GENERATIVE FERTIGUNG EIN GESAMTÜBERBLICK

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1 GENERATIVE FERTIGUNG EIN GESAMTÜBERBLICK Prof. Dr. Alexander Sauer MBE, Dipl.-Ing. Steve Rommel Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress Baden-Württemberg Stuttgart, 8.Oktober 2015 SVR

2 Agenda Was genau bedeutet additive Fertigung? Was sind die Vor- und Nachteile der additiven Fertigung? Wie sieht die Zukunftsprognose aus? aktuelle Trends und Erwartungen! Welches sind die Anwendungsfelder? eine Einordnung! Ressourceneffizienz?

3 Die industrielle Revolution?! Industrielle Fertigung bzw. Revolution ist die kontinuierliche Weiterentwicklung von Technologien und administrativen Begleitprozessen wie beispielweise Lean Production und Lean Development inkl. Rapid Prototyping. mit den Themen der aktuell letzten/nächsten Stufe 3D-Drucken und CPPS (Industrie 4.0) als Teil der digitalen Fertigung.

4 RP vs. DDM Rapid Prototyping ist die Erstellung von Prototypen und Anschauungsmustern zur Entwicklungsbewertung, Visualisierung etc. Direct Digital RP und DDM verwenden die gleichen Technologien und Materialien! Manufacturing ist die Erwartung einer Verschmelzung von Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit automatisierter Prozesse und der Möglichkeit der Herstellung kundenindividueller und maßgeschneiderter Produkten bis Losgröße 1.

5 Generative Fertigungsverfahren Rapid Manufacturing Übersicht über die gängigsten Verfahren Verfahrensgruppe Beispiel Abkürzung Prinzip Sintern Selective Laser Sintering SLS Lokales Aufschmelzen von Electron Beam Sintering / Selective Laser EBS / SLM Pulverwerkstoffen Melting Extrudieren Fused Deposition Modeling FDM Aufspritzen von geschmolzenen Polymeren mittels Düse UV-Aushärtung Stereolithographie SLA Lokal induzierte Copolymerisation Multi-Jet-Modeling MJM Bindertechnologie 3-Dimensional Printing 3DP Binder wird in Pluverbett gezielt aufgebracht Laminieren Laminated Object Manufacturing LOM Ausschneiden und Fügen von Platten UV-Aushärtung + Continuous Liquid Interface Production CLIP Lokal induzierte Copolymerisation

6 Materialien Lebensmittel pulverförmig, strangförmig oder flüssig flüssig Glas Kunststoffe pulverförmig, strangförmig oder flüssig Organische Materialien flüssig Metalle pulverförmig oder platten Sand pulverförmig Holz/Papier Quelle: Fraunhofer IPA

7 Hype um 3D Druck - Entwicklungen und Trends in unterschiedlichen Anwendungen!

8 Konventionelle Fertigungstechnologie vs. innovative 3D- Drucktechnologie Vorteile der generativen Fertigung Funktionsintegration Komplexitätsbeherrschung Leichtbau Designfreiheiten flexible und starre Bauteilsegmente all-in-one werkzeuglos Individualisierung Los-Größe 1 Anwendung Bionik

9 Konventionelle Fertigungstechnologie vs. innovative 3D- Drucktechnologie Nachteile der generativen Fertigung noch geringe Materialuswahl teure Materialien Automatisierungsgrad Zeit Nacharbeitsaufwand Stand-Alone-Lösungen Qualitätssicherung Oberflächenqualität

10 Werkzeugherstellung (hot sheet metal forming) Herstellung aktiv gekühlter Werkzeugformen oder Bauteile von Formen interne Kühlkanäle bieten beste Temperaturverteilung und daher auch beste Ergebnisse hybride Werkzeuge (CNC gefräster Grundkörper + 3D gedruckte Abdeckung/Oberschale) Source: Volkswagen Conventional drilled channels Optimized conformal cooling channels Quelle: Fraunhofer IWU Tool insert with conformal cooling system

11 Medizintechnik In der Medizintechnik reicht das Spektrum der Anwendungen von Prothesen, Orthesen über chirurgische Bohrschablonen bis zur Dentalindustrie. Quelle:Fraunofer IPA / Gottinger

12 Ressourceneffizient Ressourceneffizienz durch den Verbrauch des tatsächlich benötigten Materials plus notwendiger Hilfsstoffe (je nach Verfahren). Verbrauch des Materials, zum Zeitpunkt des Bedarfs oder Abrufs (und nicht auf Lager). z.t. Wiederverwertung der Werkstoffe (vor allem bei den Thermoplasten Herstellung am Ort des Verbrauchs in Zukunft möglich

13 (Bio-)Werkstoffe Materialentwicklungen und Evaluationen von neuen, bio-basierten bzw. teil-bio-basierten Werkstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen. zur sinnvollen Erweiterung der Materialvielfalt unter nachhaltigen Gesichtspunkten von Anfang an. mit BioProBW und IKT (Uni Stuttgart)

14 ? Vielen Dank! Kontakt: Prof. Dr. Alexander Sauer Steve Rommel Fraunhofer IPA, Stuttgart +49 (0) Fraunhofer IPA