Digitaler Zwilling im 3D-Druck, Bild: Siemens
Die Verbindung des Simcenter-Portfolios und NX Nastran ermöglicht multidisziplinäre Berechnungen wie Vibrationsverhalten, Akustik oder Strömung. So kann der digitale Zwilling unter realen Bedingungen getestet werden. Bild: Siemens

NX hilft ganz pragmatisch bei der Einrichtung des Druckauftrags. Je nach Auswahl des jeweiligen 3D-Druckers und des damit verbundenen Verfahrens lassen sich schnell die passenden Grundplattenformen laden und das Modell positionieren. Besonders hilfreich ist die Unterstützung bei der Schachtelung von Teilen zur optimalen Raumausnutzung. Die notwendigen Stützstrukturen werden automatisch erstellt. Eine Optimierung kann jederzeit durchgeführt werden. Man spart so deutlich mehr Zeit und Material. Statt zeitraubender Experimente und Versuchen bekommt der Konstrukteur eine intelligente Stützstruktur vorgeschlagen. Intelligent deshalb, weil sie automatisiert erfolgt und assoziativ ist: Wenn sich das Modell ändert, passt sich auch die Stützstruktur automatisch an. Wenn gewünscht, kann die Stützstruktur sogar perforiert angelegt werden, um weiteres Material zu sparen und die Durchlaufzyklen zu beschleunigen.

Schicht für Schicht prüfen

Ähnlich einem Postprozessor in der CNC-Fertigung, der CAM-Ergebnisse maschinenspezifisch aufbereitet, benötigt jeder 3D-Drucker Angaben aus einem Build-Prozessor. In NX sind bereits viele der gängigen Druckerarten in einem Build-Prozessor-Framework vorhanden. Diese sind mit vordefinierten Parametern ausgestattet, um direkt loslegen zu können. Selbstverständlich lassen sie die Parameter auch individuell anpassen, um maximale flexibel zu bleiben. Ähnlich wie bei der CAM-Simulation kann sich der Anwender vorher die einzelnen Belichtungsbahnen Schicht für Schicht anschauen und prüfen.

Interessant ist in diesem Zusammenhang die umfassende Unterstützung von NX für die unterschiedlichsten 3D-Druckverfahren. Dazu existiert eine enge und strategische Zusammenarbeit zwischen Siemens PLM Software und führenden Herstellern von industriellen 3D-Druckern. NX unterstützt Pulverbettschmelzverfahren, die HP Multi-Jet-Fusion-Technologie, den Aufbau mit viskoseartigem Material aus Schmelzdüsen sowie das hybride additive Verfahren, wie es beispielsweise von DMG Mori angeboten wird.

Umsatz 3D-Druck

Laut einer Statistik von Statista vom Mai 2016 steckt in der 3D-Drucktechnik enormes Potenzial: Die 3D-Printing-Unternehmen erwirtschafteten 2014 einen geschätzten Umsatz von 3,3 Mrd. US-Dollar, 2016 waren es 4,9 Mrd. US-Dollar und 2020 sollen es 22, 4 Mrd. US-Dollar sein.

Die verschiedenen Druckverfahren

Das Pulverbettschmelzverfahren betrifft das Schmelzen von Metallpulver mittels Laser- oder Elektronenstrahl auf 2,5 Achsen. Speziell für Laser Metal Fusion (pulverbettbasiertes Laserschmelzen) ging Siemens unter anderem eine Kooperation mit Trumpf ein – für einen maßgeschneiderten Build-Prozessor für die Trumpf Tru-Print-LMF-Drucker. Die proprietäre HP Multi-Jet-Fusion-Technologie ist ein besonders schnelles Verfahren, bei dem Material ähnlich wie bei einem Tintenstrahldrucker schichtweise aufgesprüht und ausgehärtet wird. Die Kombination aus der HP-Technik und NX gilt als schnell und effektiv.

Das mehrachsige Fused-Deposition-Modeling schmilzt aus Düsen Kunststoffe und kohlefaserverstärktes Nylonmaterial auf. Hier hat der Anwender mehr Möglichkeiten in Bezug auf Geometrie und Größen ohne Stützstruktur. Bei dem hybrid-additiven Verfahren wird über eine Düse Pulver aufgebracht und sofort mittels Laser verschmolzen. NX ist auf die neuesten hybriden additiven Maschinen von DMG Mori vorbereitet.

Für den Konstrukteur bedeutet das eine große Auswahl an Verfahren, derer er sich unmittelbar bedienen kann. Doch mit der Beendigung des Druckvorgangs ist die Bearbeitung in der Praxis noch nicht abgeschlossen. Um das perfekte Oberflächenfinish zu erreichen, ist oftmals eine Nachbearbeitung an CNC-Maschinen erforderlich. Des Weiteren sollte das gefertigte Teil entsprechend an Koordinatenmessgeräten geprüft werden.

NX schließt die Prozesskette mit NX CAM und NX CMM (Coordinate Measuring Machine). NX CAM bietet alles, um selbst komplex gedruckte Teile wirtschaftlich nachzubearbeiten. Mit NX CMM werden standardmäßige Prüfprogramme automatisch erstellt. Es erlaubt die Ansteuerung unterschiedlichster Prüfmittel und stellt somit die notwendige Qualität sicher.

Fazit

Die additive Fertigung ist längst über das experimentelle Stadium hinausgewachsen. Jetzt geht es um die wirtschaftlich sinnvolle und technisch elegante Integration in den Prozess von der ersten Idee bis zum fertigen Teil. Siemens PLM Software hat mit NX eine adäquate Antwort gefunden, um aus einer Softwareumgebung bis in die Tiefen der additiven Fertigung vorzustoßen. So lässt sich der Nutzen der additiven Fertigung effektiv umsetzen. hei

Lösungen rund um das Thema Additive Manufacturing von Siemens mit der aktuellen Version NX 12 sehen Sie live auf der formnext Messe in Frankfurt, vom 14. bis 17. November 2017 in Halle 3.0, Stand E 68.