{"id":20570,"date":"2021-04-22T07:50:04","date_gmt":"2021-04-22T14:50:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.autodesk.com\/products\/fusion-360\/blog\/?p=20570"},"modified":"2022-08-12T07:44:31","modified_gmt":"2022-08-12T14:44:31","slug":"unlocking-better-additive-manufacturing-outcomes-generative-design","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.autodesk.com\/products\/fusion-360\/blog\/de\/unlocking-better-additive-manufacturing-outcomes-generative-design\/","title":{"rendered":"Additive Fertigung und wie Sie damit bessere Ergebnisse im generativen Design erzielen"},"content":{"rendered":"\n
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Generatively designed color part from the HP MJF 580 3d printer at the Autodesk Technology Centre in Toronto.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Rechtzeitig zu den Feiertagen haben wir Ihnen ein verstecktes Geschenk mitgebracht: Als Teil des Dezember-2020-Updates<\/a> von Fusion 360 haben wir eine neue Methode zur Generierung von Ergebnissen aus der additiven Fertigung entwickelt. Intern nennen wir dieses Projekt Additive 2.0, und es ist Teil unserer Vorschau zu den experimentellen generativen Solver und Features. Diese neue Methode sollte die Formqualit\u00e4t und Druckbarkeit der Ergebnisse im Vergleich zu dem, was Sie bisher im generativen Design<\/a> gesehen haben, deutlich verbessern. Dies ist ein Geschenk, an alle, die sehns\u00fcchtig darauf gewartet haben, und mein Team und ich w\u00fcrden gerne alles \u201causpacken“, was wir mitgebracht haben.   <\/p>\n\n\n

Verwendung des neuen Additive 2.0-Algorithmus<\/h2>\n\n\n

Zun\u00e4chst einmal m\u00fcssen Sie in Ihren Benutzereinstellungen die Vorschau f\u00fcr experimentelle generative Solver und Features aktivieren.<\/p>\n\n\n\n

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Wenn die Vorschau aktiviert ist, m\u00fcssen Sie in den Studieneinstellungen die Option „Alternative Ergebnisse“ aktivieren. Von dort aus richten Sie Ihre Studie wie gewohnt ein. Aktivieren Sie die additive Fertigung<\/a> im Dialogfeld Fertigungsbedingungen, w\u00e4hlen Sie die gew\u00fcnschten Druckausrichtungen und \u00fcberlassen Sie den Rest unseren Solvern.<\/p>\n\n\n\n

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Sobald Sie sich in Explore befinden, generiert Additive 2.0 f\u00fcr jeden Satz von additiven Ergebnissen (wobei ein Satz gleich einem bestimmten Material und einer bestimmten Richtung ist) das zweite Ergebnis in jedem Satz. Kurzer Tipp: Der einfachste Weg, dies zu sehen, ist, zur Eigenschaftsansicht<\/em> zu wechseln, auf das additive Fertigungsverfahren zu isolieren und das Dropdown-Men\u00fc Sortieren nach<\/em> auf Material<\/em> zu setzen.<\/p>\n\n\n\n

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In welcher Hinsicht ist Additive 2.0 besser?<\/h2>\n\n\n

Unser anf\u00e4nglicher Ansatz zur Erzeugung additiver Ergebnisse lie\u00df in vielen Szenarien hinsichtlich der Formqualit\u00e4t zu w\u00fcnschen \u00fcbrig (viele von Ihnen haben uns das gesagt, und wir haben zugeh\u00f6rt!). Es war \u00fcblich, Ergebnisse mit ausgepr\u00e4gtem Treppenstufeneffekt und anderen Artefakten zu sehen, wenn wir versucht haben, \u00dcberhangsanforderungen zu erf\u00fcllen und vollst\u00e4ndig selbsttragend zu sein. Mit unserem neuen Ansatz gelingt es unseren Solvern viel besser, die Anforderungen an die Mindestdicke zu erf\u00fcllen, die Konstruktionsmasse auszugleichen und das St\u00fctzmaterial zu minimieren. Bei diesem neuen Ansatz wird die Formqualit\u00e4t nicht geopfert, um vollst\u00e4ndig selbsttragend zu sein.   <\/p>\n\n\n\n

Lassen Sie uns einige Beispiele betrachten, die zeigen, wie sich diese Verbesserungen auf die von uns erstellten Ergebnisse auswirken.<\/p>\n\n\n\n

Unser erstes Beispiel ist der unten gezeigte einfache, generative Aufbau (Lasten und Randbedingungen sind ausgeblendet). Wir beabsichtigen, dieses Teil in der in Abbildung 1 (unten) gezeigten Ausrichtung herzustellen, wobei das rote Hindernis durch die Bauplatte ersetzt wird.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 1 – Designraum f\u00fcr das Beispiel eines v-f\u00f6rmigen Zugstabs
<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Dieser Aufbau f\u00fchrt zu einem uneingeschr\u00e4nkten Ergebnis, wie in Abbildung 2 (unten) zu sehen, das aus verschiedenen Gr\u00fcnden schwierig zu fertigen ist. Erstens erfordert ein gro\u00dfer Bereich unter der Teilegeometrie St\u00fctzstrukturen (rot hervorgehobene Bereiche in der zweiten H\u00e4lfte der Abbildung). Au\u00dferdem sind die d\u00fcnnen Merkmale in der N\u00e4he der Mitte des Teils zerbrechlich und k\u00f6nnen beim Entfernen der St\u00fctzen brechen. Dieses Design kann zwar in additiver Fertigung hergestellt werden, ist aber noch lange nicht optimiert.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 2 – Uneingeschr\u00e4nktes Ergebnis und erforderlicher St\u00fctzbereich<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Wenn wir beginnen, Additive 2.0 Seite an Seite mit unseren bestehenden additiven Zwangsbedingungen (Additive 1.0) zu betrachten, werden die Unterschiede deutlich, wie in Abbildung 3 (unten) gezeigt. In beiden F\u00e4llen haben wir die additive Zwangsbedingung mit einem \u00dcberhangwinkel von 45 Grad und einer Mindestdicke von 3 mm konfiguriert.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 3 – Additives Ergebnis der Produktion (1.0) vs. Additives Ergebnis der experimentellen Vorschau (2.0)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

In beiden F\u00e4llen wird die Menge des ben\u00f6tigten St\u00fctzmaterials reduziert, aber nicht eliminiert. Allerdings ist das Additive-Ergebnis 1.0, bei dem das Material von der Bauplatte aus aufgebaut wird, um die gesamte Struktur zu st\u00fctzen, 50 % schwerer als das Ergebnis ohne Einschr\u00e4nkungen. Es weist treppenf\u00f6rmige Artefakte auf, die bei der urspr\u00fcnglichen additiven Fertigungsl\u00f6sung ein h\u00e4ufiges \u00c4rgernis waren. Additive 2.0 reduziert die Menge des ben\u00f6tigten St\u00fctzmaterials ebenfalls deutlich, aber tut dies mit subtileren \u00c4nderungen an der Geometrie und erh\u00f6ht die Masse bei diesem Modell nur um 11 %. Beide additiven Entw\u00fcrfe erf\u00fcllen die Mindestfeaturegr\u00f6\u00dfe von 3 mm, aber Additive 2.0 beh\u00e4lt eine Struktur bei, die viel n\u00e4her an der uneingeschr\u00e4nkten ist, und verschmilzt die zu d\u00fcnnen Gittertr\u00e4ger zu einer dickeren organischen Struktur. Die neuen Additive 2.0-Ergebnisse beseitigen auch einen Gro\u00dfteil der schlechten Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t im urspr\u00fcnglichen Ergebnis.<\/p>\n\n\n\n

Theoretisch k\u00f6nnen die neuen Additive 2.0-Bedingungen die unterst\u00fctzte Fl\u00e4che reduzieren und d\u00fcnne Balken eliminieren, bei einer nur minimalen Erh\u00f6hung der Gesamtteilmasse. Aber sind diese Designs tats\u00e4chlich besser herstellbar? Lassen Sie uns den Druckvorbereitungsprozess durchgehen, um das herauszufinden.<\/p>\n\n\n

Validierung des Druckprozesses<\/h2>\n\n

FFF-Beispiel<\/h3>\n\n\n

In Abbildung 4 (unten) werden die Ergebnisse f\u00fcr Additive 1.0 und Additive 2.0 neben dem urspr\u00fcnglichen, uneingeschr\u00e4nkten Ergebnis verglichen. Jedes dieser Ergebnisse wurde durch den generischen FFF-Workflow unter Verwendung des additiven Arbeitsbereichs von Autodesk Fusion 360 gef\u00fchrt. Die Modelle wurden mit Fusion 360 zerschnitten und nachbearbeitet, bevor sie auf einer Desktop-FFF-Maschine gedruckt wurden. Jedes Teil wurde mit denselben Druckeinstellungen, auf derselben Maschine und mit demselben PLA-Filament nachbearbeitet. Die in Abbildung 3 dargestellten Ergebnisse zeigen deutlich die Verbesserung zwischen Additive 2.0 und 1.0, mit einer signifikanten Reduzierung der Teilmasse um 41,3 %. Der Vorteil von Additive 2.0 im Vergleich zur Verwendung der uneingeschr\u00e4nkten Einschr\u00e4nkungen wird ebenfalls hervorgehoben, mit einer Reduzierung des ben\u00f6tigten St\u00fctzmaterials um 47,8 %.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 4 – FFF-Druck: Uneingeschr\u00e4nkt vs. Additive 1.0 vs. Additive 2.0
<\/figcaption><\/figure>\n\n\n

SLA-Beispiel<\/h3>\n\n\n

Abbildung 5 (unten) vergleicht die Ergebnisse f\u00fcr Additive 1.0 und Additive 2.0 mit dem urspr\u00fcnglichen unbeschr\u00e4nkten Ergebnis, das f\u00fcr den Druck in einem SLA-Prozess vorbereitet wurde. Jedes dieser Ergebnisse wurde durch den generischen SLA-Workflow mit Netfabb<\/a> gef\u00fchrt. \u00c4hnlich wie bei den obigen Ergebnissen ist in Abbildung 5 die Verbesserung von Additive 1.0 zu 2.0 deutlich zu erkennen. Sowohl die Teilmasse als auch das Tr\u00e4germaterial erforderten diesen Prozess ebenfalls.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 5 – SLA-Druck: Uneingeschr\u00e4nkt vs. Additive 1.0 vs. Additive 2.0<\/p>\n\n\n

SLM-Beispiel<\/h3>\n\n\n

Sehen wir uns mal ein anderes, realistischeres Beispiel an. Das Beispielproblem Motorrad-Dreifachklemme in den Schulungsunterlagen zum generativen Design f\u00fchrt durch die Konstruktion einer Strukturkomponente, die die Gabelrohre mit dem Lenkervorbau eines Motorrads verbindet. In diesem Beispiel soll die Komponente additiv aus Aluminium durch selektives Laserschmelzen (SLM) hergestellt werden.<\/p>\n\n\n\n

Bevor wir die generative Studie ausf\u00fchren, w\u00e4hlen wir die Baurichtung f\u00fcr das Bauteil. Die Bauh\u00f6he ist ein wichtiger Kostentreiber, daher haben wir die +X-Richtung vermieden. Aus Erfahrung wissen wir, dass wir die meisten der gro\u00dfen L\u00f6cher w\u00e4hrend des Druckens und dann nach der Bearbeitung mit Material f\u00fcllen m\u00fcssen, um die erforderliche Toleranz zu erhalten. Sobald die L\u00f6cher gef\u00fcllt sind, f\u00fchrt die +Y-Ausrichtung zu einer schnellen \u00c4nderung der Querschnittsfl\u00e4che an der Oberseite des Teils, was zu einer schnellen Abk\u00fchlung einer gro\u00dfen Fl\u00e4che f\u00fchrt und Probleme bei der Herstellung verursachen kann. Daher haben wir die +Y-Ausrichtung verworfen und uns f\u00fcr die +Z-Baurichtung entschieden.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 6 – Vergleich der Baurichtungen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Wir hatten eine minimale Feature-Gr\u00f6\u00dfe von 6,35 mm gew\u00e4hlt, um sicherzustellen, dass die produzierten Balken gro\u00df genug sind, um den Kr\u00e4ften beim Entfernen der St\u00fctzen standzuhalten. Der Auskragungswinkel wurde auf 45\u00b0 gesetzt, was mit den Parametern des SLM-Prozesses \u00fcbereinstimmt. Das Ergebnis von Additive 2.0 ist in der Abbildung unten zu sehen.<\/p>\n\n\n\n

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Normalerweise w\u00fcrden wir an diesem Punkt wahrscheinlich Designoptimierungen an der organischen Form vornehmen und die Designleistung validieren. F\u00fcr den heutigen Tag \u00fcberspringen wir diese Schritte und gehen direkt in den Fertigungsarbeitsbereich, um es f\u00fcr den Druck vorzubereiten.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr die Herstellung des Designs wird ein Renishaw AM250 verwendet, f\u00fcr den die Erweiterung Additive Build Fusion erforderlich ist. Zuerst m\u00fcssen wir die gro\u00dfen L\u00f6cher mit Material f\u00fcllen, damit wir sie sp\u00e4ter mit Toleranz bearbeiten k\u00f6nnen. Dies geschieht im Arbeitsbereich „Herstellen“ durch Erstellen eines Fertigungsmodells, in dem wir die L\u00f6cher durch Dr\u00fccken\/Ziehen auf einen kleineren Durchmesser bringen.<\/p>\n\n\n\n

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Nun erstellen wir ein neues Setup, wobei wir die Renishaw-Maschine und unsere modifizierte Geometrie ausw\u00e4hlen. Nach ein wenig Arbeit mit dem Move-Befehl<\/em> ist unser Teil auf der Bauplattform positioniert.<\/p>\n\n\n\n

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Jetzt werden wir den Befehl Volume Support<\/em> verwenden, um St\u00fctzmaterial zu erzeugen.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

An diesem Punkt sind wir bereit, den Druck zu simulieren, dann den G-Code zu generieren und ihn an die Maschine zu senden.<\/p>\n\n\n\n

Abbildung 7 (unten) vergleicht das Additive 2.0-Design mit den unbegrenzten und bestehenden L\u00f6sungen f\u00fcr die additive Fertigung, und wir sehen einen \u00e4hnlichen Trend wie im vorherigen Beispiel. Die Ergebnisse von Additive 1.0 sind schwerer, ben\u00f6tigen genauso viel Unterst\u00fctzung wie das uneingeschr\u00e4nkte Teil und haben Probleme mit der Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t. Additive 2.0 verbessert die Formqualit\u00e4t, reduziert das ben\u00f6tigte St\u00fctzmaterial und bringt die Masse des Teils wieder fast auf das gleiche Niveau wie das uneingeschr\u00e4nkte Ergebnis.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 7 – SLM-Druck: Uneingeschr\u00e4nkt vs. Additive 1.0 vs. Additive 2.0
<\/figcaption><\/figure>\n\n\n

Probieren Sie Additive 2.0 selbst aus<\/h2>\n\n\n

Wir hoffen, dass Sie von diesen Verbesserungen in der additiven Fertigung genauso begeistert sind, wie wir es waren, als wir sie dem Produkt hinzugef\u00fcgt haben. W\u00e4hrend die Bilder in diesem Blog eine tolle Geschichte erz\u00e4hlen, wollten wir Ihnen die Modelle zur Verf\u00fcgung stellen, die wir zur Demonstration der Verbesserungen verwendet haben, damit Sie sich selbst ein Bild davon machen k\u00f6nnen. Diese Modelle sind bereit, ausgef\u00fchrt zu werden. \u00d6ffnen Sie sie und generieren Sie die verf\u00fcgbaren Studien selbst.  <\/p>\n\n\n\n

Additive 2.0 V-f\u00f6rmiges Zugstangen-Setup<\/a><\/p>\n\n\n\n

Additive 2.0 Motorrad-Dreifachklemmen-Setup<\/a><\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie irgendwelche Fragen oder Kommentare zu unseren neuen additiven Fertigungsbedingungen haben, kontaktieren Sie uns bitte unter <\/em>generativedesignhelp@autodesk.com<\/em><\/a>. Au\u00dferdem m\u00f6chte ich mich bei einem gro\u00dfartigen Expertenteam bedanken, das diese L\u00f6sung entwickelt und validiert hat, sowie bei <\/em>Ben Weiss<\/em><\/a>, <\/em>Adam Day<\/em><\/a>, <\/em>Matt Oosthuizen<\/em><\/a> und <\/em>Divy Kishor Tiwary<\/em><\/a>, die mir beim Verfassen dieses Blogbeitrags geholfen haben. Ich w\u00fcnsche Ihnen allen ein frohes Fest und ein gutes neues Jahr!<\/em><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Lernen Sie die additive Fertigung und ihre Feinheiten kennen und wie Sie mit CAM ein additives Fertigungsverfahren f\u00fcr ein generatives Design automatisieren k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"author":1528,"featured_media":16260,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[340],"tags":[],"coauthors":[],"class_list":["post-20570","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-mechanical-engineering-de","dhig-theme--light"],"acf":[],"yoast_head":"\nAdditive Fertigung und wie Sie damit bessere Ergebnisse im generativen Design erzielen Fusion Blog<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Lernen Sie die additive Fertigung und ihre Feinheiten kennen und wie Sie mit CAM ein additives Fertigungsverfahren f\u00fcr ein generatives Design automatisieren k\u00f6nnen.\" \/>\n<meta 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He has been a member of the Fusion 360 Product Management team for 4 years and is currently focused on Generative Design and Machine Learning. He also has previous experience as a Technical Account Manager in Autodesk\u2019s Manufacturing Named Accounts program, where he was working with customers to help them identify and solve business challenges with Autodesk solutions. Mike has spent nearly 14 years in the CAD and CAE industry, starting his career at Algor, Inc. in 2006, eventually being acquired by Autodesk in 2009. Mike holds a BS in Mechanical Engineering from the Pennsylvania State University and a Masters in Mechanical Engineering from the University of Pittsburgh. 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