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Leichtbau in der Automobilindustrie mit generativem Design

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General Motors reduziert mit generativem Design das Gewicht einer Sicherheitsgurthalterung um 40 %.

Der Automobilhersteller General Motors (GM) setzt im Automobilbau neue Maßstäbe hinsichtlich leichterer, effizienterer und individueller Autos. Mit einer Kombination aus generativem Design und additiver Fertigung kann das Unternehmen neue Konstruktionsideen untersuchen und effizient Bauteile für kundenspezifische Fahrzeuge herstellen. Seit 2016 hat GM 14 neue Fahrzeugmodelle auf den Markt gebracht und deren Gewicht um durchschnittlich 160 kg je Modell reduziert. Dieser Erfolg ist Verbesserungen bei Material und Technologie zu verdanken.

Die Zukunft des Automobilbaus hat begonnen

„Im Durchschnitt besteht jedes unserer Fahrzeuge aus 30.000 Teilen“, sagt Kevin Quinn, Director of Additive Design and Manufacturing bei GM. „Wir haben natürlich nicht vor, alle 30.000 Teile zu drucken. Wir gehen das Ganze sehr realistisch an. Wir konzentrieren uns auf die Bauteile, bei denen der 3D-Druck GM und unseren Kunden einen Vorteil bringt. Für uns geht es nicht darum, was man machen kann, sondern darum, was man machen sollte.“

Wenn man additive Fertigung als Tür zur Zukunft der Automobilbranche versteht, dann ist generatives Design der Schlüssel, der das passende Schloss öffnet. „Generatives Design ist ein Weg für uns, verschiedene Designlösungen für Teile und Komponenten unserer Fahrzeuge zu erforschen, indem wir die Cloud und künstliche Intelligenz nutzen, um den Ingenieur mit dem Computer zu vernetzen“, erläutert Quinn. „Indem wir sie dazu bringen, zusammenzuarbeiten, ergeben sich Lösungen für Bauteile, die sich weder Ingenieure noch Computer im Alleingang ausdenken könnten.“

Generatives Design als bahnbrechende Neuerung

Beim generativen Design legen Ingenieure Ziele und Randbedingungen für die Komponenten fest – einschließlich Parameter wie Materialien, Belastungen, Herstellungsverfahren und Budget – und geben sie dann in die Software für generatives Design ein. Die Software verwendet dann einen Algorithmus, um Dutzende von Konstruktionsvarianten zu generieren und zu analysieren, und schlägt dann eine optimale Lösung vor.

„Generatives Design gepaart mit additiver Fertigung kann unsere Branche völlig revolutionieren “, so Kevin Quinn. Er ergänzt, dass die Automobilindustrie in der Vergangenheit durch die Einschränkungen traditioneller Fertigungsverfahren wie Fräsen und Spritzguss eingeengt war. Denn mit solchen Verfahren können nur relativ einfache Formen erzeugt werden.

Außerdem sind traditionelle Werkzeuge ebenso teuer wie unflexibel, wodurch die Kosten für Experimente ins Unermessliche steigen. Generatives Design und additive Fertigung ermöglichen bei minimaler Investition die Untersuchung sehr vieler Konstruktionsalternativen.

Image courtesy of General Motors

Generative Design for Industrial Machinery

On-Demand Webinar

Generative Design nutzt künstliche Intelligenz um Ingenieuren die Möglichkeit zu geben, eine Vielzahl an Designlösungen zu generieren und zu evaluieren. In diesem Webinar erfahren Sie wie Industrieunternehmen Konstruktion, Material und Fertigungsmethoden optimieren können.

 

Image courtesey of General Motors

Neue Sitzkonsole ist um 40% leichter und um 20% stärker

Bei einem ersten Proof-of-Concept-Projekt haben die Ingenieure von GM und Autodesk mit generativem Design ein kleines, aber wichtiges Bauteil neu entwickelt – eine Sitzkonsole, an der die Sicherheitsgurte befestigt werden. Die Software lieferte mehr als 150 Konstruktionsvarianten; alle berücksichtigten die Parameter wie erforderliche Befestigungspunkte, Festigkeit und Gewicht.

Das Team fokussierte sich auf ein vorgeschlagenes Design, dessen organische Struktur sich kein Mensch hätte vorstellen können. Die neue Sitzkonsole ist um 40% leichter und um 20% stärker als das ursprüngliche Teil. Außerdem konsolidiert sie die bisherigen acht verschiedenen Einzelteile zu einem einzigen Bauteil – ein weiterer Vorteil des generativen Designs.

Im Rahmen einer mehrjährigen Allianz mit Schwerpunkt auf Innovation werden GM und Autodesk an Projekten in den Bereichen generatives Design, additive Fertigung und Werkstoffkunde zusammenarbeiten.

 

„Dank unserer langjährigen Erfahrung mit additiver Fertigung sehen wir das große Potenzial des generativen Design. Die Sitzkonsole ist nur ein kleines Beispiel für die vielen Verbesserungen in Bezug auf Gewicht und Festigkeit, die wir erzielen könnten, wenn wir diese Technologien auf weitere Komponenten in unseren Fahrzeugen anwenden würden.“

- Kevin Quinn, Director of Additive Design and Manufacturing, General Motors