Cognitive Design optimiert das Design und stellt Herstellbarkeit von komplexen Teilen sicher
Ingenieure suchen nach zuverlässigen Lösungen, um ihre Konstruktionen zu optimieren und sicherzustellen, dass sie unabhängig von ihrer Komplexität auf die beste Art und Weise hergestellt werden können. Die meisten dieser Lösungen sind jedoch oft mit einem langen Hin und Her zwischen den Teams für Konstruktion, Simulation, Fertigung und Analyse verbunden, wodurch sich die Zeit und die Kosten verlängern.
Um dieses Problem zu lösen, hat das Unternehmen Cognitive Design Systems eine neue Software auf den Markt gebracht: Sie heißt Cognitive Design und soll den Designprozess für Teile mit hoher Wertschöpfung verbessern. Mit einem einzigen Tool können CAD-Ingenieure Designs optimieren, die allen Anforderungen des Endbenutzers gerecht werden, durch optimierte Geometrien die beste Leistung erzielen und vor allem die Herstellbarkeit ihres Designs sicherstellen.
Ein optimiertes Werkstück dank TPMS-Füllung
Herausforderungen beim Design in der additiven Fertigung
Die additive Fertigung hat eine völlig neue geometrische Freiheit eröffnet, da sie die Beschränkungen herkömmlicher Fertigungsverfahren überwindet. So ist es beispielsweise möglich, architektonische Materialien wie Gitterstrukturen zu verwenden oder organische Strukturen herzustellen, die durch topologische Optimierung oder Biomimetik inspiriert sind, wie die Porosität eines Knochenkörpers. Herkömmliche Designwerkzeuge sind jedoch nur begrenzt in der Lage, diese neuen Designfreiheiten zu unterstützen und Daten aus Simulationen oder Machbarkeitsanalysen einfach zu integrieren.
Die meisten Konstruktionsingenieure verfügen über umfassende Kenntnisse der konventionellen Fertigungsverfahren und der damit verbundenen Geschäftsregeln. Da die additive Fertigung eine neue Technologie ist, erfordert sie eine neue Denkweise in Bezug auf die Konstruktion und die Berücksichtigung neuer Herangehensweisen für die Herstellbarkeit. Die Fähigkeit, Ingenieure in diesen neuen Praktiken zu schulen, wird zunehmend als eine der wichtigsten Komponenten für die Einführung des 3D-Drucks genannt, insbesondere in großen Unternehmen.
Einer der Vorteile der additiven Fertigung ist, dass verschiedene Designs durch Iterationen getestet werden können, die weniger kostspielig sind als beispielsweise beim Spritzguss. Die Optimierung des Designs ist jedoch kein Schritt ohne Hindernisse. Wer das Design eines Teils ändert, muss Tests und Analysen durchführen. Außerdem gibt es keine Garantie dafür, dass das neu erdachte Design problemlos in 3D gedruckt werden kann. Es müssen also mehr Tests durchgeführt werden, wodurch sich die Fristen verlängern und zusätzliche Ressourcen mobilisiert werden. Hinzu kommt, dass diese Optimierung des Designs und seine Herstellbarkeit nicht in derselben Software bewertet werden, was zu Abschottungen im Prozess und damit zu potentiellen Komplikationen führt.
CAD-Ingenieure sehen sich dann mit mehreren Daten und zahlreichen Anpassungen konfrontiert, die sie meist manuell vornehmen müssen. Sie stehen vor zusätzlichen Herausforderungen und müssen ein Projekt mit vielen Facetten managen. Dies gilt umso mehr, wenn die Geometrie des Bauteils komplex ist. Der gesamte Konstruktions- und Herstellungsprozess verlängert sich und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern steigt erheblich.
Die wichtigsten Vorteile von Cognitive Design
Angesichts all dieser Einschränkungen hat das Unternehmen Cognitive Design Systems eine neue Softwarelösung entwickelt, um die Optimierung des Designs zu vereinfachen und die Herstellbarkeit jedes beliebigen Teils zu gewährleisten. Diese Software basiert auf einer innovativen, intern entwickelten Geometrie-Engine, die der Optimierung eine neue Dimension verleiht, sowohl in Bezug auf die Leistungsfähigkeit als auch auf die einfache Implementierung, und gleichzeitig eine unübertroffene Robustheit gewährleistet.
Eine der ersten Schlüsselfunktionen der Software ist es, schnell maximale Leistung zu erzielen. Konkret kann der Benutzer alle möglichen geometrischen Optimierungen für das analysierte Design identifizieren und halbautomatisch implementieren, ohne jegliche klassische CAD-Beschränkungen. Dies führt zu Optionen, um das Gewicht des Teils zu reduzieren, indem man mit der Füllung spielt oder Gitterstrukturen oder Rippen einbaut. Diese geometrischen Änderungen können durch Eingabedaten aus der Simulationssoftware des Benutzers im Rahmen eines Simulation-Driven Design-Flusses diktiert werden. Dadurch gewährleistet Cognitive Design die Interoperabilität mit der bestehenden digitalen Kette und eine optimierte Geometrie, die mit den zertifizierten Lösungen der Umgebung des Ingenieurs übereinstimmt. Über die allgemein für die Leistungssuche verwendete topologische Optimierung hinaus werden erweiterte Fähigkeiten wie variable Dickenänderung oder adaptive Füllung dazu beitragen, eine optimale Geometrie zu erreichen. Auf der Grundlage von Simulationsergebnissen sorgt Cognitive Design so dafür, dass die Leistung des Teils gesteigert wird, ohne das Risiko kontraproduktiver Änderungen wie übermäßiges Entfernen von Material, das die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen würde.
Optimierungsprozess durch einen simulationsgesteuerten Designansatz.
Cognitive Design ermöglicht auch die Erstellung von Designs, die in 3D gedruckt werden können, und stellt die Verbindung zu den Produktionsteams her. Tatsächlich ist die Software in der Lage, Herstellungsfehler bereits zu Beginn des Designzyklus mithilfe von Werkzeugen zur Analyse der Herstellbarkeit zu identifizieren. Sie bietet über verschiedene Strategien präzise Anpassungen der Teilegeometrie, der Rippendicke, der Wärmekonzentration oder auch der Parameter, um z. B. überschüssiges Pulver zu entfernen. Die Software ist nicht nur in der Lage, dem Benutzer all diese Informationen zu geben und damit den Designprozess durch die Verringerung der Anzahl der Iterationen zu rationalisieren, sondern auch, automatisch die geometrischen Änderungen vorzunehmen, die zur Verbesserung der Machbarkeit erforderlich sind. Diese Methodik des Manufacturing-driven Designs ist unerlässlich, um den Entwicklungszyklus zu verkürzen und die Herstellbarkeit eines Teils sicherzustellen, egal wie komplex es ist.
Geometrischer Änderungsprozess auf der Grundlage einer Machbarkeitsanalyse mit der Software Cognitive Design.
Schließlich beschleunigt die Software das Advanced Engineering und die Entwicklung innovativer Produkte, indem sie vollständig angepasste Arbeitsabläufe erstellt. Die Lösung umfasst auch vorgefertigte Optimierungsabläufe, deren Komponenten vom Benutzer vollständig verändert werden können. Dank des parametrischen Designs ist es einfacher, mehr Iterationen durchzuführen und optimierte und zuverlässige Designs zu erhalten. Leistungsorientierte Ingenieure sind nun in der Lage, schnell mehrere Versionen ihres Designs zu erstellen, um die beste Iteration zu ermitteln, und anschließend ihren Arbeitsablauf für ein neues Teil wiederzuverwenden, wodurch die Wiederverwendung einer bewährten Designstrategie mit neuer Leichtigkeit möglich wird.
Überblick über die Benutzeroberfläche von Cognitive Design: Der Leichtbau-Workflow.
Cognitive Design ist also eine umfassende Software, die es ermöglicht, optimierte Entwürfe zu erstellen, unabhängig von ihrer geometrischen Komplexität. Es ist eine Lösung, die auch die Herstellbarkeit dieser Entwürfe garantiert, ohne zeitraubende Schritte oder andere Tools zu durchlaufen. Anlässlich der Einführung von Cognitive Design können Sie die Software 60 Tage lang kostenlos testen. Erfahren Sie HIER mehr dazu.
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*Bildnachweise: Cognitive Design Systems
