ADDITIVE MANFACTURING: EIN PARADIGEMENWECHSEL IN KONSTRUKTION UND FERTIGUNG

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1 ADDITIVE MANFACTURING: EIN PARADIGEMENWECHSEL IN KONSTRUKTION UND FERTIGUNG REFERAT 3D-MODEL AG, VERKAUF 3D DRUCKER, 3D SCANNER, 3D SOFTWARE ,

2 Manufacturing the Future

3 Über die 3D-MODEL AG - 3D SYSTEMS 3D Printers 3D SCANNERS Consutling 3D SOFTWARE

4 Über 3D Systems 3D Systems (NYSE:DDD) einer der führenden Anbieter in Additive Manufacturing 3D Systems 1992 Erfindung Selective Laser Sintering 3D Systems 1994 Erfindûng Color Jet Printing 3D Systems through ZCorp 1996 Erfindung Multi Jet Printing 3D Systems

5 Industrie setzt immer mehr additiv gefertigte Bauteile Marktreport US-Marktforschungsunternehmen Wohlers Production of Parts for Final Products of the Market for Additive Manufacturing 2003: 4 % 2013: 34.7 % Der industrielle Einsatz direkt Genutzter Bauteile, knackt die 1 Milliarde Dollar Grenze Wachstum im Vergleich zum Vorjahr um 65,4 Prozent

6 KUNSTOFF MIT COLOR JET PRINTING MIT DEM PROJET D DRUCKER

7 KUNSTOFF MIT STEREOLITHOGRAPHIE MIT PROJET 6000 / PROJET 7000, ipro 8000, ProX 800, ProX 950

8 KUNSTOFF ODER METALL MIT SELECTIVE LASER SINTHERING MIT PROX 500, PROX100, PROX 200, PROX 300, PROX 400

9 PROZESSKETTE BIS ZUM FERTIGEN BAUTEIL 3D DATEN ERSTELLUNG DATENAUFRBEREITUNG FERTIGUNG IM PRODUKTIONSDRUCKER POST PROCESSING 3D DIGITALISIERUNG MITTELS 3D SCANNER MODELLIEREN MITTELS CAD SOFTWARE ERZEUGEN VON STL DATEN (AUFBAU IN DREIECKE) (Programme wie Geomagic, CATIA, Solidworks, Solidedge, etc.) REPERATUR / ANPASSUNG DER 3D DATEN ERSTELLUNG WASSERDICHTER VOLUMENMODELLE SLICING DER BAUTEILE (Geomagic, Magics, NetFabb, etc.) EINSTELLUNG PARAMETER DER PRODUKTIONSANLAGE MATERIALQUALITÄT UND WIEDERHOLBARKEIT ZUFÜHRUNG VON BAUTEILEN WÄHREND DER FERTIGUNG (ProX 500, SPro 60, ProX 300, etc. ENTERNUNG STÜTZMATERIAL OBERFLÄCHENBEHANDLUNG METALLISIEREN, VERCHROMEN, VEREDELN (Sandstrahlen, Trovalisieren, Polieren, Lackieren, etc.)

10 WAS MACHT EIN PRODUKT BESSER? - FREIHEIT IN GEOMETRIE (Ableitungen aus der Bionik, etc.) - FUNKTIONALITÄTEN INTEGRIEREN (mehrere Bauteile werden kombiniert, weitere Komponenten werden integriert) - BAUTEILKOMPLEXITÄT GENERIERT KEINE HÖHERE KOSTEN - LEICHTBAU (Gewichtsoptimierung durch Gitternetzstrukturen, etc.) - STEIGERUNG IN DER PERFORMANCE (Leistungssichtbarkeit durch wirtschaftlich, positive Auswirkungen) - VERARBEITUNG MEHRERER WERKSTOFFE IN EINEM BAUPROZESS (Kunststoff mit Gummi, etc.)

11 PARADIGMENWECHSEL IN DER KONSTRUKTION WAS BEI DER KONSTRUKTION BEACHTEN? (SLS) Geringe Winkel erhöhen die Sichtbarkeit von Stufen (Z-Achse) Platzieren der Bauteile mit bester Verschachtelung für minimale Produktionszeiten und Kostensenkung (Schachteln, Auslegung in X / Y Achse) Toleranzen für bewegliche Teile beachten Löcher und «Stäbe» an Bauteildicke anpassen (je geringer die Wandstärke um so kleinere, präzisere Aussparungen möglich) Konstruieren Sie so, dass die Entpulverung leicht fällt (Bsp. Eine geschlossene Kugel kann ohne Loch nicht entpulvert werden, Ritzen und kleine Details wie Rohre beachten) Anpassung der Dreieckanzahl im STL an das zu produzierendes Bauteil

12 PARADIGMENWECHSEL IN DER KONSTRUKTION Verfestigte Grundschicht Obere Schicht zieht sich beim Verfestigen zusammen (durch kältere Neupulverschicht) Enden biegen nach oben Bildquelle: Kaddar, W. (2010). Die generative Fertigung mittels Laser-Sintern: Scanstrategien, Einflu sse verschiedener Prozessparameter auf die mechanischen und optischen Eigenschaften beim LS von Thermoplasten und deren Nachbearbeitungsmo glichkeiten; Diss. Univ. Duisburg, Essen.

13 PARADIGMENWECHSEL IN DER KONSTRUKTION Geforderte Bauteileigenschaften nicht erfüllt Im Prozess: Ursache für Kollision mit Beschichter Abbruch des Bauprozesses, Beschädigung des Werkstücks und evtl. der Anlage Bildquelle: Eschey, C. (2013). Maschinenspezifische Erhöhung der Prozessfähigkeit in der additiven Fertigung (Vol. 274). Herbert Utz Verlag.

14 PARADIGMENWECHSEL IN DER KONSTRUKTION Verzugskompensation durch vorangestellte Free-form deformation (FFD) des digitalen Modells Keine allgemeingültigen Regeln für Vordeformation, sondern abhängig von: Maschine Lage im Bauraum Geometrie des Bauteils Abkühl Parametern Bildquelle: Seminarbericht (2014) 112: 18. Augsburger Seminar f ür additive Fertigung - Produktdesign & Prozessentwicklung, iwb

15 Herstellung der Bauteile nach CAD Modell Vermessung/ 3D Scanning IST SOLL Vergleich FFD der STL Daten Erneute STL Datei Erstellen

16 Concept Models Problem: Create a «light weight» nacelle Hinge Solution: Stress and load path proved design by EADS engineers Highly complex design built as «one piece» with integrated function, Material Ti64 Benefits: A 60% weight saving was achieved through optimization Significant cost reduction

17 PARADIGMENWECHSEL IN DER KONSTRUKTION

18 PARADIGMENWECHSEL IN DER FERTIGUNG

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20 Videoquelle: 3D Druck bei Siemens -

21 3D-Drucker könnten Gasturbinen noch effizienter machen. Siemens- Forscher arbeiten daran. Quelle: Siemens CT arbeitet an neuen Verfahren und Materialien für SLS Brennerspritzen kleiner Glasturbinen werden im schwedischen Fingau bereits gedruckt Reduktion Reparaturzeit Alles was im CAD erstellt wurde, kann ausgedruckt werden Siemens forscht an neuen Prozesstechniken um ganze Turbinenschaufeln printen zu können (höheren Wirkungsgrad der Turbinen, weil sich das Innere der Schaufeln mit deutlich filigraneren Luftkanälen ausstatten liesse bessere Kühlung der Bauteile und ein geringerer Kühlluftbedarf)

22 Kundenspezifisch gefertigte Anlage zum Fördern von Kleinteilen. Wabenstrukturen am Topfboden sorgen für zusätzliche Gewichtseinsparung Fertigung von Fördertöpfen durch Laser-Sintern Volle Ausschöpfung der Vorteile der AM Technologie Quelle: Plasticker / Rüfenacht AG, Allmendstrasse 8, 4938 Rohrbach, Schweiz,

23 ADDITIVE MANFACTURING: EIN PARADIGEMENWECHSEL IN KONSTRUKTION UND FERTIGUNG REFERAT 3D-MODEL AG, VERKAUF 3D DRUCKER, 3D SCANNER, 3D SOFTWARE ,