PIX Moving entwickelt mit 3D-Druck Plattform für die Automobilindustrie

PIX Moving, ein Hersteller von autonomen Fahrzeugen, kombiniert den Metall-3D-Druck mit generativem Design, um die Automobilproduktion zu verbessern.

Die digitale End-to-End-Fertigungsfabrik “C-ZONE 01” des Unternehmens nutzt das Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), eine Form des großformatigen DED-3D-Drucks, zur Herstellung der Fahrgestellmodelle der autonomen Fahrzeuge PIXBOT und PIXLOOP. Laut PIX hat der Einsatz von Topologieoptimierung und 3D-Druck zu einer Senkung der Herstellungskosten um 60 % und einer Verkürzung der Durchlaufzeit um etwa 75 % geführt.

Erstmals hat PIX 2019 den WAAM-3D-Druck genutzt, um seinen ersten Prototyp für ein autonomes Fahrzeugchassis zu entwickeln. Die größte Herausforderung war die Integration der Vorgaben von WAAM in einen generativen Design-Workflow. Das Unternehmen versuchte, die Strukturoptimierung mit leicht verfügbaren Tools wie Autodesk Generative Design, PTC Frustum und Altair Inspire durchzuführen. Während diese Programme für konventionelle Fertigungstechniken und sogar für den PBF-3D-Druck recht gut funktionierten, stellte sich heraus, dass WAAM einen viel strengeren Parametersatz erfordert.

Um dies zu überwinden, haben die PIX-Ingenieure einen eigenen generativen Design-Algorithmus entwickelt, den sie “Slime Mold Algorithm” nannten. Der Algorithmus wurde von den Pfadfindungsfähigkeiten eines Schleimpilzes in einer Petrischale inspiriert und ermöglichte es dem Unternehmen, seinen Chassis-Prototyp unter Berücksichtigung der Einschränkungen des WAAM-3D-Drucks automatisch zu modellieren.

Jede vom Tool erstellte Version des Designs wird einer statischen Finite-Elemente-Analyse (FEA) unterzogen, bei der die Leistung der Struktur mit simulierten Spannungen und Verformungen bewertet wird. Ein menschlicher Konstrukteur führt dann “Nachbesserungen” durch und optimiert das Basismodell in Übereinstimmung mit den strengen Vorgaben von WAAM weiter. Letztendlich liegt es am Designer, ein Gleichgewicht zwischen struktureller Integrität und Gewicht zu finden, da eine Materialreduzierung tendenziell das Risiko der Verformung eines Teils erhöht.

Dieser auf generatives Design ausgerichtete 3D-Druck-Workflow macht auch heute noch den Großteil des Produktionsprozesses von PIX aus. Ziel des Unternehmens ist es nun, die nächste Generation von Fahrgestellstrukturen für autonome Fahrzeuge in Großserie zu drucken, und zwar mit erheblichen Teilekonsolidierungen, großen Gewichtseinsparungen und minimalen Vorlaufzeiten durch WAAM.