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Konzeptdesign für Kunststoffbauteile – ein Anwendungsbeispiel aus der Praxis

Code Product Solutions ist ein international tätiges Ingenieursdienstleistungsunternehmen, dessen Fokus auf der Entwicklung von Bauteilen aus Kunststoff, Verbundwerkstoffen und Metall liegt. In einem vor kurzem durchgeführten Projekt hat das Unternehmen für einen Kunden aus der Automobilindustrie ein zuvor aus Metall hergestelltes Bauteil neu für die Fertigung aus Kunststoff ausgelegt.

Neudesign eines automobilen Frontend Moduls in Kunststoff. © Code Product Solutions

Zur Auslegung des Bauteils verfolgte das Unternehmen einen simulationsgetriebenen Designansatz und verwendete die Simulationswerkzeuge von Altair, einem international tätigen Anbieter von Simulationssoftware für die Produktentwicklung. Zum Einsatz kam dabei insbesondere Altair OptiStruct, ein Struktur-Solver und Optimierungstool der Altair HyperWorksTM Suite.

Das ursprüngliche Bauteil aus Metall wog 1,79 Kg und bestand aus 2 Stahl und 5 Aluminium Bauteilen, die miteinander verbunden waren. Ziel des Redesigns war es, bei gleichbleibendem Gewicht Kosten zu sparen und die Bauteilkomplexität zu verringern.

Der Entwicklungsprozess unterteilt sich in verschiedene Schritte. In einem ersten Schritt wurde zunächst eine Topologieoptimierung durchgeführt, um die passende Geometrie zu ermitteln. Dabei wurde der verfügbare Bauraum angegeben und verschiedene Lastfälle untersucht. Die daraus resultierenden Designableitungen wurden einer Strukturoptimierung unterzogen, mit der die Wandstärke des Bauteils sowie die Dicke und Position der benötigen Rippen bestimmt wurden.

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Topologieoptimierung mit Altair OptiStruct. © Code Product Solutions

Das so ausgelegte Bauteil wurde daraufhin einer FE-Simulation zur Verifizierung des Designs unterzogen. Im Anschluss führten die Code Product Solution Experten noch weitere Untersuchungen zur Kosten- und Prozessoptimierung durch.

Bauraum. © Code Product Solutions

Das Resultat spricht für sich: Das neuausgelegte Frontend Modul hat zwar das gleiche Gewicht wie das ursprüngliche Bauteil, ist jedoch, da es aus einem einzigen Kunststoffstück besteht, deutlich einfacher herzustellen und liegt dadurch bei den Produktionskosten pro Stück um 2/3 günstiger.

Ergebnis der Topologieoptimierung © Code Product Solutions

Der komplette Entwicklungsprozess wird am 19. März um 11.00 Uhr von Altair und Code Product Solutions in dem Webinar "Konzeptdesign für Kunststoffbauteile" vorgestellt. Neben einer Vielzahl an Informationen rund um das Thema Konzeptdesign und seine Vorteile erhalten Teilnehmer Antworten auf ihre Fragen zu Fertigungsalternativen und Materialeinsatz. Außerdem erfahren Sie, wann der Einsatz von Simulation sinnvoll und nötig ist, und wie auch Ihr Unternehmen von der Entscheidungsfindung durch Konzeptdesign profitieren kann.

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