Im Fokus des dreijährigen Projektes stand die additive Fertigung im Hinblick auf Serienproduktion von Fahrzeugbauteilen sowie ein ganzheitlicher Ansatz der beteiligten Unternehmen und Forschungsinstitute, welche die gesamte Prozesskette von der Materialherstellung über die Simulation bis hin zur Bauteilentwicklung erforschten; angefangen von der Legierungsdefinition und Pulverherstellung (am Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien und bei der ECKA Granules Germany GmbH) über das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (bei der Fraunhofer IAPT, GE Additive und der FKM Sintertechnik GmbH) und die Simulation (am Fraunhofer ITWM sowie bei der MAGMA Giessereitechnologie GmbH) bis hin zur Validierung und Demonstration der Leistungsfähigkeit. Diese wurde von der Mercedes-Benz AG und der EDAG Engineering GmbH mit Hilfe der von Altair kostenfrei bereitgestellten Software Altair OptiStruct^TM durchgeführt. Darüber hinaus hat Altair „CustoMat_3D“ mit Anwenderschulungen unterstützt sowie beratend zur Seite gestanden.

Im Einzelnen kamen für die Strukturoptimierung mit OptiStruct die aus den Werkstoffkennwerten erzeugten Materialkarten zum Einsatz, um die Bauteile bei gleicher Leistung möglichst leicht zu gestalten. Durch die Strukturoptimierung gelang es, das Gewicht der zwei ausgewählten Bauteile, dem Radträger und dem Dämpferdom, zu senken, während deren Leistungskennwerte erhalten blieben. Dabei konnten Gewichtseinsparungen von bis zu 37 % erreicht werden.

Mit dem neu entwickelten Werkstoff wurden darüber hinaus Hybridprozesse untersucht, wie etwa Laserauftragsschweißen und Fügeverfahren. In der Prozesssimulation war es möglich, die Vorgänge auf der mikroskopischen Ebene des Pulvers über repräsentative Elemente in die makroskopische Simulation des Bauteils zu überführen und so die Rechenzeit stark zu verkürzen. Als Ergebnis können Eigenspannungen und Verzüge der Bauteile schon vor der Fertigung sichtbar gemacht und zielgerichtet verringert werden.

„Altair OptiStruct half uns dabei, eine durchgängige Prozesskette zu realisieren und unseren Entwicklungsprozess insgesamt zu verbessern“, sagte Stefan Caba, Projektleiter EDAG Engineering GmbH. „Dank der Strukturoptimierung mit OptiStruct erhielten wir ein fertigungsgerechtes Endprodukt, das nicht nur leichter ist, sondern auch zusätzliche Funktionen übernehmen kann. Das Besondere bei OptiStruct ist, dass wir auch Anforderungen aus dem additiven Fertigungsprozess wie etwa die Bauteilausrichtung berücksichtigen konnten. Zudem haben wir durch die simulationsbedingte Optimierung die gesamte Entwicklungsdauer und die werkstoffspezifische Prozesskette deutlich verkürzt.“