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CONCEPT Laser GmbH

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Partnerschaft von Concept Laser und RSC Engineering für die „generative Konstruktion“

Concept Laser und die RSC Engineering GmbH (Köln) geben eine strategische Partnerschaft für das Konstruieren lasergeschmolzener Bauteile bekannt. Frank Herzog, geschäftsführender Gesellschafter von Concept Laser: „Wir freuen uns unseren Anwendern, mit RSC Engineering und Tim Richter ein Konstruktionsbüro als Entwicklungspartner anbieten zu können, welches das LaserCUSING bei komplexen Bauteilen in verfahrensgerechte Bauteilkonstruktionen umsetzen kann. Referenzen und Expertise von RSC Engineering bieten zukünftig eine ausgezeichnete Basis, um die Stärken des LaserCUSING auszuschöpfen.“

Die Partnerschaft mit einem hoch spezialisierten Konstruktionsbüro folgt einem aktuellen Markttrend: Waren bislang generative Konstruktionen gefragt, die Bauteile auf der Basis von Guss- oder Fräsverfahren ersetzen, so erkennen Designer und Konstrukteure zunehmend, dass die generative Produktion völlig neue Konstruktionsansätze ermöglicht. Das „LaserCUSING-gerechte“ Konstruieren findet seinen Niederschlag in bionischen oder Leichtbau-Ansätzen, bei denen Bauteile entstehen, die optimierte Geometrien aufweisen und in Kategorein wie Funktion oder Belastbarkeit neue Potenziale eröffnen. RSC Engineering gehört dabei zu den Pionieren in der Konstruktion, die die Stärken des Laserschmelzens von Metallen bereits in der Bauteilentwicklung einbinden können.

Pluspunkte durch LaserCUSING-gerechtes Konstruieren
Ein verfahrensgerechtes Konstruieren bedeutet, den klassischen Ansatz der Substitution eines gefrästen oder gegossenen Bauteils zu verlassen. In der „generativen Konstruktion“ kann das LaserCUSING seine Vorzüge ausspielen: Optimiertes Design, bessere Leistungscharakteristik und erhöhte Wertschöpfung. Die Gründe, so Tim Richter, sind vielfältig: „Möglich sind nun Zusatzfunktionen, wie das Kühlen, die Fertigung von beweglichen Bauteilen in einem Schuss ohne Montagen oder Leichtbaustrukturen, die bei geringerem Gewicht hohen Belastungen standhalten. Auch hybride Fertigungslösungen (Kombination aus konventionellen Verfahren und LaserCUSING) können das Beste aus beiden Welten verbinden. Es geht darum, die neuen Möglichkeiten zu verstehen und gezielt einzusetzen Generative Konstruktion überwindet die Substitution und führt zu komplett neuen Lösungen.“

Spektrum generativer Konstruktion
Generell liegen die konstruktiven Aufgaben von RSC Engineering in den Feldern Rapid Prototyping, Rapid Tooling und Rapid Manufacturing. Die Referenzteile umfassen Lösungen im Leichtbau und in der  Funktionsintegration. „Leichtbau ergibt sich oft aus Strukturen von Bauteilen, die mit klassischen Verfahren so nicht hergestellt werden können“, so Tim Richter, „während Funktionsintegrationen ein Bauteil qualitativ aufwerten.“ Hinter diesen Ansätzen verbergen sich eine Reihe von Strategien, die RSC Engineering je nach Bauteilanforderung auslotet: Reduzierung oder Vermeidung von Stützgeometrien, Integration von Kühlkanälen, Elastizitäten oder erhöhte Steifigkeiten durch integrierte Gitterstrukturen. Tim Richter: „Was das Teil am Ende leisten soll, berücksichtigen wir bereits zu Beginn der Konstruktion. Ein wichtiges Stichwort ist das „virtuelle Prototyping“. Vom virtuellen Prototyp bis zum tatsächlichen Produkt ist es dank LaserCUSING nun kein großer Schritt mehr. Wir können den Entwicklungsprozess daher häufig deutlich verkürzen.“

Abgassonde mit cleverer Funktionsintegration
Die Möglichkeiten, eine generative Konstruktion intelligent umzusetzen, zeigt das nachfolgende Beispiel von RSC Engineering an Hand einer Abgassonde. Die Abgassonde wird eingesetzt um die Zusammensetzung von Triebwerksabgasen in einer Versuchsanlage zu bestimmen. Das Abgas ist bis zu 2100°C heiß und steht unter hohem Druck. Deshalb verfügt die Abgassonde neben den sechs Rohrleitungen zum Sammeln des Abgases auch über Kühlkanäle durch welche Kühlwasser strömt. Konventionell werden solche Abgassonden aufwendig als Schweißkonstruktionen hergestellt. Die Abgassonde der RSC Engineering GmbH wurde hingegen inklusive aller strömungstechnisch optimierten Kanäle in einem Arbeitsgang durch LaserCUSING hergestellt. „In einem intelligent aufgebauten, generativen Bauteil sind derart effektive Funktionen sehr kompakt integrierbar“, so Tim Richter. „Der Clou lag aber auch auf der Kostenseite. In der Nachkalkulation der Abgassonde erreichten wir eine Reduktion der Fertigungskosten von annähernd 60 %. Das zeigt, welche hohen Potenziale auf der Kostenseite liegen können.“

Projektphasen des LaserCUSING-Designs
Die Herangehensweise an die generative Konstruktion folgt einer abgestimmten Analyse und Bauteilauslegung durch RSC Engineering. In der ersten Projektphase, wird das Potenzial des Bauteils strukturiert untersucht. Was soll es leisten? Was waren die Vor- oder Nachteile bisheriger Lösungen? Gibt es besondere Ziele, wie Kostenreduzierung oder Leichtbau? Neben diesen Kriterien werden die möglichen Potenziale des LaserCUSING-Verfahrens gestellt. Im zweiten Schritt folgt eine genaue Spezifikation, bei der ein verbindliches Lastenheft, der Zeithorizont und die Losgrößen festgehalten werden. Die dritte Projektphase ist die eigentliche Konstruktion. Tim Richter: „Die Schlagworte lauten: Design oder Re-Design und Simulation.“ Dazu werden alternative Geometrien, im sogenannten „virtuellen Prototyping“ bewertet und verglichen. Anschließend werden die physikalischen Funktionen mittels DMU (Digital Mock-Up), FEM (Mechanische / Thermische Simulation) und CFD (Thermische Simulation) verschiedenen Simulationsstufen unterzogen. Die Schlussfolgerungen werden zusätzlich auf Auswirkungen in der Fertigung abgeglichen. Im letzten Schritt wird die Umsetzung in der Fertigung als QS-Maßnahme analysiert.




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