AM Technologien und deren Potentiale für den Maschinenbau. Dr.-Ing. Eric Klemp 1

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1 AM Technologien und deren Potentiale für den Maschinenbau Dr.-Ing. Eric Klemp 1

2 Agenda Kurzvorstellung DMRC Technologie Lasersintering Selective Laser Melting Fused Deposition Modelling Potentiale und Handlungsfelder Partner und Links Dr.-Ing. Eric Klemp 2

3 Agenda Kurzvorstellung DMRC Technologie Lasersintering Selective Laser Melting Fused Deposition Modelling Potentiale und Handlungsfelder Partner und Links Dr.-Ing. Eric Klemp 3

4 The Direct Manufacturing Research Center - DMRC Technology driven projects Fused Polymer Metal Deposition Laser Laser Modeling Sintering Melting The LEGO Group Cross cutting projects Dr.-Ing. Eric Klemp 4

5 DMRC Direct Manufacturing Research Center Hannover Paderborn Berlin DMRC (Start in 2009): 28 Wiss. Mitarbeiter (Vollzeit) 9 beteiligte Lehrstühle 12 Professoren ~ 100 Studenten Dr.-Ing. Eric Klemp 5

6 Beteiligte Institute Lehrstuhl für Technische und Makromolekulare Chemie Dr.-Ing. Eric Klemp 6

7 Agenda Kurzvorstellung DMRC Technologie Lasersintering Selective Laser Melting Fused Deposition Modelling Potentiale und Handlungsfelder Partner und Links Dr.-Ing. Eric Klemp 7

8 Technologie CAD AM-Anlage Produkte individuell komplex Source: EOS, SLM Solutions, Stratasys schnell & günstig Source: EOS, SLM Solutions Dr.-Ing. Eric Klemp 8

9 CAD- Entwurf Dr.-Ing. Eric Klemp 9

10 Movie Konstruktion Dr.-Ing. Eric Klemp 10

11 Polymer Laser Sinter Verfahren Schichtinformationen Absenken der Bauplattform Auftragen einer Pulverschicht Aufheizen CAD Datensatz Scannen der Schichtinformationen mittels eines Lasers (Sinter Prozess) Fertiges Bauteil Dr.-Ing. Eric Klemp 11

12 Lasersintern CO 2 -Laser Scanner Infrarotheizung Vorratsbehälter Pulverbett Überlaufbehälter Bauteile Bauplattform Vorratsbehälter Beschichter Überlaufbehälter Dr.-Ing. Eric Klemp 12

13 Movie LS Dr.-Ing. Eric Klemp 13

14 SLM-Verfahren Schichtinformationen Auftragen einer Pulverschicht Absenken der Bauplattform CAD Datensatz Lokales Aufschmelzen der Bauteilgeometrie Fertiges Bauteil Dr.-Ing. Eric Klemp 14

15 Laserstrahlschmelzen Ytterbium-Laser Scanner Vorratsbehälter Pulverbett Überlaufbehälter Bauteil Supportstruktur Beschichter Überlaufbehälter Bauplattform Dr.-Ing. Eric Klemp 15

16 Movie SLM Dr.-Ing. Eric Klemp 16

17 FDM Verfahren Prozessbeschreibung Schichtinformationen Erzeugung einer Schicht CAD Datensatz Absenken der Bauplattform Fertiges Bauteil Dr.-Ing. Eric Klemp 17

18 FDM Verfahren Prozessbeschreibung FDM-Kopf Modelmaterial FDM-Kopf Stützmaterial Modelmaterial Rollen zur Materialzufuhr Materialerwärmung Extrusionsdüsen Stützmaterial Bauplattform z x y Dr.-Ing. Eric Klemp 18

19 Movie FDM Dr.-Ing. Eric Klemp 19

20 Anwendungen Home vs Industrie Dr.-Ing. Eric Klemp 20

21 Auf dem RepRap-Projekt basierende Beispielmaschine: GRRF - Protos Preis ca. 880 als Bausatz (inkl. beheiztem Druckbett) + ca. 190 für den Stahlrahmen (rechtes Bild) Dr.-Ing. Eric Klemp 21

22 Agenda Kurzvorstellung DMRC Technologie Lasersintering Selective Laser Melting Fused Deposition Modelling Potentiale und Handlungsfelder Partner und Links Dr.-Ing. Eric Klemp 22

23 Der Hype um das 3D Drucken Source: Gartner (August 2014) Dr.-Ing. Eric Klemp 23

24 Gibt es eine industrielle Revolution? Source: The Economist 2012 Dr.-Ing. Eric Klemp 24

25 Erwartungen Textiles Toys/collectables Jewelry Automotive Tool/mold making Implants Electronics Armaments Specialty food Industries Furniture Surgical devices/aids Dental Sports equipment Prosthetics/orthotics Aerospace Dr.-Ing. Eric Klemp 25

26 Relevanz für additiven Fertigung Flexible Produktion Funktionsintegration Lagerhaltung / Supply Chain Integralbauweise Geringere time-to-market Designfreiheit / Individualisierung Schnelles Änderungsmanagement Keine Fertigungswerkzeuge Sicherheit gegen Produktpiraterie Dr.-Ing. Eric Klemp 26

27 Teilaspekt flexible Produktion Flexible Produktion +?! Keine Werkzeuge Direktes Produzieren aus dem CAD-File Zentrale Datenhaltung Produktion am Ort des Bedarfs Einfaches Änderungsmanagement Kostenvorteile Produkte müssen AM tauglich sein Verfügbarkeit von Wissen / Personal Verfügbarkeit von Material Verfügbarkeit von Kapazität Schnelle Entwicklungszyklen der Technologie Prozessketten entscheiden über Erfolg Dr.-Ing. Eric Klemp 27

28 Design Anwendung: Lüftungsbauteil Lösungen 10 Bauteile per Flugzeug Konstruktion für LS Nacharbeit Zusammenbau Isolation Pulverentfernung Neues FR Material Gewicht Dr.-Ing. Eric Klemp 28

29 Beispiel - Bauteil Dr.-Ing. Eric Klemp 29

30 Teilaspekt Lagerhaltung Lagerhaltung / Supply Chain +?! Produktion am Ort des Bedarfs Keine Lagerung von Bauteilen Direktes Produzieren aus dem CAD-File Vernetzung der Prozesse Verfügbarkeit von Bauteilen zeitnah Eignung der Bauteile für den Prozess Schnelligkeit der Prozesse Prozesswissen entscheidet über Erfolg Dr.-Ing. Eric Klemp 30

31 Teilaspekt Lagerhaltung Quelle: Festo Dr.-Ing. Eric Klemp 31

32 Teilaspekt Funktionsintegration Funktionsintegration +?! Eingliederung in Produktion 4.0 Integration von neuen Möglichkeiten Kein klassisches Standardprodukt Diverse Technologien Eignung der Bauteile für den Prozess Kooperation mit FuE Umsetzen des Bedarfs / Schaffen von Bedürfnissen Produkt- und Prozesswissen entscheidet über Erfolg Dr.-Ing. Eric Klemp 32

33 Teilaspekt Funktionsintegration Dr.-Ing. Eric Klemp 33

34 Teilaspekt Funktionsintegration Dr.-Ing. Eric Klemp 34

35 Teilaspekt Markt / Wettbewerb Markt / Geschäftsmodelle +?! Die klassischen Konzepte ändern sich Integration von technischen Möglichkeiten Vorteil durch Prozesswissen Nutzen von bestehenden Ketten und Adaption der Konzepte Bedürfnissen des Marktes / Pull / Push Neue Geschäftsmodelle sind erforderlich Technisches Know-How muss vorhanden Produkt- und Prozesswissen entscheidet über Erfolg Dr.-Ing. Eric Klemp 35

36 Gewichtsoptimierung / Kopierschutz durch geeignetes Herstellungsverfahren Gewichtsreduktion von 515 g auf 305 g (40%) Originalblock wog ca. 16 kg 15,5 kg Abfall AM Materialgewicht = 720 g Kostenreduktion von auf 400 (60%) i Einzigartiges Design! Kopieren nur mit gleichem Verfahren Kenntnis der Prozess-/ Herstellparameter Dr.-Ing. Eric Klemp 36

37 Potentiale und Handlungsfelder Flexible Produktion Funktionsintegration Lagerhaltung / Supply Chain Integralbauweise Geringere time-to-market Designfreiheit / Individualisierung Schnelles Änderungsmanagement Keine Fertigungswerkzeuge Sicherheit gegen Produktpiraterie Dr.-Ing. Eric Klemp 37

38 Thank you! How far can you imagine? Dr.-Ing. Eric Klemp 38

39 Agenda Das DMRC Technologie Lasersintering Selective Laser Melting Fused Deposition Modelling Handlungsfelder und Industrien Partner und Links Dr.-Ing. Eric Klemp 39

40 Direct Manufacturing Research Center Partners The LEGO Group Dr.-Ing. Eric Klemp 40

41 Downloadlinks Jahresreport DMRC: Filme zu dem AM-Verfahren im DMRC: Studien: Veröffentlichung konstruktion : Konstruktionsrichtlinien Dr.-Ing. Eric Klemp 41

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