Praktikumsversuch. Additive Fertigung

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1 Praktikumsversuch Additive Fertigung Inhalt: 1. Aufgabenstellung Theoretische Grundlagen Versuchsgeräte und Software Literatur Anlage: Versuchsprotokoll.16 Umfang: 16 Seiten einschließlich Anlagen Bearbeitungsstand: April 2014 Versuchsbetreuer: Dipl.-Ing. Michael Brandl Tel.: michael.brandl@tu-ilmenau.de

2 1 Aufgabenstellung 1.1 Versuchsziel Der Versuch soll Ihnen grundlegende Kenntnisse über Verfahren und Einsatzgebiete additiver Fertigung vermitteln und gibt die Möglichkeit im praktischen Umgang mit der Maschine RapMan den Einfluss verschiedener Parameter zu analysieren. Darüber hinaus wird der Einsatz der automatischen Identifikation in der additiven Fertigung aufgezeigt. 1.2 Fragen zur Vorbereitung 1. Was ist der Unterschied zwischen Rapid Prototyping, Rapid Manufacturing und Rapid Tooling? 2. Erläutern Sie die Funktionsweise folgender Verfahrensgruppen: Fused Layer Modeling, Stereolithografie, Selektives Sintern, Layer Laminate Manufacturing und 3D-Printing. Was sind Vor- bzw. Nachteile? 3. Erläutern Sie kurz RapMans Funktionsweise. Auf welchem Verfahren der additiven Fertigung beruht RapMan? 4. In diesem Versuch wird als Material PLA 1 verwendet. In welchem Bereich liegt die Verarbeitungstemperatur? Was könnte passieren, wenn die Temperatur zu hoch / niedrig eingestellt wird? 1.3 Versuchsdurchführung 1. Überprüfen Sie bei RapMan die Einstellung der Z-Koordinate. Anschließend drucken Sie die Datei Prak01.bfb. Sie erhalten eine Schachtel auf deren Seitenwand sich ein Data Matrix Code befindet. Wie lange dauert der Druck? Welche Drucktemperaturen kommen für Raft und Schachtel zum Einsatz? Wie lautet der entsprechende Befehl im G-Code (G- Code-File im Editor öffnen und auslesen)? Beobachten Sie den Druckvorgang. Was können Ursachen für Ungenauigkeiten sein? 2. Für den Deckel der Schachtel ist nur das CAD-Model vorgegeben; die Datei trägt den Namen Deckel.STL. Der Deckel soll eine Größe von 34,39 mm x 28,4 mm x 4,5 mm haben. Erzeugen Sie mit Netfabb und Axon2 je eine von RapMan lesbare.bfb-datei. Führen Sie den Druck nur mit der Dateiversion durch, die Ihnen der Betreuer benennt. Notieren Sie ihre Einstellungen. 3. Was bewirken die unterschiedlichen Temperaturen für die erste Schicht? 4. Stimmen voraussichtlich benötigte und tatsächliche Bauzeit überein? Was können Ursachen für Abweichungen in der Bauzeit sein? 1 Der vorliegende Versuch ist auf PLA ausgelegt. Andere Materialien, erfordern andere Verarbeitungstemperaturen. -2-

3 5. Vergleichen Sie die Data Matrix Codes. Beurteilen Sie die Druckqualität der Codes sowie von Deckel und Schachtel allgemein. Was können Ursachen für Ungenauigkeiten sein? 6. Gab es Schwierigkeiten oder Probleme bei der Durchführung des Versuches? Wie wurden sie gelöst? Traten besondere Vorkommnisse auf? 2 Theoretische Grundlagen Def.: Additive Fertigung Bezeichnet die Gesamtheit aller Verfahren, deren gemeinsames Merkmal es ist, dass sie Bauteile schichtweise direkt aufbauen. Der Einsatz weiterer Werkzeuge ist in der Regel nicht nötig. Wird in Rapid Prototyping (RP), Rapid Manufacturing (RM) und Rapid Tooling (RT) unterteilt. Die Einteilung richtet sich nach den hergestellten Bauteilen: Muster und Prototypen (RP), ganze Kleinserien verwendungsfähiger Bauteile bzw. einzelne, sehr komplexe Bauteile (RM) oder Werkzeuge und Formen (RT). Dient zur Funktionsintegration und reduziert die Anzahl der benötigten Bauteile. Ist wirtschaftlich, wenn individualisierte bzw. sehr komplexe Bauteile mit kleinem Volumen zu produzieren sind. Findet in vielen Sparten Verwendung: von der Automobilbranche über die Medizintechnik bis hin zu Kunst und Architektur. 2.1 Allgemeines Vorgehen Zu den häufigsten Verfahren der additiven Fertigung gehören Stereolithografie (SL), Selektives Sintern, Fused Layer Modeling (FLM), Layer Laminate Manufacturing (LLM) und 3D-Printing (3DP). Allen Verfahren gemein ist der schichtweise Aufbau der Bauteile (= generativ oder additiv). Um ein Bauteil in additiver Fertigung herzustellen, muss zuerst ein virtuelles Modell vorliegen. CAD-Konstruktionsdaten oder über diverse Scanverfahren rückgeführte Geometriedaten ( reverse engineering ) kommen dafür zum Einsatz. Anschließend wird dieses Modell in ein Format umgewandelt, das für die Zerlegung in Schichten geeignet ist. Weit verbreitet ist das STL- Format (Standard Tesselation Language). Bei der Umwandlung in das STL- Format wird die Oberfläche des Bauteils durch Dreiecke angenähert. Der Vorgang heißt Triangulation. Jede der Dreiecksfacetten wird in ihrer räumlichen Lage genau durch drei Eckpunkte sowie einen Normalenvektor der Oberfläche beschrieben, wie in Abbildung 0 dargestellt wird. -3-

4 Abbildung 0: Kugel als CAD-Modell, STL-Darstellung und durch Triangulation angenäherte Fläche Der Normalenvektor zeigt die Ausrichtung der Facette an. In einem Volumenkörper der durch wasserdicht geschlossene Oberflächen beschrieben wird, hat die Oberfläche eine Außenseite (die die wir sehen können) und eine Innenseite. Bei Falschorientierungen kommt es zu Fehlinterpretationen bei der Darstellung und Verarbeitung, daher ist eine einheitliche Ausrichtung aller Facetten erforderlich. Abweichungen von der idealen Form werden als Triangulationsfehler bezeichnet. Sie treten vor allem bei Rundungen und stark gekrümmten Flächen auf. Es ist ein Kompromiss zwischen Dateigröße (kleinere Facetten = mehr Daten) und Triangulationsfehlern anzustreben. Da das STL-Format große Datenmengen erzeugt und keine Informationen über Texturen enthält, wird derzeit an einem neuen Format gearbeitet, dem Additive Manufacturing File Format (AMF). Im nächsten Schritt wird das STL-Modell in Schichten zerlegt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Slicen. Die Schichtdicke hängt vom später eingesetzten Verfahren sowie der gewünschten Genauigkeit ab. Ist das Modell in Schichten zerlegt, werden diese in einen Maschinencode umgewandelt und an die entsprechende Maschine weitergeleitet. Der Schichtung geschuldet tritt der sog. Stufeneffekt auf, ein verfahrenstechnisch bedingter Abbildungsfehler der in Abbildung 1 dargestellt wird. Anschließend folgt die eigentliche additive Fertigung durch das Übereinanderlegen der einzelnen Querschnittsflächen der Geometrie, der genaue Ablauf hängt vom eingesetzten Verfahren ab. Abschließend müssen die Bauteile nachbearbeitet werden. Die Befreiung der Teile aus dem umlgebenden Material, die Entfernung der Stützstrukturen oder das Finish von Oberflächen gehört dazu. -4-

5 2.2 Verfahren der additiven Fertigung Stereolithografie ist das älteste Verfahren. Die erste Anlage wurde 1984 von Chuck Hull entwickelt. Er gründete die Firma 3D Systems. In einem Behälter mit flüssigem Harz 2 befindet sich eine Bauplattform eine Schichtdicke unter der Flüssigkeitsoberfläche. Die erste Schicht des Bauteils entsteht indem UV-Licht 3 das flüssige Harz polymerisiert. Der Laserstrahl wird über eine Spiegeloptik abgelenkt und wandert über die Schicht. Ist die erste Schicht beendet, wird die Bauplattform um eine Schichtdicke abgesenkt. Dadurch fließt das Harz über das bereits gefertigte Teil. Anschließend folgt die Polymerisation der nächsten Schicht. Diese Schritte werden wiederholt, bis das Bauteil fertig ist. Im Jahr 1988 wurde das Laminated-Object-Manufacturing-Verfahren (LOM-Verfahren) von Cubic Technologies Inc. patentiert. Es gehört in die Kategorie Layer-Laminate-Manufacturing-Verfahren (LLM-Verfahren). Bei diesen Verfahren sind die Bauteile aus einzelnen Folien- oder Papierschichten aufgebaut. Ein Laser oder konventionelles Schneidewerkzeug schneidet für jede Schicht einzeln die entsprechende Bauteilgeometrie aus. Nicht zum Bauteil gehörende Flächen werden strukturiert, z.b. in Rechtecke oder Wabenformen zerteilt, um sich später leichter entfernen zu lassen. Vorher, gleichzeitig oder anschließend werden die Schichten z.b. durch Kleben miteinander verbunden. Dadurch entsteht ein Block, bei dem sich am Ende die nicht benötigten Teile entfernen lassen. Die Stärken liegen in der Herstellung von Bauteilen großer Volumina in angemessener Zeit. Für filigrane Strukturen und dünne Wände ist es nur bedingt geeignet, da überschüssiges Material manuell entfernt werden muss, was vor allem bei zerbrechlichen Bauteilen sehr aufwändig ist. Ebenfalls nur bedingt oder gar nicht realisierbar sind Überhänge oder innen liegende Hohlstrukturen. Die Entfernbarkeit des überschüssigen Materials ist bei der Verfahrenswahl zu berücksichtigen. Die Entwicklung der ersten Lasersintermaschine erfolgte zwei Jahre später, im Jahr Sie trug die Bezeichnung Sinterstation 125. Hergestellt wurde sie von DTM Corporation, die 2001 mit 3D Systems fusionierte. Als Materialien für Selektives Lasersintern bzw. Selektives Laserschmelzen kommen Kunststoffe oder Metalle in Pulverform zum Einsatz. Analog zur Stereolithografie wird eine Schicht auf der Bauplattform aufgebracht und dort entsprechend der Bauteilgeometrie aufgeschmolzen. Eine Verbindung mit den benachbarten Partikeln und der zuvor erstellten Schicht entsteht. Nach Abkühlung und Aushärtung der Schicht, wird die Plattform abgesenkt und eine weitere Schicht Pulver aufgetragen. Für den Aufschmelzvorgang kommt ein Elektronen- oder Laserstrahl zum Einsatz. Selektives Sintern hat den Vorteil, dass grundsätzlich keine Stützstrukturen notwendig sind, da das 2 Es kommen Acrylate oder Epoxidharze zum Einsatz. 3 Die Wellenlänge des Lasers ist auf die lichtinduzierte Polymerisation des Harzes abgestimmt. -5-

6 nicht verschmolzene Pulver das Bauteil stützt. Überhänge, die nicht mit dem restlichen Bauteil verbunden sind, können beim Aufbringen der nächsten Pulverschicht im ungünstigsten Fall jedoch verschoben werden. Metallteile verfügen deshalb üblicherweise trotzdem über Stützstrukturen. Außerdem haben durch Selektives Sintern hergestellte Bauteile eine rauere Oberfläche als Stereolithografieteile. Der 3D-Druck (engl. 3D-Printing oder 3DP) funktioniert ähnlich dem Selektiven Sintern. Das Ausgangsmaterial liegt ebenfalls in Pulverform vor. Beim 3D-Druck druckt ein Tintenstrahldruckkopf die der Geometrie entsprechenden Bauteilschichten in das Pulverbett. Verwendet wird ein chemischer Binder. Dieser verbindet die Pulverteilchen untereinander sowie mit der darunter liegenden Schicht. Durch Einfärben des Binders besteht die Möglichkeit, manche Bereiche farbig zu drucken. 3D-Printing wurde im Jahr 1993 durch das Massachusetts Institute of Technology patentiert. In der Regel wird ein auf Gips basierendes Pulver verwendet, die Herstellung von Grünlingen aus Metallpulver oder Sandgussformen aus Formsand ist ebenfalls möglich. Ein weiteres Verfahren der additiven Fertigung ist das seit 1996 kommerziell eingesetzte Fused- Deposition-Modeling-Verfahren (FDM-Verfahren) der Firma Stratasys. Es handelt sich um ein Fused-Layer-Modeling-Verfahren; das Verfahrensprinzip ist in Abbildung 2 skizziert. Das Material wird als Draht zugeführt und in einer oder mehreren Düsen aufgeschmolzen. Die Düsen fahren die Konturen der aktuellen Schicht auf der Bauplattform nach und tragen dabei das Material auf. Flächen werden mit einer Schraffur gefüllt, bei der die einzelnen Bahnen sehr dicht nebeneinander liegen. Jede neue Schicht verbindet sich mit der vorherigen. Allerdings verschmelzen die Schichten nicht vollständig, es entsteht eine Rillenstruktur auf der Oberfläche. -6-

7 Bei diesem Verfahren sind Stützstrukturen für Überhänge notwendig. Verfügt die Anlage über mehrere Düsen, besteht die Möglichkeit, die Stützstrukturen mit einem anderen Material zu fertigen. Dieses Material kann beispielsweise wasserlöslich sein oder einen niedrigeren Schmelzpunkt haben als das eigentliche Baumaterial. 2.3 Einsatzgebiete Ursprünglich wurde die additive Fertigung zur Herstellung von reinen Anschauungsmodellen verwendet. Die Bauteile hatten zwar das Aussehen der späteren Originalteile, aber nicht deren physikalische Eigenschaften. Mit der Entwicklung neuer Materialien kamen weitere Anwendungsgebiete hinzu, da additiv hergestellte Teile in ihren Eigenschaften konventionell hergestellten immer ähnlicher wurden. Heutzutage dienen additiv hergestellte Bauteile nicht mehr nur als Anschauungsmodelle oder Prototypen mit Eigenschaften ähnlich den späteren Serienteilen. Inzwischen werden ganze Kleinserien additiv gefertigt. Additive Fertigung findet in vielen Bereichen Anwendung. Im Werkzeugbau, auch Rapid Tooling genannt, wird zwischen direkter und indirekter Methode unterschieden. Bei der indirekten Methode erfolgt die Herstellung der Modelle mittels additiver Fertigung. Dieser Modelle dienen zur Erstellung von Formen für die späteren Originalteile. Bei der direkten Methode nutzt man hingegen die additive Fertigung zur Herstellung von Formen und Kernen, der Zwischenschritt über ein Modell entfällt. In der Medizin besteht zum Beispiel die Möglichkeit Operationen an realen 3D-Modellen zu üben. Computertomographie- Scans liefern die entsprechenden Datensätze; dadurch entsprechen die Modelle exakt den anatomischen Gegebenheiten des Patienten. Für die eigentliche Operation wird weniger Zeit benötigt, was schonender für den Patienten ist. Ein weiterer Einsatzbereich im Gebiet der Medizin sind kundenspezifische Implantate. Es ist nicht notwendig, Implantate als Standardgrößen zu produzieren, sondern sie können bereits im Vorfeld der Operation an die Physiognomie des Patienten angepasst werden. In der Architektur wird additive Fertigung beispielsweise eingesetzt, um Modelle von geplanten oder bereits existierenden Gebäuden zu erstellen. Anhand dieser Modelle ist einfacher zu erkennen, wo Designänderungen nötig sind bzw. wer in einem Team welchen Bereich / welche Aufgaben übernimmt. 2.4 Ausblick Gegenwärtig gibt es den Trend, additive Fertigung auch für Privatpersonen erreichbar zu machen. Dazu sind diverse Selbstbau-Sets auf dem Markt erhältlich; eines davon ist der in diesem Praktikum verwendete RapMan 3.1. Rund um diese Selbstbau-Drucker entstanden Web- Gemeinschaften, die Weiterentwicklungen diskutieren oder Modelle und Entwürfe veröffentlichen. -7-

8 ist eine dieser Seiten. Mitglieder können dort STL- Dateien ihrer eigenen Entwürfe veröffentlichen, die jeder mit Zugang zu einem 3D-Drucker nachbauen kann. Zusätzlich existieren verschiedene Anbieter, die Aufträge für Privatpersonen ausführen. Einen Anbieter, der ausschließlich Aufträge annimmt und ausführt, findet man unter oder Andere Anbieter, wie ttp:// oder bieten zusätzlich die Möglichkeit, eigene Designs für andere anzubieten. Dazu werden die Produkte vom entsprechenden Anbieter produziert, und der Entwickler des Produktes erhält ebenfalls einen Teil des Verkaufspreises. Rechtlich gesehen ist der Produzent für das gefertigte Teil haftbar, auch wenn das Design des Bauteiles nicht von ihm stammt. Deshalb ist eine eindeutige Kennzeichnung zur Zuordnung und Rückverfolgung sowohl zum Produzenten als auch zum Designer notwendig. Eine Möglichkeit einer derartigen Kennzeichnung bilden Data Matrix Codes. Die Demonstrationsbauteile im vorliegenden Versuch enthalten Data Matrix Codes, um ein Beispiel für die praktische Umsetzung zu geben. -8-

9 3 Versuchsgeräte und software 3.1 RapMan 3.1 Im vorliegenden Praktikumsversuch kommt die in Abbildung 3 dargestellte Anlage RapMan 3.1 des Herstellers Bits from Bytes zum Einsatz. Sie basiert auf einem Extrusionsverfahren (Fused Layer Modeling) ähnlich dem FDM-Verfahren der Fa. Stratasys. Die Ansteuerung des Gerätes erfolgt über ein Bedienpaneel. Im Hauptmenü können verschiedene Optionen gewählt werden. Abbildung 4 vermittelt eine Übersicht über die wichtigsten Funktionen. -9-

10 Die Auswahl Home Tool Head bewirkt, dass RapMans Extrusionskopf seine Nullposition anfährt. In dieser Position sollte man 5 Blatt Papier mit leichtem Widerstand zwischen Extrusionskopf und Bauplattform durchführen können. Ist dies nicht möglich, so ist der Abstand zwischen Extrusionskopf und Bauplattform zu gering. Um die korrekte Austarierung der Bauplattform zu überprüfen, ist es sinnvoll, diese Messung an allen vier Ecken durchzuführen. Über die Auswahl Run File wird die gewünschte Datei ausgewählt und der Druck des Bauteils gestartet. Die Dateien mit dem entsprechenden Maschinencode (RapMan verwendet G-Code) befinden sich auf einer SD-Karte. Da RapMan nur max. sechs Zeichen des Dateinamens (das Datei-Format ausgeschlossen) anzeigen kann, ist es sinnvoll, keine längeren Dateinamen zu verwenden. Sobald der Druck einer Datei gestartet wurde, ist die Rückkehr in das Hauptmenü nicht mehr möglich. Die Esc-Taste pausiert den Druck, bei erneuter Betätigung setzt es den Druckvorgang fort. Ein Programmabbruch ist nur durch das Ausschalten des Gerätes in der Pausenposition möglich. In Tabelle 1 ist eine Übersicht gegeben, welche Tasten während des Druckvorganges welche Funktion erfüllen. Tabelle 1: Übersicht über die Funktion der Tasten während des Druckes Tasten Funktion Y+ / Y- Ändert die Temperatur X+ / X- Ändert die Geschwindigkeit, mit der Material extrudiert wird Z+ / Z- Ändert die Höhe der Bauplattform entsprechend der Schichtstärkehöhe Esc Pausiert den Druck Erneutes Esc setzt den Druckvorgang nach einer Aufwärmphase fort (bis zu 30s) Ein häufig auftretender Fehler während des Druckes ist ein über der Förderspindel gebrochener Baumaterialdraht. Dabei besteht die Gefahr, dass kein weiteres Material zur Düse gefördert wird aber der Druckvorgang nicht automatisch unterbricht. Brechen Sie im Zweifelsfall den Druck ab und informieren Sie Ihren Betreuer. -10-

11 Nach Beendigung, wird die tatsächlich benötigte Zeit angezeigt. Die Esc-Taste führt ins Hauptmenü zurück. Das Bauteil kann etwa eine Minute nach dem Druck von der Bauplattform gelöst werden. Dabei ist das Raft ebenfalls vollständig von der Bauplattform zu entfernen. Im Idealfall ist es möglich, Raft und Bauteil vollständig voneinander zu lösen. 3.2 Netfabb Studio Basic Bauteilbeeinflussung Über Projekt / Öffnen lässt sich ein neues Bauteil hinzufügen. Anschließend besteht die Möglichkeit, das Bauteil zu skalieren oder zu drehen sowie Fehler in der STL-Datei mittels Bauteilreparatur zu beheben. Im rechten unteren Bildschirmbereich sind die Funktionen zum Bauteilschnitt und allgemeine Bauteilinformationen untergebracht. Die Bauteilinformationen helfen die Skalierung zu überprüfen. Um ein Bauteil bearbeiten zu können, muss es ausgewählt sein. Angewählte Bauteile werden grün, inaktive Bauteile grau dargestellt. Hinweis: Bei Verwendung der Reparaturautomatik ist ebenfalls der Button Reparatur anwenden zu betätigen. Einige wichtige Funktionen netfabbs werden in Abbildung 5 vorgestellt. Drehung, Zoom und Verschieben der Bauteilansicht ist mit Hilfe der Maustasten und scrollrad wie in gängigen CAD- Systemen möglich oder über die Auswahl der Funktion in der Bedienleiste. Das entsprechend skalierte, reparierte oder nachbearbeitete Bauteil ist als STL-Datei zu exportieren. Einfaches abspeichern erzeugt lediglich eine netfabb-projektdatei die den Bearbeitungsstand des Bauteils beinhaltet aber nicht durch andere Software einlesbar ist. 3.3 G-Code erzeugen Es stehen zwei Programme zur Erzeugung der maschinenlesbaren G-Code-Dateien zur Verfügung: 1. Netfabb Studio Basic for RapMan 2. Bits from Bytes Axon 2-11-

12 Zunächst sind in beiden Programmen die Dateiumwandlung und Schichtdatengenerierung durchzuführen. Der Praktikumsbetreuer gibt Ihnen jedoch vor, welche der Dateien mit RapMan zu nutzen ist Nutzung Netfabb Studio Basic for RapMan 4.5 Als Software zur Umwandlung des Volumenmodells in den maschinenlesbaren Code dient u. A. das Programm netfabb Studio Basic mit der Erweiterung RapMan Basic. Um eine Datei für RapMan zu erstellen, ist das Bauteil aus der Kategorie Bauteile in die Kategorie RapMan 3.1 (zwei Köpfe) zu verschieben. Im Feld Einstellungen ist unter Konfiguration das ausgewählte Material angegeben. Im vorliegenden Praktikumsversuch kommt PLA in verschiedenen Farben zum Einsatz. RapMan verfügt über zwei Druckköpfe. Es besteht die Möglichkeit für jeden Druckkopf ein anderes Material vorzugeben. Wird nur ein Druckkopf verwendet, kann der zweite deaktiviert werden. Sind beide Druckköpfe aktiv, ist auszuwählen, mit welchem Druckkopf das Raft zu drucken ist. Das Raft (engl. Floß) bildet eine Art Unterlage für das eigentliche Bauteil. Es bewirkt, dass das Bauteil während des Druckes sicher auf der Bauplattform haftet und sich nach dem Druck leichter von ihr lösen lässt. Das Programm gibt eine Auswahl aus den Varianten: kein Raft, Pillar Base Standard, Pillar Base Stark und traditionelles Raft. In der Variante Pillar Base werden in der ersten Schicht einzelne Punkte extrudiert und anschließend darüber mit einem Gittermuster verbunden. Der Vorteil liegt darin, dass nur die Punkte der ersten Schicht Kontakt zur Bauplattform haben und das Raft dadurch leichter von der Plattform lösbar ist. Nachteilig ist die Gefahr, dass die einzelnen Punkte nicht ausreichend mit den folgenden Schichten verbunden sind und einzeln von der Bauplattform zu lösen sind. Das traditionelle Raft hingegen hat eine deutlich größere Auflagefläche auf der Bauplattform. Dadurch ist es unter Umständen schwerer ablösbar als die Pillar-Base- Variante, wirkt aber einer Verformung der Bauteile durch thermische Spannungen entgegen. Der Button Berechne Extruderbahnen startet die Zerlegung des Bauteils in Schichten und zeigt die Druckvorschau an. In der Druckvorschau besteht die Möglichkeit, die einzelnen Schichten zu betrachten. Außerdem wird die voraussichtlich benötigte Zeit sowie Bauteilhöhe und Materialverbrauch angezeigt. RapMan benötigt das Format.BFB, speichern Sie die Datei entsprechend auf der SD-Karte ab Nutzung Bits from Bytes - Axon2- Eine Bauteilaufbereitung wie Drehung, Ausrichtung und Skalierung ist bei Axon2 ebenfalls möglich, eine STL-Reparatur jedoch nicht. Über Open kann eine beliebige STL-Datei geladen werden. Im Hauptfenster ist die Bauplattform des RapMan dargestellt darauf erscheint die geöffnete Datei. Die Ansicht kann über die Bedienleiste (View) oder mit den Maustasten und

13 scrollrad verändert werden. Das Bauteil muss innerhalb des Bauraums positioniert werden der von der Düse erreichbar ist. In Y-Richtung steht die volle Bauraumlänge zur Verfügung in X-Richtung wird die erreichbare Länge um den Düsenabstand beider Extruder verringert. Das bedeutet Extruder 1 erreicht nur den linken, Extruder 2 nur den rechten Plattformbereich, mittig befindet sich ihre Schnittmenge in denen beide Extruder arbeiten können. Abbildung 6: Axon2 Bedienleiste Über Build oder über den Reiter Settings gelangt man zu den Druckeinstellungen, worin z.b. Schichtstärke (Layerthickness), Füllstruktur oder Anzahl der die Füllstruktur umschließenden Hüllbahnen sowie Oberflächenschichten (mindestens sind zwei Schichten vorzusehen), Dichte und Geschwindigkeit einstellbar sind. Eine Schichtstärke kleiner 0.25 mm ist praktisch mit dem Gerät nicht realisierbar. Abbildung 7: Benutzereinstellungen für die Schichtberechnung -13-

14 Für volumige Teile lassen sich vier verschiedene Füllstrukturmuster wählen (je aufwendiger das Füllmuster desto länger die Aufbauzeit). In der Printer Configuration lässt sich überdies das Material für den jeweiligen Extruder wählen. Abbildung 7 zeigt das entsprechende Bildschirmfenster. Abschließend ist die Datei auf die SD Karte zu speichern. Hinweis! BFB s Axon2 arbeit nicht immer fehlerfrei. Es ist Freeware mit umfassenden Funktionen und Möglichkeiten. Sollten in der Darstellung und Ansicht Probleme auftreten so ist der Vorgang zu wiederholen, ggf. ist das Programm neu zu starten. 3.4 G-Code manuell prüfen, Abarbeitung kontrollieren Bitte speichern Sie eine Kopie der jeweils erzeugten.bfb-datei lokal auf dem Rechner ab. Der lokal gespeicherte G-Code ist mit Hilfe des Windows-Editors zu öffnen (siehe Beispiel in Abbildung 8 rechts). Bitte analysieren Sie die sich wiederholenden Zeilenbefehle. Welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten haben die generierten G- Codes aus der Netfabb und der Axon2- Software? Anhand der zur Verfügung gestellten Liste mit Standardbefehlen kann zeilenweise die Abarbeitung kontrolliert werden. Gemäß 3.3 der Praktikumsbeschreibung hat der Betreuer das bevorzugte Programm genannt, aus welchem die.bfb-datei zu nutzen ist. Starten Sie RapMan mit der entsprechenden.bfb-datei. Anschließend führt RapMan eine Standard- Kalibrierungs-Prozedur (Homing) durch, während der Aufwärmphase der Düsen haben Sie Gelegenheit, die lokale Kopie der.bfb-datei auf dem Rechner zu öffnen und parallel die Bearbeitungsschritte am Rechner zu überwachen bzw. zu kontrollieren. Notieren Sie Ihre Beobachtungen! -14-

15 4 Literatur [1] Gebhardt, Andreas: Generative Fertigungsverfahren: Rapid Prototyping Rapid Tooling Rapid Manufacturing. München: Hanser, 2007 [2] Gebhardt, Andreas: Understanding Additive Manufacturing: Rapid Prototyping Rapid Tooling Rapid Manufacturing. München: Hanser, 2012 [3] Gibson, Ian et alii: Additive Manufacturing Technologies: Rapid Prototyping to Direct Digital Manufacturing. New York: Springer 2010 [4] Wohlers, Terry: Wohlers Report Fort Collings (Colorado, USA): Wohlers Associates Inc., 2003 [5] Zäh, Michael F. (Hrsg.): Wirtschaftliche Fertigung mit Rapid Technologien: Anwender- Leitfaden zur Auswahl geeigneter Verfahren. München: Hanser, 2006 [6] Website:

16 Anlage 1: Versuchsprotokoll Name: Datum: Prak01.bfb Qualität: Mittel Temperatur Raft:... Raft-Typ: traditionelles Raft Temperatur 1. Schicht:... Füllung: 70% Temperatur Schachtel:... Temperatur-Befehl im G-Code:... Voraussichtliche Druckdauer: 1:18:10 h Tatsächliche Druckdauer:... Beobachtungen: 2. Deckel.STL....bfb Qualität:... Temperatur Raft:... Raft-Typ:... Temperatur 1. Schicht:... Füllung:... Temperatur Schachtel:... Voraussichtliche Druckdauer:... Tatsächliche Druckdauer: