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Das auf additive Fertigung spezialisierte Forschungs- und Entwicklungszentrum Naddcon in Lichtenfels kooperiert zukünftig mit AIM3D, bei der Einbettung des Siemens NX-Pakets, eines klassischen industriellen Konstruktionstools. Das Siemens NX-Tool ist mit umfangreichen CAD-, CAM- und CAE-Lösungen ausgestattet und kann außerdem für konventionelle Fertigungen von Bauteilen in der Zerspanungstechnik eingesetzt werden. Das erklären die Entwickler in der Pressemitteilung, die das 3D-grenzenlos Magazin erreicht hat. Naddcon integrierte eine ExAM 255 von AIM3D in das NX-Umfeld. So kann das Unternehmen die 3D-CEM-Anlage als digitale 3D-Bearbeitungsanlage erschließen.
3D-Drucker als CAM-Bearbeitungsmaschine
Indem die Maschinen-Firmware von AIM3D mit der CAD/CAM-Umgebung von Siemens NX kombiniert wird, kann der 3D-Drucker als CAM-Bearbeitungsmaschine eingebettet werden. Dem Konstrukteur steht mit den CAD-, CAM- und CAE-Ansätzen von NX ein umfangreiches Tool zur Konstruktion und iterativen Optimierung von additiven Bauteilen zur Verfügung. 3D-druckbare Bauteile können hinsichtlich Bionik, Freiformflächen, selektiven Dichten (variable Füllstrategien) und Gewichtseinsparungen (z.B. Gitterstrukturen) optimiert werden.
Fasern für den Kraftfluss lassen sich optimiert ablegen, um die Steifigkeit, Elastizität und mechanische Belastbarkeit zu definieren. Ein Datenbanksystem und leistungsfähige Simulationsmodelle sind ebenfalls hinterlegt. So soll der 3D-Druck-Prozess von der Konstruktion bis zum fertigen Produkt besser beherrschbar sein. Bauteile können optimiert entworfen und eine hohe Reproduzierbarkeit erreicht werden. NX ermöglicht laut den Entwicklern eine exakte Maschinensimulation, wodurch Verfahrgeschwindigkeiten, Extruderleistung und Temperaturen abhängig von der Bauteilgeometrie punktgenau gesteuert werden können.
Multi-Axis Deposition
Die Multi-Axis Deposition ist ein weiteres Stichwort der Freiformflächenbearbeitung. Ursprünglich wurde das Tool für das Laserauftragsschweißen von DMG Mori entwickelt und dann auf FDM/FFF (Schmelzschichtung) erweitert. Das Aufbringen der Bahnen erfolgt durch thermische Verflüssigung eines Polymers und kontinuierliches Extrudieren mittels einer Düse. Durch Abkühlung erhärtet sich die Komponente. NX ermöglicht die Erzeugung der Werkzeugbahnen entlang von gewölbten Flächen, wodurch echte 3D-Bahnen unabhängig generiert werden. Wird diese Technologie in der Prozessentwicklung angewendet, kann hier der AM-typische Treppenstufeneffekt vermieden werden und eine echte 3D-Kontur des Volumenkörpers entsteht.
Um die Integration der ExAM 255 von AIM3D in die NX-Umgebung zu erreichen, entwarf Sebastian Kallenberg von Naddcon die Arbeitsschritte anhand eines standardisierten Bauteils aus PA6 GF30, dem Demonstrator. Dieser wurde mit NX in eine optimierte Konstruktion überführt. Die Programmierung wurde am Demonstrator auf der ExAM 255 ausgetestet. Zuerst wurde die Werkzeugbahn generiert und im Anschluss auf der Anlage wurden Tests zur Identifizierung optimaler Prozessparameter, aber auch von möglichen Fehlern im Post-Prozessor durchgeführt.
Mit NX konnte der Demonstrator umfangreich optimiert werden. Dichten wurden variiert, Gitterstrukturen zur Gewichtsreduzierung integriert, das Schrumpfen kontrolliert, Versteifungen vorgenommen, „Bohrungen“ verlegt und so das gesamte Bauteil optimal entworfen, um es prozessfähig im 3D-Drucker aufzubauen.
Sebastian Kallenberg sagte:
„Unser digitaler NX-Ansatz soll die CEM-Maschinentechnik aus der Perspektive der Konstruktions- und Fertigungsvorbereitung besser erschließen. Hier liegen erhebliche Potenziale für Freiformflächen, d.h. echte 3D-Konturen, aber auch bionische Konstruktionsstrategien.“
Videovorstellung ExAM 255
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