Generative Fertigungsverfahren Additive Manufacturing und 3D Drucken für Prototyping - Tooling - Produktion

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1 Andreas Gebhardt Generative Fertigungsverfahren Additive Manufacturing und 3D Drucken für Prototyping - Tooling - Produktion 4., neu bearbeitete und erweiterte Auflage EXTRA Mit kostenlosem E-Book

2 Inhaltsverzeichnis XIX Beispiel Design: Flaschenöffner Angewandte Kunst Bildhauerei und Plastiken Beispiel Archäologie: Büste der Königin Teje Modellbildung in der Architektur Beispiel Architektur: Deutscher Pavillon für die Expo Beispiel Architektur: Ground Zero Beispiel Architekturdenkmäler: Dokumentation von baugeschichtlich relevanten Gebäuden Rapid Prototyping zur Überprüfung von Rechenverfahren Spannungsoptische und thermoelastische Spannungsanalyse Spannungsoptische Spannungsanalyse Thermoelastische Spannungsanalyse (THESA) Beispiel: Spannungsoptische Spannungsanalyse an einem Kipphebel eines Lkw-Verbrennungsmotors Beispiel: Thermoelastische Spannungsanalyse zum Festigkeitsnachweis an einer Automobilfelge Ausblick Rapid Tooling Einordnung und Begriffsbestimmung Direkte und indirekte Verfahren Eigenschaften generativ gefertigter Werkzeuge Strategische Aspekte beim Einsatz Generativer Werkzeuge Schnelligkeit Umsetzung neuer technischer Konzepte Konstruktive Eigenschaften generativ gefertigter Werkzeuge Prototypwerkzeuge Weiche gegossene Werkzeuge Harte gegossene Werkzeuge Harte direkt gefertigte Werkzeuge und Werkzeugeinsätze Bereitstellung der Daten Indirekte Rapid Tooling Verfahren Abformverfahren und Folgeprozesse Eignung Generativer Verfahren zur Herstellung von Urmodellen für Folgeprozesse Indirekte Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen für Kunststoffbauteile Abgießen in weiche Werkzeuge oder Formen Vakuumgießen

3 XX Inhaltsverzeichnis Nylongießen Silikonabguss Photocasting Spincasting Abgießen in harte Werkzeuge Metallspritzen Gießharzwerkzeuge Maskenwerkzeuge, Polyurethangießen Niederdruckspritzgießen, Reaction Injection Molding (RIM) D Keltool Course4 Technology Andere Abformverfahren für harte Werkzeuge Ford Sprayform Verfahren Rapid Solidification Process, RSP Indirekte Verfahren zur Herstellung von Metallbauteilen Der Feingussprozess mit generativen Prozessschritten Werkzeuge durch Feinguss von Rapid Prototyping Urmodellen Direkte Rapid Tooling Verfahren Prototype Tooling Werkzeuge auf der Basis von Kunststoff Rapid-Prototyping-Modellen und -Verfahren ACES Injection Molding, AIM Tiefziehen oder Thermoformen Ausgießen von Rapid Prototyping Modellen Herstellung von Kernen und Formen für den Metallguss Sandguss Druckguss Metallwerkzeuge auf der Basis von mehrstufigen generativen Prozessen Selektives Lasersintern von Metallen IMLS 3D Systems Paste Polymerization OptoForm D Printing von Metallen ExOne Direct Tooling Werkzeuge auf der Basis von Metall Rapid Prototyping Verfahren Mehrkomponenten-Metallpulver-Lasersintern Einkomponenten-Metallpulver-Verfahren Sintern und Generieren DirectTool EOS Laserschmelzen SLM-Solutions Laser Cusing Concept Laser Direktes Laserformen TRUMPF Elektronenstrahlsintern ARCAM

4 Inhaltsverzeichnis XXI Lasersintern Phenix Laser-Generieren mit Pulver und Draht Laser Engineered Net Shaping (LENS) Optomec Direct Metal Deposition (DMD) Schicht-Laminat-Verfahren Metalllamellenwerkzeuge Laminated Metal Tooling Ultrasonic Consolidation Fabrisonic/Solidica Lamellenwerkzeug Weihbrecht Ausblick Direct Manufacturing Rapid Manufacturing Einordnung und Begriffsbestimmungen Begriffe Vom Rapid Prototyping zum Rapid Manufacturing Workflow für das Rapid Manufacturing Anforderungen an die direkte Fertigung Potenziale der Generativen Fertigung von Endprodukten Erhöhte Konstruktionsfreiheit Erweiterte konstruktive und gestalterische Möglichkeiten Funktionsintegration Neuartige Konstruktionselemente Herstellung traditionell nicht herstellbarer Produkte Variation von Massenprodukten Personalisierung von Massenprodukten Passive Personalisierung Hersteller Personalisierung Aktive Personalisierung Kunden Personalisierung Realisierung neuer Werkstoffe Realisierung neuer Fertigungsstrategien Entwurf neuer Arbeits- und Lebensformen Anforderungen an Generative Verfahren für die Fertigung Anforderungen an die generative Herstellung eines Bauteils Prozess Materialien Organisation Konstruktion Qualitätssicherung Logistik Anforderungen an die generative Serienfertigung mit heutigen Verfahren Prozess

5 XXII Inhaltsverzeichnis Materialien Organisation Konstruktion Qualitätssicherung Logistik Zukünftige Anforderungen an die generative Serienfertigung Prozess Materialien Organisation Konstruktion Qualitätssicherung Logistik Realisierung des Rapid Manufacturing Generative Fertigungsanlagen als Elemente einer Fertigungskette Generative Anlagen zur Komplettfertigung von Produkten Industrielle Komplettfertigung Individuelle Komplettfertigung (Personal Fabrication) Anwendungsbereiche Anwendungsfelder nach Werkstoffen Metallische Werkstoffe und Legierungen Hochleistungskeramiken Kunststoffe Neue Werkstoffe Anwendungsfelder nach Branchen Werkzeugbau Gießereiwesen Dentaltechnik Schmuckindustrie Medizinische Geräte und Hilfsmittel, Medizintechnik Zahnspangen: Aligner Invisalign Hörgeräteschalen, Otoplastiken Technische Medizingeräte Design und Kunst Perspektiven Sicherheitsvorschriften und Umweltschutz Gesetzliche Grundlagen für das Betreiben und das Herstellen von Generativen Fertigungsanlagen und den Umgang mit den zugehörigen Werkstoffen

6 Inhaltsverzeichnis XXIII Baurecht Wasserrecht Gewerberecht Immissionsschutzrecht Abfallrecht Chemikalienrecht Sicherheitsdatenblätter REACH Anmerkungen zu Materialien für die Generative Fertigung Anmerkungen zur Benutzung von generativ gefertigten Bauteilen Aspekte zur Wirtschaftlichkeit Strategische Aspekte Strategische Aspekte für den Einsatz Generativer Verfahren in der Produktentwicklung Qualitative Ansätze Quantitative Ansätze Operative Aspekte Auswahl geeigneter Generativer Fertigungsverfahren Zur Ermittlung der Kosten von Rapid Prototyping Verfahren Variable Kosten Fixkosten Charakteristika Generativer Fertigungsverfahren und ihre Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit Make or buy? Zukünftige Rapid Prototyping Verfahren Mikrobauteile Mikrobauteile aus Metall und Keramik Mikrobauteile aus Metall und Keramik mittels Laserschmelzen Schmelzvorgang beim selektiven Laserschmelzen Mikrostrukturen aus Metallpulver Mikrostrukturen aus Keramikpulver Contour Crafting D-Shape Prozess Selective Inhibition of Sintering (SIS) SIS-Polymer-Prozess SIS-Metall-Prozess