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Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD befassen sich unter anderem mit Simulationsmethoden für die Additiven Fertigung. Ausgewählte Ergebnisse wurden nun in der Zeitschrift Designs veröffentlicht.

Als Alternative zu pulverbettbasierten Verfahren können Metallteile durch extrusionsbasierte Additive Fertigung hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird ein hochgefülltes Polymerfilament schichtweise abgelegt und anschließend entbindert und gesintert. Die Wahl der richtigen Orientierung des Bauteils während des Entbinderns ist entscheidend für einen erfolgreichen Herstellungsprozess. Für die Bestimmung der optimalen Ausrichtung während des Entbinderns muss das Bauteil zunächst skaliert werden, um die sinterinduzierte Schrumpfung zu kompensieren. Anschließend wird eine Finite-Elemente-Analyse durchgeführt, um sicherzustellen, dass die maximalen Spannungen infolge des Eigengewichts die kritischen Spannungsgrenzen nicht überschreiten. Zur Vereinfachung dieses Auswahlprozesses wird in diesem Artikel ein auf Open-Source-Software basierender Ansatz zur effizienten Bestimmung der optimalen Orientierung eines Bauteils während des Entbinderns gezeigt. Dieser automatisiert die Skalierung, die Entbinder-Simulation und die Nachbearbeitung für alle sechs Hauptrichtungen. Das automatisierte Simulationsframework wird an drei Anwendungsbeispielen untersucht und führt in allen Fällen zu technisch plausiblen Ergebnissen. Daraus resultieren robustere Bauteildesigns und eine Reduzierung von experimentellen Versuchen.

Den vollständigen Beitrag „An Automated Open-Source Approach for Debinding Simulation in Metal Extrusion Additive Manufacturing“ (DOI: 10.3390/designs5010002) unter Autorenschaft von Tobias Rosnitschek, Johannes Glamsch, Christopher Lange, Bettina Alber-Laukant und Frank Rieg finden Sie hier.