Additives Design muss noch in den Köpfen und Firmenstrukturen ankommen

Altair

Die Altair Engineering GmbH entwickelt Software, die Konstrukteure mithilfe von numerischen Methoden und künstlicher Intelligenz zum optimalen Design für additiv gefertigte Bauteile führt.

Im Interview erklärt Geschäftsführer Dr. Pietro Cervellera, wo aus seiner Sicht die größten Vorteile und Schwachstellen in der additiven Fertigung liegen.

Können Sie uns Altair kurz vorstellen?
Dr. Pietro Cervellera:
Gern. Altair ist seit über 30 Jahren im Bereich der numerischen Simulation aktiv. Heute haben wir rund 2.600 Mitarbeiter in 22 Ländern. Unsere Expertise besteht darin, dass der Gestaltungs- und Konstruktionsprozess durch unsere Software direkt mit numerischen Methoden einhergeht. Konstrukteure können so bereits in der Design- und Planungsphase erproben, ob das künftige Bauteil die Anforderungen erfüllt und es mithilfe der Simulation iterativ optimieren. Diesen Prozess unterstützt unsere Software durch Methoden der künstlichen Intelligenz. Der Computer leitet Konstrukteure dabei unter Berücksichtigung von teils hunderten verschiedenen Lastfällen zum optimalen Design. So leicht wie möglich, so stabil wie nötig und mit minimalem Materialeinsatz. Wir sprechen von „simulation driven innovation“.

Welchen Teil der Wertschöpfungskette decken Sie im Additive Manufacturing ab?
Cervellera:
Im Additive Manufacturing ist die Konstruktion der zentrale Part. Dank der Schichtbauweise lassen sich nun komplexeste Geometrien realisieren – Gitterstrukturen, bionische Designs, Integration von Leitungen in Bauteile – und vieles mehr. Doch die Komplexität ist so hoch, dass Konstrukteure die optimale Performance kaum intuitiv entwickeln können. Hier setzen wir an. Unsere Software unterstützt sie dabei, die Designfreiheit zu nutzen. Additive Fertigung zahlt sich in den meisten Fällen nur dann aus, wenn diese Freiheiten genutzt werden. Der Mehrwert liegt in der Konstruktion. Doch wer sagt mir, wo ich eine stabilisierende Gitterstruktur, eine zusätzliche Strebe oder dickere Wand brauche - und wo nicht? Im simulationsgestützten Designprozess finde ich diese Antworten.

Was sind aus Ihrer Sicht die wichtigsten Argumente für die Additive Fertigung?
Cervellera:
In additiven Verfahren lassen sich Bauteile mit minimiertem Gewicht und Materialeinsatz realisieren, die höhere Lasten aufnehmen, verbesserte Eigenfrequenzen und Steifigkeiten aufweisen. Oft sinkt der Montage- und Wartungsaufwand, da sich bisherige Baugruppen in einem Stück fertigen lassen. In dem Kanäle oder Halterungen ins Bauteil verlegt werden, wird die Reinigung einfacher, sinkt der Bauraum oder wird in temperatursensiblen Prozessen konturnahes Kühlen oder Heizen möglich. Auch lässt sich eine Ersatzteilversorgung-on-demand realisieren und auch nach dem Produktionsstart können Komponenten jederzeit verbessert werden. Es besteht von den Kosten her außerdem kein Unterschied, ob Sie ein hoch komplexes bionisches Bauteil oder einen simplen Entwurf ausdrucken. Im Zweifel ist sogar der komplexe Entwurf günstiger, weil Material eingespart wird. Und das sind längst nicht alle Vorteile.

Welchen Beitrag kann/muss Software leisten, um das volle Potential des Additive Manufacturing zu heben?
Cervellera:
Wie gesagt, stößt intuitive Konstruktion auf Basis etablierter Regelwerke hier an Grenzen. Die Bauteile werden schlicht zu komplex. Unsere Verfahren suchen numerisch das optimale Design und spielen dabei binnen Sekunden eine enorme Fülle an Möglichkeiten durch. Die Verfahren sind im Automobilbau und in der Luft- und Raumfahrt Stand der Technik. Und im Maschinenbau fassen sie aufgrund des steigenden Wettbewerbsdrucks mittlerweile immer besser Fuß. Das liegt auch daran, dass die Bedienung unserer Software keine besondere numerische Expertise erfordert. Software hat also die Aufgabe, Entwicklern die Komplexität abzunehmen – und sie dabei durch einen iterativen Optimierungsprozess zu führen. Dazu zählt übrigens auch die Optimierung der Stützstrukturen für den Fertigungsprozess.

Wo sehen Sie in Ihrem Bereich der Prozesskette Optimierungspotentiale?
Cervellera:
Es bedarf vor allem eines grundsätzlichen Umdenkens. Additive Manufacturing ist nur vordergründig eine Fertigungsrevolution. Tatsächlich beginnt diese Revolution in der Entwicklungsmethodik. Additives Design muss in den Köpfen der Konstrukteure und auch in den traditionellen Firmenstrukturen ankommen. Die Technologien auf der Soft- und Hardwareseite sind da. Jetzt müssen wir als Menschen lernen, sie optimal zu nutzen.

Wie lässt sich mit Blick auf Industrie 4.0 ein durchgängiges Datenhandling von Entwurf, Simulation und Konstruktion bis hin zum Fertigungsprozess, Nachbearbeitung und Qualitätssicherung gewährleisten?
Cervellera:
Wir sind im Gespräch mit den Maschinenherstellern, um Schnittstellen abzustimmen. Es wird entscheidend sein, im Sinne der Anwender entlang der Prozesskette volle Kompatibilität zwischen unterschiedlichen Softwareprodukten und Anlagen herzustellen. Wir als Softwarefirma sind nicht in der Rolle, Schnittstellenstandards vorzugeben. Das ist eine Aufgabe der Maschinenhersteller. Wir werden unsere Produkte dann umgehend daran anpassen. Das ist nicht sonderlich kompliziert.

Mit welchen Zielen und Interessen haben Sie sich der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing angeschlossen?
Cervellera:
Additive Manufacturing ist die Fertigungstechnologie, von der wir immer geträumt haben. Designvorschläge lassen sich sofort umsetzen. Da findet eine Symbiose statt, die sich am besten im Zusammenspiel mit allen Akteuren aus der Wertschöpfungskette gestalten kann. Wir wollen unsere Expertise einbringen und die Perspektiven der Anwender und Maschinenbauer kennenlernen. Dafür bietet die Arbeitsgemeinschaft eine ideale Plattform.

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