesses und Zw\u00e4ngungen entstehen Spannungen in 3D-Druck-Bauteilen, die zu Verzug f\u00fchren k\u00f6nnen. Ein Problem, wenn es um ma\u00dfhaltige und sicherheitsrelevante Bauteile geht. Durch Simulationstechniken lassen sich nach Merkle & Partner diese Herausforderungen bereits zufriedenstellend l\u00f6sen.<\/p>
Im 3D-Druck wird schichtweise Metallpulver verschmolzen. W\u00e4hrend des Laserprozesses im SLM-Verfahren werden Schichten des fl\u00fcssigen Metalls mit bis zu 1.250\u00b0C auf bereits stark abgek\u00fchlte Schichten geschmolzen. Diese Konstellation kann zu Spannungen und Zw\u00e4ngen innerhalb des Bauteils f\u00fchren und folglich zu Delamination, Rissen oder Verzug – f\u00fcr sicherheits- sowie funktionsrelevante Bauteile ernstzunehmende Faktoren.<\/p>
Gemeinsam mit der Hochschule Aalen forscht das Ingenieurb\u00fcro Merkle & Partner im Rahmen des Projektes ROAD3D (Robuste Auslegung und Dimensionierung sicherheitsrelevanter Bauteile f\u00fcr den 3D-Metalldruck) unter anderem an L\u00f6sungen, um diese Effekte simulativ abzubilden.<\/p>
„Ein wichtiger Aspekt ist die Abstimmung der Simulation am entsprechenden 3D-Drucker. Diese Form der Kalibrierung erfolgt anhand des Drucks einer definierten Teststruktur. Der gedruckte Testk\u00f6rper wird vermessen, Abweichungen werden analysiert und die jeweiligen Parameter in der Simulation angepasst. Damit erh\u00e4lt man eine f\u00fcr den spezifischen Drucker adaptierte Simulation. Diese Methode ist technische wie wirtschaftlich notwendig, da aktuell nicht alle Effekte der additiven Fertigung mit vertretbarem Aufwand simulativ abgebildet werden k\u00f6nnen. Allerdings muss diese Kalibrierung nur einmal durchgef\u00fchrt werden“, so Dr.-Ing. Maik Brehm, Verantwortlicher f\u00fcr das Projekt ROAD3D bei Merkle & Partner<\/a>.<\/p> Sind die Parameter der Simulation einmal kalibriert, k\u00f6nnen sehr genaue Vorhersagen hinsichtlich der Temperaturentwicklung und dem damit verbundenen Verzug oder der Rissbildung getroffen werden. Eine Optimierung der Prozessparameter oder eine Anpassung der Geometrie und St\u00fctzstrukturen kann dann zielgerichtet virtuell durchgef\u00fchrt werden. Im Vergleich zum iterativen Verfahren, \u00fcber mehrere reale 3D-Drucke, ist die Vorgehensweise \u00fcber die Simulation eine weitaus exaktere und zeitsparendere Methodik.<\/p> Dar\u00fcber hinaus sind bereits viele Effekte in der Simulation im zehntel-Millimeter-Bereich abbildbar. So lassen sich Abweichungen vorhersagen und der Verzug kann bereits in der Konstruktion des Bauteils kompensiert werden.<\/p> Der 3D-Druck bietet noch ungenutzte M\u00f6glichkeiten f\u00fcr Bauteile mit integrierten Funktionen, wie beispielsweise K\u00fchl-D\u00fcsen im Maschinenbau. \u00dcber 3D-Druck k\u00f6nnen komplexe Str\u00f6mungskan\u00e4le innerhalb des Bauteils integriert werden. Dies f\u00fchrt zu einer h\u00f6heren Effektivit\u00e4t, gezielteren Funktion und gesteigerten Energieeffizienz. Genau f\u00fcr derartige Entwicklungen birgt der 3D-Druck enormes Potenzial. „Die virtuelle Entwicklung eines 3D-gedruckten Bauteils mittels Simulation ist der T\u00fcr\u00f6ffner f\u00fcr die Entwicklung von Bauteilen, die wir uns heute oftmals noch gar nicht vorstellen k\u00f6nnen. Ideen f\u00fcr funktionsintegrierte Bauteile scheinen bereits zuhauf in Schreibtisch-Schubladen zu schlummern. Der zeitliche wie finanzielle Aufwand stoppt aktuell noch Innovationen. Dies k\u00f6nnte die verst\u00e4rkte Nutzung von Simulationstechnologien in der Design- und Fertigungsphase \u00e4ndern“, erg\u00e4nzt Brehm.<\/p> Das Ingenieurb\u00fcro Merkle & Partner GbR in Heidenheim wurde 1989 von Luft- und Raumfahrtingenieur Stefan Merkle gegr\u00fcndet und z\u00e4hlt zu den ersten und f\u00fchrenden Dienstleistern f\u00fcr ingenieurwissenschaftlicher Berechnungen und Simulationen in Deutschland. Am Hauptsitz Heidenheim und den Niederlassungen Wolfsburg, Homburg\/Saar und Erfurt bearbeiten die 50 Mitarbeiter jedes Jahr rund 500 Kundenprojekte aus den Kerngebieten Strukturanalyse, Str\u00f6mungssimulation und virtueller Produktentwicklung. Zum Kundenkreis z\u00e4hlen namhafte Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Automobilindustrie, der Konsumg\u00fcterindustrie und dem Schiffbau.<\/p> Firmenkontakt<\/b><\/p> MERKLE & PARTNER GbR<\/p> Stefan Merkle<\/p> Friedrichstra\u00dfe 1<\/p> 89518 Heidenheim<\/p> 07321 9343-0<\/p> 07321 9343-20<\/p> info@merkle-partner.de<\/p>