Industrieller 3D-Druck

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1 Projektziel Ziel des Projektes ist es, einen Überblick über die Möglichkeiten der industriell nutzbaren additiven Fertigungsmöglichkeiten zu erhalten. Nach Abschluss des Projektes soll es für die Teilnehmer möglich sein, das optimale additive Fertigungsverfahren für die individuellen Bauteile zu bestimmen. So erhalten die Projektteilnehmer eine Entscheidungsgrundlage für das am besten geeignetste Verfahren für ihre Bedürfnisse und eine Hilfestellung bei der Entscheidung, ob sich eine Anschaffung lohnt. Projektleistungen Strukturiertes Vorgehen, um das optimale additive Herstellungsverfahren zu finden Einbeziehung der Projektteilnehmer durch einen Fragebogen Herstellung von Bauteilen mit unterschiedlichen additiven Fertigungsverfahren wie zum Beispiel: Lasersintern (SLM) Fused Deposition Modeling (FDM) Kunststoff-Freiformen (AKF) Photopolymerbasierte Verfahren Stereolithografie (STL) Messtechnische Untersuchung der gefertigten Bauteile Bewertung der Bauteileigenschaften: Oberflächenqualität Chemische Beständigkeit Temperaturwechseltests Zugfestigkeiten Schlagzähigkeit Erstellung einer Benchmark-Matrix auch im Vergleich zum Spritzgießverfahren Zusammenstellung von Konstruktionshinweisen für die additive Fertigung Make-or-buy Entscheidungsgrundlage: Lohnt sich die Investition in die neuen Technologien oder ist die Herstellung der Bauteile durch einen Dienstleister sinnvoller Vermittlung von Dienstleistern, welche die Anforderungen der Projektteilnehmer erfüllen Projektdaten Projektname: Projektstart: Oktober 2016 Projektlaufzeit: 1 Jahr Projektkosten: /Jahr* *Reisekosten sind im Preis nicht inbegriffen. Die Rechnungsstellung erfolgt zum Projektstart. Kommanditisten des Kunststoff-Instituts Südwest zahlen einen um zehn Prozent ermäßigten Projektbeitrag. Quereinstieg möglich Auch nach Projektstart ist ein Quereinstieg jederzeit möglich. Information Weitere Auskünfte zum Projektinhalt und -ablauf erhalten Sie über unsere Internetseite oder durch einen direkten Kontakt: Dr. Oliver Keßling +49 (0) [email protected] Dipl.-Ing. Siegfried Kaiser +49 (0) [email protected] Kunststoff-Institut Südwest GmbH & Co. KG Hermann-Schwer-Straße 3 Zufahrt über Peterzeller Str Villingen-Schwenningen Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) [email protected] Quelle: Materialise Vergleich additiver Herstellungsverfahren und Bauteileigenschaften

2 Inhalt Einleitung Projektablauf Additive Fertigungsverfahren oder 3D-Drucker sind in aller Munde. Es fällt jedoch schwer die vielen unterschiedlichen Verfahren auseinander zu halten und die jeweiligen Vor- und Nachteile zu bewerten. In diesem Projekt soll dieser Vielfalt der Möglichkeiten auf den Grund gegangen werden und eine Gegenüberstellung gemacht werden. Als additive Fertigungsverfahren kommen die folgenden Verfahren in Frage: Lasersintern (SLM) Fused Deposition Modeling (FDM) Kunststoff-Freiformen (AKF) Polyjet, Multi Jet Modeling (Photopolymere) Stereolithografie (STL) Die unterschiedlichen Verfahren haben jeweils Vor- und Nachteile. Sie unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich der verwendeten Materialien, der möglichen Auflösung, der thermischen Stabilität der Bauteile, der Zugfestigkeit, der Oberflächenqualität, der Baugeschwindigkeit, im Materialpreis und in den Anforderungen an die Infrastruktur. Die folgenden und weiteren Fragen, welche zum Thema 3D-Druck immer wieder auftauchen werden im Laufe des Projektes bearbeitet: Welche minimalen Wandstärken können erzielt werden? Wie hoch ist die Temperaturbeständigkeit der eingesetzten Materialien? Wie sind die mechanischen und thermischen Kennwerte der Bauteile? Welche Oberflächenqualitäten sind erreichbar? Welche Farben sind verfügbar? Gibt es die Möglichkeit zwei Materialien zu kombinieren Gibt es Materialien mit Flammschutz? Wie ist die chemische und UV-Beständigkeit? Gibt es Materialien mit medizinischer Zulassung? Was muss bei der Konstruktion beachtet werden? Quelle: kuhnstoff Schichtbautechnologie Was ist ein? In den en entwickelt das Institut für die teilnehmenden Unternehmen ein innovatives Thema. Dieses ist praxisnah, mit hohem technologischem Know-how und wird ausschließlich über Teilnehmer-Beiträge finanziert. Vorteile eines es Kostensharing = niedrige Projektbeiträge pro Teilnehmer Geringe Personaleinbindung der teilnehmenden Firmen Technologische Marktführerschaft Netzwerkbildung Interdisziplinärer Erfahrungsaustausch Mitarbeiterweiterbildung/-qualifizierung Zeit- und kostenintensive Untersuchungen sowie die Projektabwicklung erfolgen ausschließlich durch das Institut. Die Personaleinbindung der Firmen beschränkt sich im Minimum auf die Teilnahme an den Projekttreffen (i. d. R. zwei- bis dreimal im Jahr). Geheimhaltung Sämtliche Projektergebnisse unterliegen während der Projektlaufzeit der Geheimhaltung. Ergebnisse von firmenspezifischen Untersuchungen werden vertraulich behandelt. Definition der Bauteilanforderungen durch die Projektteilnehmer. Hierzu werden die unterschiedlichen Bedürfnisse der Projektteilnehmer abgefragt. Diese werden zu Beginn des Projektes mit Hilfe eines Fragebogens systematisch erfasst. Durch die Auswertung der Fragebögen können die passenden Verfahren ermittelt werden. Umfangreiche Recherche über die möglichen additiven Fertigungsverfahren anhand der Bauteilanforderungen. Auswahl der Fertigungsverfahren mit denen die Versuchsbauteile wie Zugstäbe und Kerbschlagproben aufgebaut werden. Herstellung der Bauteile mit den in Frage kommenden additiven Fertigungsverfahren. Untersuchung der Bauteileigenschaften unter anderem mit folgenden Messverfahren: Zugversuche, Kerbschlagversuche Messung der Oberflächenrauigkeit Test der chemischen Beständigkeit Temperaturwechseltests ggf. kundenspezifische Tests Bewertung und Darstellung der Versuchsergebnisse Bewertung und Darstellung der Kosten und der Fertigungsdauer mit den jeweiligen Verfahren. Zusammenfassung der Eigenschaften in einer Matrix Abgleich der Anforderungen der jeweiligen Projektteilnehmer mit der Eigenschaftsmatrix Mitberücksichtigung des zu erwartenden Teileaufkommens in der Bewertung Darstellung der benötigen Infrastruktur und der Materialverfügbarkeit Mit diesen Informationen und den erarbeiteten Ergebnissen erhalten die Projektteilnehmer eine Grundlage für eine make-or-buy Entscheidung.

3 Projektskizze Projektskizze: - Vergleich additiver Herstellungsverfahren und Bauteileigenschaften - Kontakt: Kunststoff-Institut Südwest GmbH & Co. KG Hermann-Schwer-Str Villingen-Schwenningen Fax.: +49 (0) Internet: Dr. Oliver Keßling Tel.: +49 (0) [email protected] Dipl.-Ing. Siegfried Kaiser Tel.: +49 (0) [email protected] Kunststoff-Institut Südwest 4. Quartal Projektziel Erstellung eines Verfahrensüberblicks über industriell nutzbare additive Fertigungssysteme Ermittlung und Vergleich der Bauteileigenschaften Hilfestellung bei make-or-buy Entscheidung Vermittlung von Dienstleitern, um die gewünschten Bauteileigenschaften zu erzielen Kunststoff-Institut Südwest 4. Quartal Kunststoff-Institut Südwest 1

4 Projektskizze Projektablauf Definition der Bauteilanforderungen mittels Fragebogen Umfangreiche Recherche Herstellung der Bauteile Untersuchung der Bauteilanforderungen: Zugversuche Temperaturwechseltests Oberflächenrauigkeit chemische Beständigkeit Erstellung einer Eigenschaftsmatrix make buy Kunststoff-Institut Südwest 4. Quartal Vorgehensweise theoretischer Teil Definition der Bauteilanforderungen Umfangreiche Recherche Auswahl der Fertigungsverfahren Erarbeitung von Konstruktionshinweisen Herstellung der Bauteile Untersuchung der Bauteileigenschaften Bewertung und Darstellung der Versuchsergebnisse Erstellung einer Eigenschaftsmatrix Hilfestellung bei make-or-buy Entscheidung Kunststoff-Institut Südwest 4. Quartal Kunststoff-Institut Südwest 2

5 Projektskizze Vorgehensweise praktischer Teil: Untersuchung der Bauteileigenschaften Bewertung und Darstellung der Versuchsergebnisse Erstellung einer Eigenschaftsmatrix Hilfestellung bei make-or-buy Entscheidung Kunststoff-Institut Südwest 4. Quartal AP1 Definition von Anforderungen an Bauteile AP2 Recherche AP3 Herstellung der Bauteile AP4 AP5 AP6 Messung der Bauteileigenschaften Abgleich der Anforderungen mit den Bauteileigenschaften Hilfestellung bei Make-or-buy Entscheidung Meilensteine Kunststoff-Institut Südwest 4. Quartal Kunststoff-Institut Südwest 3

6 Projektskizze Meilensteine Grundlagen: Bauteile und Materialien sind definiert Bauteile wurden bei Fertigungsdienstleistern erstellt Test der Bauteileigenschaften durchgeführt Ergebnismatrix liegt vor Abgleich mit Bauteilanforderungen vorgenommen Hilfestellung zur make-or-buy Entscheidung liegt vor Kunststoff-Institut Südwest 4. Quartal Projektleistungen Bereitstellung der im Projekt recherchierten Informationen und Ergebnisse Netzwerkbildung Recherchen und Gemeinschaftsuntersuchungen zu den Projektinhalten Nutzung der modernen Ausstattung des KIMW und des KISW für die Untersuchungen Zwei bis drei Projekttreffen für ein bis zwei Personen je Unternehmen (Schulungen und Erfahrungsaustauschtreffen; Teilnehmer können wechseln) Zugang zum geschützten Internetbereich Kunststoff-Institut Südwest 4. Quartal Kunststoff-Institut Südwest 4

7 Projektskizze Projektdaten Projektstart: 1. Oktober 2016 Projektlaufzeit: 1 Jahr Projektkosten: 5.500,- Mitgeltende Unterlagen Allg. Geschäftsbedingungen Projektflyer Projektvereinbarung Kunststoff-Institut Südwest 4. Quartal Kunststoff-Institut Südwest 5

8 Kunststoff-Institut Südwest Frau Luzia Gerritsen Hermann-Schwer-Straße Villingen-Schwenningen per Fax: +49. (0) per [email protected] Anmeldung zum Projekt: Hiermit bestätigen wir verbindlich unsere Teilnahme am Projekt Titel / Bezeichnung: Projektleiter:. Dr. Oliver Keßling Dipl.-Ing. Siegfried Kaiser Projektkosten: ,00 Laufzeit: 1 Jahr Projektstart:. 4. Quartal 2016 Mitgeltende Unterlagen:. Allg. Geschäftsbedingungen, Projektflyer und Projektvereinbarung Kommanditisten des Kunststoff-Instituts Südwest zahlen einen um 10 % ermäßigten Projektbeitrag. Unsere Einkaufsbestell-Nr. lautet: Wir reichen unsere Einkaufsbestell-Nr. nach Die Rechnungserstellung erfolgt ohne Einkaufsbestell-Nr. Die Einkaufsbestell-Nr. muss spätestens nach Ablauf von zwei Wochen nachgereicht werden! Sollte nach Ablauf der Frist noch keine Bestell-Nr. vorliegen erfolgt die Rechnungsstellung ohne diese Angabe. Firma* Straße* PLZ Ort* Telefon Telefax Folgende Personen nehmen voraussichtlich teil*: Durchwahl: / *: 1. / 2. / Datum *erforderliche Angaben rechtsverbindliche Unterschrift / Stempel Kunststoff-Institut Südwest GmbH & Co. KG Hermann-Schwer-Straße Villingen-Schwenningen