Additive Fertigung mit Simufact Additive simulieren

Wir stellen vor: Simufact Additive

Michael Wohlmuth, CEO Simufact

„Unternehmen, die AM-Technologie zum Druck von Metallteilen einsetzen, müssen heute mit Fehlern in ihrer Produktion und damit hohen Folgekosten rechnen. Simufact Additive ist ein wichtiges Werkzeug, um auf Anhieb gute Ergebnisse zu erreichen, indem sie vor der Fertigung regelmäßig Simulationen des Fertigungsprozesses durchführen.“

Michael Wohlmuth, CEO Simufact

 

Michael Wohlmuth, CEO Simufact

„Als technisches Herz der Software haben wir einen anwendungsspezifischen Solver entwickelt, der auf dem leistungsstarken FEM-Solver Marc von MSC basiert. Simufact Additive wird die komplette Prozesskette in der additiven Fertigung abbilden und die Simulation so detailgenau durchführen, wie sie der Anwender jeweils benötigt. Das wichtigste Kriterium ist die Genauigkeit - das zweite die Geschwindigkeit. Daher haben wir eine völlig neue Infrastruktur speziell für AM entwickelt.“

Dr. Hendrik Schafstall, CTO Simufact

Einblicke in Simufact Additive

Was ist neu: Simufact Additive 2

Button Simufact Additive V2

Mit Simufact Additive 2 decken wir eine Reihe von Funktionalitäten für das Pulverbettschmelzverfahren ab, um die Prozesssicherheit in der additiven Fertigung zu erhöhen und gleichbleibend hochwertige Teile zu liefern.

What´s new

Simulating Reality Magazin

Virtual Reality Magazin - thumb

In der neusten Ausgabe des Simulating Reality-Magazins von MSC steht die Additive Fertigung thematisch im Mittelpunkt. Lesen Sie Artikel zur Simulation von AM-Fertigungsprozessen im Metall- und Kunststoffbereich, Fallbeispiele zur Anwendung der Technologie und dem Zusammenspiel mit Simulationsmethoden und gewinnen Sie Einblicke in das, was als nächstes in der AM-Simulation kommt - von MSC‘s e-Xstream und Simufact.

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Zusammenfassung der wichtigsten Vorteile

Simufact Additive ist eine leistungsstarke und skalierbare Softwarelösung für die Simulation metallbasierter additiver Fertigungsprozesse.

Mit Simufact Additive können Sie AM-Teile auf Anhieb richtig produzieren: 

  1. Verformung des fertigen Teiles berechnen und Verzüge reduzieren / vermeiden
  2. Eigenspannungen minimieren
  3. Orientierung des Schichtaufbaus optimieren
  4. Stützstruktur optimieren
  5. Auch den Zustand nach Wärmebehandlung und Entfernen der Grundplatte und Stützstruktur beherrschen

In Zukunft auch

  1. Vorhersage der Mikrostruktur
  2. Versagen der Teile kriterienbasiert anzeigen

Erreichen Sie Ihre Geschäftsziele mit Simufact Additive

Ersetzen Sie zeitraubende Tests durch Simulation!

Setzen Sie die Prozesssimulation mit Simufact Additive ein und sparen Sie Zeit und Geld:

  1. Verkürzen Sie Ihren Lernprozess dramatisch
  2. Probieren Sie vor dem Start der Produktion mehr Varianten aus
  3. Verkürzen Sie die Produkteinführungszeit
  4. Erhöhen Sie die Verfügbarkeit von Maschinen und Arbeitskräften und die Produktivität
  5. Reduzieren Sie Material- und Energiekosten

5 Gründe warum...

... Simufact Additive wegweisend sein wird (englisch).

Funktionsumfang von Simufact Additive

Simulation Pulverbettschmelzverfahren

Icon Pulverbettschmelzverfahren
Pulverbettschmelzverfahren

Simulating Laser Deposition Methods

Icon Auftragschweißen
Auftragschweißen

Zunächst unterstützt Simufact Additive Pulverbettschmelzverfahren, z.B. bekannt als:

  • Selektives Laserschmelzen (SLM)
  • Direktes Metall-Lasersintern (DMLS) - eine EOS-Technologie
  • LaserCUSING® - eine Concept Laser-Technologie
  • Elektronenstrahlschmelzen (EBM) - eine ARCAM-Technologie
  • Und mehr …

 

Laser Beam Melting principle with machine scheme (Source: Fraunhofer IWU)
Laser Beam Melting principle with machine scheme (Source: Fraunhofer IWU)

Depositionsprozesse werden zurzeit abgedeckt in Simufact Welding.

  • Laser Metal Deposition (LMD)
  • Direct Metal Deposition (DMD)
  • Direct Energy Deposition
  • Laser Cladding

 

Simufact Welding for Metal Deposition Methods
Simufact Welding for Metal Deposition Methods

Prozesskette Additive Fertigung

AM Prozesskette Vision

Abdeckung der kompletten AM Prozesskette (in Kombination mit MSC Produkten)

Durch MSC & Simufact abgedeckte Prozesskette der additiven Fertigung
Durch MSC & Simufact abgedeckte Prozesskette der additiven Fertigung

Eingebettete Prozesskettensimulation

Simufact Additive deckt den Kern des Fertigungsprozesses ab, einschließlich

  • Additiver Fertigung
  • Wärmebehandlung / Spannungsabbauprozess
  • Abschneiden & Entfernen (der Stützstruktur und Grundplatte)
  • HIP-Prozess (Heiß-isostatisches Pressen) Vorhersage von Verzug, Eigenspannung und Materialverdichtung

 

Lesen Sie mehr über das komplette AM-Portfolio von MSC:

MSC Lösungen für die Additive Fertigung

 

Videos AM-Simulation - Beispiele

Simulation der Verzerrung einer additiv gefertigten Verteilerstruktur

 

Simulation der Vergleichsspannung einer additiv gefertigten Halterung in der Luftfahrt

 

Ihre Vorteile: Mit Simufact Additive können Sie ...

... die Verformung des fertigen Teiles berechnen

  • Zu hohe Verzerrungen in der Höhenrichtung erkennen und minimieren, um den Abbruch des Druckjobs zu vermeiden
  • Die Form vor der Verzerrung rückberechnen, so dass die Verzerrung kompensiert werden kann
Gesamtverzug - Berechnungsergebnisse
Gesamtverzerrung in einer durch AM hergestellten Halterung

... Eigenspannungen minimieren

  • Abbruch des Druckjobs vermeiden
  • Nachfolgende Rissbildung vermeiden

... den Einfluss der Nachbearbeitungsschritte untersuchen

  • Wärmebehandlung - Vorhersage von Verzug und Eigenspannung unter dem Einfluß hoher Temperaturen 
  •  HIP - Vorhersage von Verzug, Eigenspannung und Materialverdichtung (z.B. basierend auf dem Hohlkugelmodell) unter dem Einfluß hoher Temperaturen und Drücke
  • Abschneiden & Entfernen (Grundplatte und Stützstruktur)

Optimierung der Prozesskette: Diese Bildfolge zeigt den schrittweisen Abbau der Eigenspannungen in einer Halterung während des Post-Processings. Das Ergebnis der Optimierung ist eine fast spannungsfreie Halterung.

... den Schichtaufbau optimieren

  • Verschiedene Optionen für die Orientierung des Schichtaufbaus vergleichen
  • Die optimale Druckstrategie finden

... Stützstrukturen optimieren

  • Die minimal benötigten Stützstrukturen ermitteln
  • Den Einfluss auf Verformung und Spannung prüfen
  • Den Einfluss unterschiedlicher Gestaltung und Eigenschaften der Stützstrukturen analysieren

Mit freundlicher Genehmigung von NDES.

... Schnittrichtung optimieren

  • Simulationsergebnisse für verschiedene Schnittstrategien vergleichen
  • Endverzüge minimieren

 

 

Weitere Optionen

Zukünftig können Sie auch

Genauigkeit und Geschwindigkeit der Simulation

Multi-Skalierung

Das Grundkonzept von Simufact Additive bildet das Fundament für breite Veränderbarkeit und Skalierbarkeit durch verschiedene Detaillierungsgrade für die Simulationsergebnisse. Simufact Additive kombiniert die besten Ansätze in einer einzigen Softwarelösung.

Dies nennen wir einen Multi-Skalierungsansatz:

  • Makroskopischer Ansatz 
    • Eine extrem schnelle mechanische Methode zur Vorhersage der Verzüge und der Eigenspannungen
    • Schichtbasiertes Modell, das die inhärente Dehnungsmethode verwendet
  • Mesoskopischer Ansatz (kommende Versionen)
    • Zwischenansätze, die die Vorteile von vernünftigen Rechenzeiten und gewünschtem Detaillierungsgrad verbinden
    • Schicht- oder Hatchingmodell, z.B. mit inhärenter Dehnung oder Temperaturzyklen
  • Mikroskopischer Ansatz (kommende Versionen)
    • Eine volle thermisch-mechanisch gekoppelte transiente Analyse, die den Temperaturverlauf und abgeleitete Eigenschaften wie die Mikrostruktur exakt bestimmt.
    • Wärmequellenmodell
    • Hohe Detailgenauigkeit basierend auf Mehrphasenmodellen

 

Ihre Prämisse:

Die genauesten Ergebnisse liefern  eine komplette thermisch-mechanisch gekoppelte transiente Analyse – aber ist dies Ihr Tagesgeschäft?

Oft reicht wahrscheinlich eine schnellere Methode aus – mit der Sie kurzfristig Rechenergebnisse erzielen, die bei Ihrer Entscheidungsfindung von einem Tag zum anderen helfen.

Verbesserte Solvertechnologie

Simufact Additive basiert auf der bewährten Marc-Solver-Technologie von MSC

  1. Führende Lösung für nichtlineare numerische Simulationen
  2. Deckt einen weiten Bereich von physikalischen Effekten ab
  3. Effiziente Matrix-Solver
  4. Parallelisierte, beschleunigte Rechnung durch Nutzung von Mehrkernprozessoren und SMP
  5. Weitere spezielle Entwicklungen für AM-Zwecke
  6. Skalierbar in Bezug auf Geschwindigkeit und Detaillevel
  7. Ermöglicht hoch aufgelöste Modelle in Bezug auf den Feststoffanteil
Gesamt Verzug in einer durch AM erstellten Halterung

Anwenderfreundlichkeit der Software

Branchenführende Benutzeroberfläche für die Prozesssimulation in der additiven Fertigung

Prozessbezogene Icons
Prozessbezogene Icons

Simufact Additive hat eine intuitive grafisches Benutzeroberfläche (GUI), die durch außergewöhnliche Anwenderfreundlichkeit begeistert. Das flexible GUI-Konzept ermöglicht maschinen- und anwendungsspezifische Dialoge, die sich am echten Arbeitsprozess orientieren. Mit den enthaltenen Vernetzungsmöglichkeiten können auch große und komplexe Strukturen beliebiger Form rasch und automatisch diskretisiert werden. Das GUI ist dafür ausgelegt, mit solchen Netzen, die leicht mehr als eine Million Elemente umfassen können, problemlos umzugehen.

Die branchenführende Benutzeroberfläche von Simufact Additive:

  • Anwenderfreundlich, intuitive Benutzung
  • Ergonomischer durch weniger Icons
  • Kontextsensitiv, Verwendung der rechten Maustaste
  • Anwendungs- und maschinenspezifische Dialoge
  • Unterstützt große, stark filigrane Modelle
  • GUI orientiert sich am realen AM-Arbeitsablauf

Hochrealistische Ergebnisse: Der Vergleich des optisch gemessenen und des berechneten Verzugs zeigt eine hohe Korrelation.

 

 

Automatisches Erzeugen von Stützstrukturen

Basierend auf CAD-Daten des Teiles kann Simufact Additive automatisch Stützstrukturen für den Fertigungsprozess erzeugen.

Vorteile:

  • Dieser Ansatz ist zeitsparend, da der ständige Wechsel zurück in die Software entfällt, die normalerweise die Stützstrukturen erzeugt:
    • Unterschiedliche Aufbaupositionen mit ihrer jeweiligen Anordnung der Stützstrukturen können in einem Programm simuliert werden
    • Prinzipstudien von Positionen und Eigenschaften der Stützstruktur sind möglich
    • Orientierung des Schichtaufbaus kann einfach optimiert werden

Partnerschaften mit Maschinenherstellern

Integration von Simulationssoftware und 3D-Druckmaschinen

Simufact schließt Partnerschaften mit Anbietern von 3D-Druckmaschinen und erarbeitet einen integrierten Ansatz, der die AM-Simulation mit anbieterspezifischen 3D-Druckern und Software für die Druckvorbereitung kombiniert. Ziel ist eine voll gekoppelte simulationsbasierte Optimierung, die eine Druckdatei für die beste Konfiguration liefert. Dieser Ansatz ist eine wichtige Komponente unserer “Auf-Anhieb-richtig”-Strategie.

 

Logo Renishaw

Renishaw plc, ein führender Hersteller von hochentwickelten Metall-AM-Systemen, arbeitet als erster 3D-Druckmaschinenhersteller gemeinsam mit Simufact an einem integrierten Ansatz. Das gemeinsame Ziel ist eine komplett simulationsbasierte Optimierung, die zu einer Druckdatei höchster Qualität führt. Zuerst werden die QuantAM-Druckvorbereitungssoftware von Renishaw mit der Prozesssimulationssoftware von Simufact gekoppelt und der Datenaustausch ermöglicht, dafür wird das offene API (Programmierschnittstelle) von QuantAM verwendet. Der nächste Schritt ist, basierend auf der Schichtaufbauinformation automatisch eine Simulation aufzusetzen und im Gegenzug die Simulationsergebnisse in der Druckvorbereitungssoftware QuantAM von Renishaw darzustellen.

Simulation der Mikrostruktur

Simulation der Mikrostruktur hilft, das mechanische Verhalten eines Produktes vorherzusagen

  1. Rückschlüsse auf die Haltbarkeit und Lebensdauer des Teiles ziehen
  2. Einfluss auf die Materialeigenschaften des fertigen Teiles erkennen

Um Metallteile aus additiver Fertigung effizient einsetzen zu können, muss das mechanische Verhalten des Teiles unter verschiedenen Belastungen vorhergesagt werden. Das Verhalten hängt stark von den inhärent inhomogenen lokalen Eigenschaften des Basismaterials ab. Um die lokalen Materialeigenschaften exakt vorhersagen und steuern zu können, ist eine genaue Kenntnis der zugrundeliegenden Mikrostruktur mit robuster Integration in Finite-Elemente-Software erforderlich.

MRL-logo

Zur Vorhersage der Mikrostrukturen baut Simufact weitere Funktionalitäten in Simufact Additive ein, für die transiente Simulation mit angekoppelter Mikrostruktur. Simufact arbeitet mit Materials Resources LLC (MRL) zusammen, einem Vorreiter in der Materialinformatik. Diese Zusammenarbeit eröffnet Konstrukteuren und Herstellern die positionsabhängigen Mikrostruktureffekte, mittels eines integrierten rechnergestützten mikrostrukturkundigen  Antwortlabors (ICMRL), welches von MRL entwickelt wurde und zum Kalibrieren und Validieren von Simufact Additive verwendet wird. Es wird eine ständig wachsende Datenbank für Verarbeitung, Mikrostruktur und Eigenschaften von additiv hergestellten Metallen eingebaut. Dadurch erhalten die Simufact-Kunden ein mikrostrukturkundiges Modellierungswerkzeug, das von der Pulververarbeitung bis zur mechanischen Leistungfähigkeit des fertigen Teils reicht.

Case Study

Simufact Erfolgsgeschichte - Fallstudie

Simufact Case Study - Simufact Engineering Renishaw and the GreenTeam

 

Herausforderung

  - Risse an der Schnittstelle zwischen dem Teil/Bodenplatte und dem Teil/Stützstrukturen

  - Unerwünschte Verzüge

Lösung

  - Simulation als Tool zur Fehleranalyse

  - Verzugsoptimierung durch das Hinzuügen von Einlagen und neuen Stützstrukturen 

(Artikel in Englisch)

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