Bionisches Werkzeug Cube3D: Durch generatives Design lässt sich bei bedarfsgerechter Stabilität bis zu 70 Prozent des Werkzeuggewichts einsparen. – Bild: Ingersoll Werkzeuge GmbH
Bereits bestens bekannt ist die Finite-Elemente-Methode (FEM): Sie kommt seit langem als etabliertes numerisches Simulationsverfahren in zahlreichen technischen Bereichen zu Festigkeits- und Verformungsuntersuchungen zum Einsatz. Die Methode zeigt Spannungsverläufe in Bauteilen auf und lässt damit erkennen, wo mögliche Schwachstellen und damit Bruchgefährdungen vorhanden sind.
Deutliche Gewichtseinsparungen
Das generative Design von Werkzeugen geht noch einen Schritt weiter. Ingersoll setzt hier die zu erwartenden Drehmomente und Schnittkräfte an und berechnet damit eine Leichtbaugeometrie, die sich rein an den auftretenden Lasten und dem daraus resultierenden Bedarf an Stabilität orientiert. Alles Unnötige lässt sich auf diese Weise einsparen – und das führt in Summe zu beträchtlichen Material- und damit Gewichtseinsparungen.
Was dabei herauskommt, zeigt ein erstes Demonstrationsobjekt. Ingersoll wählte in diesem Fall ein mit 30mm Durchmesser eher kleines Faswerkzeug für 75-Grad-Schrägen. Da hierfür bereits eine konventionell konstruierte Referenz existiert, lassen sich Vergleiche direkt gegenüberstellen. Die entstandenen fließenden Geometrien des neuen Tools erinnern an biologische Strukturen wie etwa Bäume oder Knochen. Am Plattensitz lässt sich deutlich erkennen, wo axiale Kräfte abgestützt und wo die Schnittkräfte abgefangen werden. Die anderen Bereiche kommen mit wesentlich weniger Material aus.
