3D-gedruckte Verbundteile werden leistungsfähiger durch gemeinsame Simulationssoftware von Markforged und MSC Software

Bereits heute können Kunden für die Endloskohlefaser- und Onyx-Materialien von Markforged Materialanalysen in der Software Digimat von e-Xstream Engineering, einer Tochterfirma von MSC, durchführen. Bald wird sich die Zusammenarbeit so erweitern, dass die Simulation des ganzen Prozesses und des Bauteilverhaltens in einer gemeinsamen CAE-Umgebung möglich sind. 

„Markforged ist ein Vorreiter im 3D-Druck. Sein Endloskohlefasermaterial ist so stark, dass es in Fabriken in aller Welt Aluminium ersetzt”, sagt Olivier Lietaer, Business Development Ingenieur für die additive Fertigung bei e-Xstream Engineering. „Dieser Wandel in Entwicklung und Herstellung erfordert neue Berechnungsmöglichkeiten, um die Bauteile der Kunden ebenso zuverlässig zu validieren wie traditionell hergestellte Bauteile. Digimat verwendet spezifische, passende Daten für die Druckbedingungen – das gibt den Anwendern die 100%ige Sicherheit, dass ihre Bauteildesigns 3D-gedruckt werden können. So wird die additive Fertigung auch zugänglich für Anwendungen, die strenge Testprozeduren verlangen. Zusammen ermöglichen Markforged und MSC es den Kunden, das Verhalten eines Bauteils von seinen Materialeigenschaften bis hin zu Festigkeit und Gewicht des fertigen Produkts zu gewährleisten.”

Anwender und Kundenanforderungen: Danfoss Power Solutions ist ein weltweit führender Anbieter für Mobilhydraulik und bietet eine umfassende Palette energieeffizienter und intelligenter hydraulischer, elektronischer und elektrischer Lösungen für Baufahrzeuge, landwirtschaftliche und weitere Off-Highway-Fahrzeuge. Wie auch viele andere Kunden ist Danfoss hocherfreut über die Partnerschaft:

„Wir setzen Metall- und Kohlefaser-Drucker von Markforged seit über einem Jahr ein, sie sind von unschätzbarem Wert. Bei der Investition haben wir vor allem an die Werkzeugbereitstellung gedacht. Tatsächlich konnten wir unsere logistischen Prozesse vereinfachen und optimieren und Vorrichtungen wesentlich kostengünstiger ersetzen als bei der spanenden Bearbeitung”, so Jeff Herrin, Vice President Research & Development bei Danfoss Power Solutions.

„Aber wir wollten noch mehr Anwendungen für den 3D-Druck finden und das Verhalten unserer Produkte prüfen – schon bevor sie gedruckt werden. Die Partnerschaft von Markforged mit MSC wird nicht nur belegen, dass ihre Verbundbauteile Metall ersetzen können, sondern auch das beste Entwicklungspotential eines Bauteils aufzeigen. Mit MSC simulieren wir das ideale Gewicht, ideale Kostenersparnis und ideale Bearbeitungszeiten, das hilft uns beim Reduzieren von Zeit- und Materialverbrauch – wir können einfach drucken und einsetzen.”

Die jüngsten Fortschritte in der additiven Fertigung, wie bei der Faserführung für Endlosfasern, erweitern den Anwendungsbereich des 3D-Drucks auch auf schwer belastete Strukturbauteile. Diese Strukturanwendungen erfordern jedoch häufig eine vorausgehende Validierung schon bei der Entwicklung, um sicherzustellen, dass die Betriebs- und Sicherheitsanforderungen erfüllt werden können. Danfoss hat mit Markforged eine Hubkonsole gedruckt, welche Gussgehäuse auf ein Fließband heben soll. Es geht um schwebende Lasten in unmittelbarer Nähe der Arbeiter – also ist eine Validierung nötig, um sichere Arbeitsbedingungen zu gewährleisten. Dank der Partnerschaft von MSC und Markforged konnte der Simulationsablauf an einer Demo-Hubkonsole validiert werden, der Fehlerort wurde identifiziert. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Sicherheitstoleranz und liefern den Nachweis, dass die Hubkonsole sicher im Betrieb eingesetzt werden kann. Darüber hinaus lassen sich noch Masse und Kosten einsparen. 

Was beinhaltet die Partnerschaft?

• Material Engineering – Kunden von MSC und Markforged haben Zugriff auf digitale Materialkarten, welche mechanische und weitere Materialeigenschaften der endlosfaser- und kurzfaserverstärkten Kunststoffe von Markforged erfassen.
• Prozesssimulation – Anwender können zukünftig den 3D-Druck in der Software von MSC modellieren. Sie können auch Standards zur Druckkalibrierung erstellen, jede Maschine für das Bauteil optimieren und erreichen, dass jedes Bauteil auf Anhieb richtig gedruckt wird.
• Bauteilverhalten – die Material- und Druckinformation von Markforged werden mit der FE-Simulation von MSC verbunden. Es lassen sich Simulationen für Entwürfe mit Endlosfasern und gedruckten Thermoform-Kunststoffen durchführen, um Festigkeit und Betriebsverhalten der Teile vorherzusagen.

„Wir sind begeistert, zusammen mit einem führenden Softwareanbieter für Faserverbundmodellierung und Simulation unseren Kunden solche Möglichkeiten zu bieten. Die branchenführenden FE-Lösungen von MSC für Verbundwerkstoffe werden unseren Kunden entscheidend helfen, das richtige Design für ihre Kohlefaser-Bauteile zu finden”, sagt Jon Reilly, VP of Product, Markforged. „Der 3D-Druck verändert die Welt der Fertigung. Mit MSC als Partner können wir sicherstellen, dass alle mit Markforged gedruckten Teile ihr bestes Leistungspotential entfalten.”