WEPRO. Technologietransfer von High-Tech-Wissen zur Werkzeugproduktion in sächsischen Unternehmen. 27. Juni in Oelsnitz / Erzgebirge.

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1 WEPRO Technologietransfer von High-Tech-Wissen zur Werkzeugproduktion in sächsischen Unternehmen Workshop in Oelsnitz / Erzgebirge 27. Juni 2006

2 Inhalt Versuch einer Systematisierung Rapid Tooling zur Risikominimierung bei der Massenfertigung Beiträge des BTE Ausblick und vorläufige Grenzen

3 Verfahren der Teileherstellung Fräsen Drehen Stanzen Schleifen Schneiden Erodieren Gießen Spritzen Druckguss Einzelteil Kleinserie Großserie x x x x x x x x x x x x x x x x x x (x) x x x x RP-Verfahren x x

4 Düsenseitige Werkzeughälfte Quelle: Krauß Maffei

5 Schließseitige Werkzeughälfte Quelle: Krauß Maffei

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7 Rapid Prototyping / Verfahren für das Rapid Tooling

8 Schwerpunkte: Kompetenzzentrum für Rapid Prototyping Materialien für das Rapid Prototyping RP für medizinische Anwendungen Präzisionsteile mit Rapid Prototyping Weitere Arbeitsfelder: CAD / CT-Datenaufbereitung Plasmapolieren metallischer Oberflächen Meßtechnik / Sensorik

9 PROZESSKETTE von der Idee zum Produkt CAD Mechanical Desktop/Power Pack I-DEAS Pro Engineer CATIA Idee Reverse Engineering 3D-Meßtaster Laserscanner Surfacer Prozeßkette Computertomographie VOXIM zur Visualisierung, Datenaufbereitung und als CAD- Schnittstelle DATENAUFBEREITUNG Skalieren, Platzieren, Slicen (mit RP-verfahrensangepaßter Software) RAPID PROTOTYPING Stereolithographie, Selektives Lasersintern, Fused, Deposition Modelling, 2 ½D-CNC- Bearbeitung, Anschauungs- und Funktionsmodelle, verlorene Gießformen FOLGETECHNOLOGIEN Modellbau, Kunststoffgießen, Präzisionsgießen von Metallen und Speziallegierungen einschl. Titan P R O D U K T

10 Warum Rapid Prototyping?

11 Verteilung des Rapid Prototyping Einsatzes auf unterschiedliche Branchen (nach Wohlers) Konsumgüter 20% Büromaschinen 13% Luft- und Raumfahrt 9% Automobile 25% Medizin 10% Wissenschaftliche Einrichtungen 9% Behörden/ Wehrtechnik 6% Sonstiges 8%

12 Reverse Engineering Fertigungsunterlagen fehlen Mathematische Beschreibung manuell gefertigter Werkstücke Designerentwürfe Mehrstufiger Anpassungsprozeß

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14 Reverse Engineering 3D-Vermessung

15 Reverse Engineering 3D-Vermessung

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18 Prinzipien kommerzieller Rapid Prototyping Verfahren Prinzip AUSSCHNEIDEN (LOM) AUSHÄRTEN (STL) AUFSCHMELZEN (FDM) SINTERN (SLS) BINDEMITTEL- INJEKTION (3D-PRINTING) Verarbeitbares Material Folienwerkstoffe werden ausgeschnitten und schichtweise miteinander verklebt Papier Kunststoff Aluminium Keramik Überführen von flüssigen Werkstoffen in den festen Aggregatzustand durch Laserstrahl oder UV-Licht (flächig) Harze (Sterocol) Schichtweises Verschmelzen von Werkstoffen Kunststoffe Wachs Med. ABS Thermisches Überführen von pulverförmigen Werkstoffen (teilweise mit Bindemitteln) in kompakte Körper Kunststoffe (Metalle) (Formsand) DuraFormPA Binden (Verkleben) von pulverförmigen Werkstoffen Keramik Stärke/Zellulose Gips

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23 Prinzipskizze der Stereolithographie

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27 Lasersinteranlage EOS P350

28 EOSINT P 350 (Polystyrol- und Feingussmodell)

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30 Spritzgussform vor der Nachbearbeitung (EOSINT M)

31 Prinzipskizze für das Schmelzen und Verfestigen aus der festen Phase (Fused Deposition Modelling)

32 Lichtquelle LCD-Maske Optik Polymerbad und Modell MPL-Technologie

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34 Arbeitsweise Z Druck-Schlitten Bau-Plattform Material Überlauf 3. Binder Auftrag Zustellung.

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37 Edelstahl Rohr Länge: 15 cm Endbearbeitung metallischer Bauteile durch Plasmapolieren

38 Endbearbeitung metallischer Bauteile durch Plasmapolieren Ti Al 6 V

39 Fa. Göbert GmbH Dental - Legierung Cr CO ( Feinguss ) Endbearbeitung metallischer Bauteile durch Plasmapolieren

40 Rohteil Vergleich Elektropolieren Plasmapolieren Endbearbeitung metallischer Bauteile durch Plasmapolieren an Titan-Guss

41 Kenngrößenvergleich erzielbare R a -Werte / Materialabtrag pro Minute Elektropolieren: 0,1 µm / 30 µm min -1 Plasmapolieren: 0,03 µm / 2,5 µm min -1

42 Oberflächenbehandlung von Kunststoffprodukten Verfahren Vorbereitung durch Reinigen, Sandstrahlen oder Schleifen Grundbeschichtung mit Spritzlack, Tauchlack, durch Pulverbeschichtung oder Elektrolytisches Tauchlackieren Schutzlackierungen mit Klarlack oder Decklack in verschiedenen Farbvarianten (optische Effekte + Schutz) Oberflächenbeschichtung im Vakuum Eingesetzte Materialien: Aluminium, Chrom, Chromlegierungen, Kupfer, Kupferlegierungen, Silber, Gold und Titan Nach dem metallischen Bedampfen wird eine Plasmapolymerschutzbeschichtung aufgebracht

43 Zusammenfassung und Ausblick Rapid Prototyping - Tooling Technologie steht noch am Anfang ihres umfassenden technischen Einsatzes Gegenwärtig bereits festen Platz bei der Modellherstellung, aber nur in stark begrenztem Umfang bei der Herstellung von Funktionsmodellen Erschließung weiterer Einsatzgebiete durch konsequente Erweiterung der verfügbaren Materialpalette Weitere Steigerung der Genauigkeit und der Detailtreue erforderlich