A kihívás: Az additív gyártás problémáinak elkerülése (anyagban maradó feszültség, torzulás) és elsőre megfelelő minőségű alkatrész készítése.
A megoldás: Az additív gyártási folyamat szimulációja segített a Bosch-nak megelőzni a fémnyomtatás jellemző hibáinak kialakulását, és megtalálni a megfelelő gyártási beállításokat.
A szoftver: SimuFact Additive
Az ügyfél: Robert Bosch Engineering and Solutions Pvt Ltd
Simufact bosch esettanulmány
A projekt áttekintése:
A Robert Bosch úgynevezett készülékeket alkalmaz, melyek a különböző szerelési munkákat teszik hatékonnyá, biztonságossá és egyértelművé. Évente több mint 200 egység ilyen szerelő és összeállító készülékre van szükség a gyártott termékek megfelelő előállításához. Korábban a készülékek konvencionális módon öntéssel vagy fröccsöntéssel készültek, ám ennek idő- és költségigénye okán felmerült az additív módon való elkészítés gondolata. A cél az volt, hogy az addigi fröccsöntött alkatrészeket teljes egészében kiváltság a 3D nyomtatott változatok. Külön előnyként merült fel az additív gyártás mellett a könnyű de erős rácsszerkezet megvalósíthatóságának lehetősége.
A megoldás megközelítése:
Topológia optimalizálás – Az első lépés a készülékek újragondolása volt. A Bosch mérnökei a modern cad szoftverek topológia optimalizálási lehetőségét alkalmazva elérték, hogy azonos merevséggel bíró, de könnyebb, kevesebb anyagot tartalmazó készülékek helyettesítsék a korábbiakat. Ezek természetesen a korábbi gyártási eljárásokkal nem lettek volna megvalósíthatók, de 3D nyomtatás felülkerekedik a megvalósíthatóság korlátain. Ráadásul a Bosch mérnökei azt is elérték, hogy a korábban két vagy több alkatrészből álló, szerelést igénylő készülékek mostantól egy darabból épüljenek fel. Így jelentős szerelési időt spórolhattak meg. A súlycsökkenés esetenként 70% volt.
Az additív gyártás kihívásai
A gyártás után maradó feszültség komoly probléma, mely függ a gyártás sebességétől, a sorrendtől és a beállított paraméterektől, támasztó struktúráktól.
Az alkatrészben jelen lévő hőmérséklet növekedés és csökkenés nehezen meghatározható pontokban alakít ki belső feszültséget. Ez pedig komoly szoftveres segítség nélkül megjósolhatatlanná teszi az alkatrész csavarodásának, geometriai torzulásának kimenetelét.
A kialakult feszültség aztán töréshez, repedéshez vezet, illetve terhelés alatti hektikus viselkedést eredményez.
Az egyetlen gazdaságos megoldás, ha ezeket a jelenségeket egy mesterséges intelligenciával működő szoftver előre jelzi, segítve a megfelelő gyártási paraméterek, sorrend és támasztó struktúra beállítását.
Additív gyártási szimuláció
A Bosch mérnökei a Simufact Additive folyamatszimulációs szoftverét alkalmazva modellezték a fémnyomtatás folyamatát, a majdani gyártási folyamatot. A virtuális nyomtatási rámutatott számos gyártási hibára vagy problémára. Az additív gyártási folyamat optimalizálása érdekében a gyártástechnológusok az előkompenzációs metódusokat is bevetették, melynek célja, hogy a gyártott alkatrész geometriai tűréseit az előre beállított értékeken belül tartsa.
A Simufact additive szoftver optimalizáció funkciója az építés során alkalmazott támasztó szerkezetek túl az utómunkálatok minimalizálását is racionalizálja, ideértve a tálcáról való leválasztás módját és a támasztó szerkezetek eltávolítását is. Ez pedig a teljes additív gyártási folyamat hatékonyságát növeli.
Előnyök áttekintése:
- Belső feszültség pontok feltárása és csökkentése
- Az egyes komponensek hatásának előrejelzése az építési területen
- A legjobb építési orientáció megtalálása érzékenységi tanulmány futtatása által
- Fizikai munkafázisok csökkentése
- Magasabb termelékenység, alacsonyabb nyomtatási idők elérése
A Bosch sikeresen kiváltotta a kisszériás fröccsöntött készülékek elkészítésének módszerét alacsonyabb szerszámigényű 3D nyomtatással. A készülékek újratervezése és topológia optimalizálás által kevesebb elemből álló készülékek születtek, jóval kevesebb anyag felhasználásával. A Simufact Additive lehetővé tette a mérnökök számára, hogy idő- és költségigényes próbagyártások és találgatás helyett megtalálják és elhárítsák az additív gyártásban rejlő veszélyeket. Az eredmény pedig az, hogy elsőre az elvárásoknak megfelelő alkatrész készül.
