Gewichtseinsparung im Maschinenbau dank Topologieoptimierung

Konstruieren nach dem Vorbild der Natur

Was die Natur im Laufe der Evolution geschaffen hat, hat auch in der Mechanik Gültigkeit: Der gewünschte Idealzustand wird mit Schaffung eines Optimums aus hoher Festigkeit, geringem Gewicht und maximaler Funktionalität erreicht. Nicht umsonst ist der moderne Weg BIOlogie mit TechNIK zu verknüpfen so erfolgreich, populär und faszinierend zugleich. Konstruktionen, die exakt auf die Anforderungen und auftretenden Belastungen ausgelegt sind, erscheinen im Vergleich mit konventionell entwickelten Bauteilen oft federleicht.

Um Bauteile dieser Art umzusetzen, gehören neben einer Menge Know-how auch die Beherrschung spezieller Konstruktionssoftware zum Handwerkszeug. Beides ist bei VMR vorhanden und wir haben auch schon einige Bauteile damit umgesetzt. Für die Anwendung an einer Werkzeugmachine wurde eine Zuführeinheit für Kühlschmiermittel optimiert.

Die ursprünglich fast 2 Kilogramm schwere Vorrichtung wurde direkt am Spindelschlitten montiert. An dieser Stelle kam dann das Additiv-Team von VMR ins Spiel. VMR nahm sich der Sache an und entwickelte zunächst in Eigenregie eine komplett neue Zuführeinheit. Dabei wurden sämtliche Fixpunkte und Funktionsbereiche direkt von der konventionellen Einheit übernommen. Eine Berechnung der Auslegung bestätigte oder verschlankte die vorhandenen Materialstärken entsprechend. Stück für Stück der Einheit wurden unter die Lupe genommen und ebenfalls neu berechnet. Das Ergebnis kann sich sehen lassen und ist mehr als respektabel. Nach additivem Aufbau der Neukonstruktion konnten gegenüber dem Vorgänger mehr als 1,3 Kilogramm Gewicht eingespart werden.

Das neue Leichtgewicht mit nur noch 330 Gramm liegt außerdem kostenseitig deutlich unter den Kosten des Zerspanungsteils.Das Beispiel zeigt, wie man ein Bauteil durch konsequente Auslegung und additive Fertigung erfolgreich in die Praxis umsetzen kann.

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