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massivUMFORMUNG März 2017

AUS DER PRAXIS Bild 1: Gegenüberstellung zweier Luft balgträger mit Materialkennwerten links: GJS 600 8,5 kg; rechts: AluXtreme® 3,7 kg Bild 2: Leichtbaukurve (KostenMasseDiagramm) Dichte: p = 7,2 kg/dm3 Streckgrenze: Re = 370 MPa Zugfestigkeit: Rm = 600 MPa E-Modul: EGJS = 174 GPa Bruchdehnung: AGJS = 3 % Dichte: p = 2,71 kg/dm3 Dehngrenze: RP0,2 = 380 MPa Zugfestigkeit: Rm = 420 MPa E-Modul: EAlu = 72 GPa Bruchdehnung: AAlu = 6 – 12 % Anhand des mit dem Aluminium Award aus ge zeich neten Luft balg trä gers 2 soll der Pro zess des holis tischen (ganzheitlichen) An satzes der vir tu el len Pro dukt ent wick lung er läu tert wer den. Hier bei sind drei Ar ten von Leicht bau mitein ander kom bi niert worden: • konstruktiver Leichtbau • stoffl icher Leichtbau – durch Ersetzen des Eisen gus ses durch eine Alu mi nium knetlegierung • fertigungstechnischer Leichtbau – durch Sub sti tu tion des bis he ri gen Gießprozesses durch einen Schmie de pro zess Der konstruktive Leichtbau wird dabei wie folgt umgesetzt: Zu nächst wird aus der ur sprüng lichen Geo me trie des Luftbalg trä gers ein Bau raum mo del er stellt, wel ches mit den maxi ma len sta tischen Be triebs las ten beauf schlagt wird. Hier zu wer den mit Hilfe der Soft ware Solid Thinking In spire so genann te Design spa ces und NonDesign spa ces de finiert und das ent spre chen de Last kol lek tiv da rauf an gebracht. Unter Design spa ces ver steht man Vo lu mi na, wel che durch die Soft wa re op ti miert wer den kön nen, wäh rend NonDesign spaces Vo lu mina be schrei ben, wel che nicht ver än dert wer den kön nen, bei spiels wei se Auf lage flächen und An bindungs 600 AluXtrem® punkte. Die Soft ware er mit telt die op ti mal an die Lastvor gaben an ge passte Geo me trie. Die Er geb nis geo me trie hat in die sem Fall ein mini ma les Eigen ge wicht bei maxi ma ler Stei fig keit. Das Aus gabe ergeb nis muss an schlie ßend nochmals über ar bei tet wer den, da es in aller Re gel in die ser Form nur durch ge ne ra tive Fer ti gungs ver fah ren direkt her ge stellt wer den kann. Ziel ist es je doch, den Luft balg träger in einem Mas siv um form pro zess zu fer ti gen, um AluXtreme®Werte zu erreichen. Daher fol gen noch schmie de tech nische An passungen, um die Her stel lung mit die sem Ver fah ren re ali sie ren zu kön nen. Hier bei kommt ein CADSys tem zum Ein satz, mit wel chem die Geo me trie, „in spi riert“ vom InspireErgeb nis, noch mals nach ge baut wird. Die se Geo me trie wird kon struktions be glei tend via FEM auf ihre To po lo gie hin über prüft, das heißt, es wer den linear elas tische Be rech nungen durch geführt, wel che ein fache Aus sa gen über Span nungs ver tei lung be ziehungs weise Ver schie bungen zu las sen, um das Design des ge schmie de ten Luft balg trä gers wei ter verfeinern zu können. Sobald ein Geometriestand erreicht ist, der die numerischen Tests be steht, be ginnt die Pro zess aus le gung der Schmie deGJS 50 massivUMFORMUNG | MÄRZ 2017


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