[INTERVIEW] Industrialisierung der additiven Fertigung mit neuen Hexagon Nexus-Workflows und DfAM-Tools

Hexagon AB, ein Spezialist für Industriesoftware, hat Nexus auf den Markt gebracht, eine gemeinsam mit Microsoft entwickelte Plattform für „die Zukunft der Fertigung“. Die digitale Plattform ermöglicht die Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren und Herstellern in Echtzeit über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts, vom Design und der Konstruktion bis hin zur Produktion und Qualität. Die von Nexus bereitgestellten Design for Additive Manufacturing (DfAM)-Funktionen werden insbesondere für die 3D-Druckindustrie von Interesse sein.

Hexagon, ein globaler Anbieter von IT-Lösungen mit einem Wert von 292,52 Milliarden US-Dollar, glaubt, dass die AM-Branche „ein Problem hat“, da die Datensilosierung und die eingeschränkte interne Zusammenarbeit „den Fortschritt erheblich behindern“. Dies ist laut Parth Joshi, Chief Product and Technology Officer der Manufacturing Intelligence-Abteilung von Hexagon, der Nexus als Ziel beschreibt, „innovative Köpfe aus verschiedenen Disziplinen zusammenzubringen und sie zu befähigen“, dieses Problem anzugehen.

Die 3D-Druckindustrie nahm an der jüngsten Nexus-Auftaktveranstaltung teil und fragte Mathieu Pérennou, Director Additive Manufacturing Solutions bei Hexagon Manufacturing Intelligence, wie Nexus für 3D-Druckanwendungen genutzt werden kann. „Dies ist unser Beitrag, um Menschen bei der Überwindung von Datensilos zu helfen“, sagte Pérennou. Nexus hilft Kunden, „AM früher und mit größerem Vertrauen in die Ergebnisse einzusetzen.“

Bei der Einführung betonte Stephen Graham, Executive Vice President und General Manager von Nexus, „Offenheit“ als Schlüssel für diese Plattform. „Wir bauen ein Ökosystem auf, in dem Sie Technologien von jedem Anbieter finden und verbinden können“, sagte Graham. „So ziemlich alles, was im Rahmen der diskreten Fertigung Daten generiert, kann an Nexus angeschlossen werden.“

Nexus umfasst drei Apps: eine Messberichts-App; eine cloudbasierte Bibliothek für Materialdaten; und eine Materialsimulations-App. Darüber hinaus bietet Nexus auch einen DfAM-Workflow an, der als erste „Lösung“ der Plattform gilt. Diese interaktive Online-Designplattform ermöglicht es Teams, gemeinsam 3D-gedruckte Teile zu entwickeln und sie für den Druck im Laser Powder Bed Fusion (PBF)-Verfahren vorzubereiten. „Unsere neue DfAM für PBF-Lösung auf Nexus bietet mehr Wert als eine einzelne Software, die isoliert verwendet wird“, behauptet Pérennou.

Nexus wird nicht auf diese drei Apps und die erste DfAM-„Lösung“ beschränkt sein, sondern wird in den kommenden Monaten und Jahren kontinuierlich um neue Funktionen erweitert. Pérennou behauptet, dass dies „das ist, was unsere Kunden fordern und wo der Wert liegt“. „Wir verbinden Arbeitsabläufe links und rechts. Der Schlüssel für uns liegt in der Verbindung hochwertiger Daten und Software, damit wir beginnen können, den Kreislauf mit der Produktion weiter zu schließen.“

Ab Start enthalten: drei neue Nexus-Apps

Mit der Nexus Metrology Reporting-App können Benutzer Messdaten von Hexagon und Drittanbietern in einer cloudbasierten Umgebung kombinieren. Diese App ermöglicht eine höhere Produktivität auf der Grundlage einer datengesteuerten Entscheidungsfindung, indem sie messtechnische Informationen in Echtzeit bereitstellt. Durch die Konsolidierung von Daten in einem zentralen Dashboard soll diese App Messdaten und Berichte für Unternehmen jeder Größe zugänglich machen. Tatsächlich gibt es keine Begrenzung für die Anzahl der Benutzer, die sich gleichzeitig anmelden und zusammenarbeiten können, wodurch es skalierbar und in der Lage ist, die zunehmende Industrialisierung zu unterstützen. Die Benutzeroberfläche ist außerdem sehr visuell gestaltet und bietet farbenfrohe Grafiken und Diagramme, die Benutzern die einfache Identifizierung relevanter Daten erleichtern. Benutzer können sich jederzeit auf jedem Gerät anmelden und interaktive CAD-Berichte, KPIs und Compliance-Dokumentationen sowie Echtzeitdaten erstellen, die mit Kunden, Lieferanten und Kollegen geteilt werden.

Materials Connect, eine weitere Nexus-App, ist eine cloudbasierte Materialdatenbibliothek. „Materialdaten sind der Kern jedes Produktinnovationsprozesses“, behauptet Graham, und Materials Connect stellt eine zentralisierte und zugängliche Datenbank bereit. Benutzer können Daten in eine Excel-Vorlage eingeben und diese dann in die Cloud-native Datenbank importieren. Die Vorlage enthält Richtlinien zum Definieren von Datenattributen, Eigenschaften, Parametern und Kurven, ohne dass eine umfangreiche Konfiguration erforderlich ist. Importierte Datenkurven und Parameter können interaktiv innerhalb der Benutzeroberfläche visualisiert werden. Hexagon gibt an, dass diese App Einzelpersonen in die Lage versetzen kann, Material, physikalische Testdaten und Verhaltensmodelle für den Einsatz im Computer Aided Engineering (CAE) zu verwalten. „Durch die Demokratisierung von Materialdaten kann es dazu beitragen, die Produktivität zu steigern“, bestätigt Graham.

Materials Enrich, das mit Materials Connect zusammenarbeitet, gilt als „erste Enrich-App ihrer Art“, die maschinelles Lernen und Materialverhaltenssimulationen bietet. Mit dieser App können Benutzer Materialien simulieren und lokalisieren, die möglicherweise noch nicht erstellt oder zuvor getestet wurden. Die Daten werden aus Materials Connect importiert und fehlende Daten können durch Simulationen generiert werden. Der Benutzer kann zwischen Anreicherungstechnologien wählen, die Materialmodellierung mit maschinellem Lernen kombinieren. Laut einem Genauigkeitsindikator generiert die App Daten schnell und genau, sodass Benutzer im Vergleich zu physischen Testmethoden Zeit und Geld sparen können.

Design for Additive Manufacturing (DfAM), die erste Nexus-„Lösung“

Neben Apps integriert Hexagon auch vorkonfigurierte Workflows, sogenannte „Lösungen“, in Nexus, von denen sich der erste auf DfAM konzentriert.

Dieser vorgesehene Workflow kombiniert die MSC Apex Generative Design-Software von Hexagon mit AM Studio von CADS Additive und Materials Connect über die Cloud. Die Verwendung dieser Drittanbietersoftware mit Nexus ermöglicht die Zusammenarbeit und den Datenaustausch in Echtzeit zwischen allen an der Entwurfsphase beteiligten Personen. Pérennou vergleicht die MSC Generative Design-Software mit einem Co-Piloten, „der dem Benutzer dabei helfen kann, schnell eine Reihe von Designkandidaten zu finden, die das mechanische Leistungsziel (Steifigkeit, Festigkeit usw.) mit einer hochoptimierten Topologie erfüllen, wie ich es nennen würde.“ additivfreundlich.“

Sobald die Konstruktionsphase abgeschlossen ist, kann die Prozesssimulationssoftware Simufact Additive von Hexagon Simulationen am Teil durchführen und so seine Herstellbarkeit überprüfen. Der Simulationsingenieur kann während dieses Prozesses in Echtzeit mit dem Produktdesigner und dem Prozessingenieur zusammenarbeiten. Dadurch können Design und Bauvorbereitung des Teils schnell angepasst werden, um den Anforderungen des Kunden gerecht zu werden und die Herstellbarkeit sicherzustellen. Sobald die Entwurfs- und Testphasen abgeschlossen sind, kann AM Studio erneut genutzt werden, um den Auftrag für den Druck vorzubereiten.

DfAM von Nexus bietet außerdem ein interaktives dreidimensionales Whiteboard, das es allen Projektmitgliedern ermöglicht, gemeinsam Live-Projektüberprüfungen durchzuführen. Diese Plattform bietet 3D-Renderings der Projektgeometrien und dynamische Anzeigen der während des DfAM-Prozesses generierten Ergebnisse. Darüber hinaus ermöglicht dieses Whiteboard Benutzern das Anfertigen von Anmerkungen und Skizzen am 3D-Modell in Echtzeit.

Neue Apps und „Lösungen“ sollen regelmäßig in Nexus integriert werden. Beispielsweise wird Hexagon künftig Digimat, seine Suite zur Modellierung des Materialverhaltens, anbinden. Mit Digimat können Benutzer DfAM für ein Verbundteil durchführen und die Materialeigenschaften, das Verhaltensmodell und alle an dem Teil durchgeführten physikalischen Tests an einem Ort speichern. „Wir arbeiten daran, die Beurteilung zu erleichtern, welche Teile für den AM-Prozess geeignet sind, lange bevor sie in DfAM oder Skalierung eintauchen, und das – denke ich – erfasst, wofür Nexus gedacht ist“, sagt Pérennou. „Es geht darum, es den Menschen einfacher zu machen, datengesteuerte Entscheidungen zu treffen und mit ihren bevorzugten Tools von Hexagon zusammenzuarbeiten.“

Wichtige Zielmärkte und erste Prozessplattformen bekannt gegeben

Durch die Bereitstellung der Vorteile der Cloud ohne hohe Kosten, langwierige Systemintegration oder IT-Kosten ist Nexus laut Hexagon darauf ausgelegt, Unternehmen jeder Größe zu helfen. Aufgrund der Offenheit von Nexus können größere Unternehmen tatsächlich Teams, die Nexus verwenden, mit ihren Unternehmenssoftwareplattformen verbinden. Daher können größere Unternehmen Nexus nutzen und gleichzeitig ihre etablierten Geschäfts- und Regulierungsprozesse beibehalten.

Aufgrund seiner Reichweite zielt Nexus auf mehrere wichtige AM-Branchen ab, darunter Medizin, Raumfahrt und Verteidigung, Luft- und Raumfahrt sowie industrielle Automatisierung. In Bezug auf DfAM nennt Pérennou „OEMs, Tier-1-Zulieferer oder AM-Büros“ als den wichtigsten Zielmarkt. Da sich der aktuelle DfAM-Workflow von Nexus auf Metall-PBF-Material konzentriert, liegt der Hauptschwerpunkt der Branche auf Luft- und Raumfahrt, Raumfahrt und Verteidigung. Dennoch gibt Pérennou an, dass DfAM bald auf andere Prozesse ausgeweitet wird, was es Kunden ermöglicht, für SLS und FDM zu entwerfen oder mit Metal Binder Jetting (MBJ) und Directed Energy Deposition (DED) auf größere Teile und Volumina zu skalieren.

Design für Anwendungen der additiven Fertigung

DfAM ist in allen Fertigungssektoren offensichtlich. Im Luft- und Raumfahrtsektor stellte GE sein 3D-gedrucktes Advanced Turboprop (ATP)-Triebwerk vor, das als „das weltweit erste „digital native“ Luftfahrttriebwerk“ beschrieben wird. Durch den Einsatz der additiven Fertigung konnte die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu Standard-Turboprop-Triebwerken um 30 % reduziert werden. Die additive Fertigung ermöglicht die Konsolidierung von Teilebaugruppen zu einzelnen Komponenten; Dies kann das Gewicht reduzieren, den Platzbedarf verringern und sogar die Zuverlässigkeit verbessern, da Fehlerquellen beseitigt werden.

Design-Softwaretools sind besonders nützlich, um die Möglichkeiten der additiven Fertigung zu erschließen. Beispielsweise bietet nTopology eine Suite von Software an, darunter Tools für generatives Design, und führte 2022 DfAM-Tools für seine Plattform zur Topologieoptimierung ein. „Diese neue Technologie wird branchenweit erste Fortschritte wie die feldgesteuerte Optimierung ermöglichen, bei der die Software automatisch Gitterstrukturen für benutzerdefinierte Ziele und Einschränkungen entwirft“, sagte Trevor Laughlin, VP Product bei nTopology. „Letztendlich wird dies unseren Kunden ermöglichen, den AM-Designraum effizienter zu nutzen, was zu innovativen Anwendungen schneller als je zuvor führt.“

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Alex ist Technologiejournalist bei 3D Printing Industry und recherchiert und schreibt gerne Artikel zu einer Vielzahl von Themen. Er besitzt einen BA in Militärgeschichte und einen MA in Kriegsgeschichte und hat ein großes Interesse an additiven Fertigungsanwendungen in der Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtindustrie.