Engelbert Westkämper Hans-Jürgen Warnecke Einführung in die Fertigungstechnik 8., aktualisierte und erweiterte Auflage Mit 248 Abbildungen Unter Mitarbeit von Max Dinkelmann und Holger Haag STUDIUM VIEWEG + TEUBNER
Inhaltsverzeichnis VII Inhaltsverzeichnis Grundlagen zur Fertigungstechnik 1 1.1 Produktion als Wertschöpfungsprozess 1.1.2 Strategien der Produktion 2 1.3 Elemente des Produktionsprozesses 2 1.4 Produktlebenszyklusmanagement 4 1.5 Einteilung der Fertigungsverfahren 6 1.6 Grundlagen zur Lasertechnik 9 Qualitätsmerkmale gefertigter Teile 12 2.1 Grundlagen und Normen 13 2.1.1 Geometrische Produktspezifikation 13 2.2 Maße, Toleranzen und Passungen tür Längenmaße 15 2.2.1 Maße und Abmaße 15 2.2.2 Toleranzsysteme 16 2.2.3 Passungsarten und Passsysteme 19 2.2.4 Passungsauswahl 20 2.3 Technische Oberflächen 22 2.3.1 Ordnungssystem für Gestaltabweichungen 22 2.3.2 Form- und Lagetoleranzen 22 2.3.3 Rauheit und Welligkeit von Oberflächen 25 2.4 Prüfungen und Prüfmittel 28 2.4.1 Nachweis der Übereinstimmung 28 2.4.2 Lehren, Messzeuge und Messgeräte 29 2.4.3 Koordinatenmessgeräte 30 2.4.4 Sichtprüfungen 31 2.4.5 Prüfplanung 32 2.4.6 Prüfmittelüberwachung 33 2.5 Qualitätsmanagement 36 2.5.1 Qualitätsmanagementsysteme 36 2.5.2 Qualitätsregelkreise 37
VIII Inhaltsverzeichnis 3 Wirtsdiaftlichkeitsbetrachtungen bei der Auswahl von Fertigungsverfahren 40 3.1 Technologischer Variantenvergleich 41 3.2 Bewertungsmethoden beim Variantenvergleich 42 3.2.1 Kostenrechnung und Kalkulation 42 3.2.2 Wirtschaftlichkeitsrechnung 45 4 Werkstoffe 49 4.1 Metallische Werkstoffe 49 4.1.1 Eisenwerkstoffe 51 4.1.2 Nichteisenmetalle 52 4.2 Nichtmetallische Werkstoffe 57 4.2.1 Kunststoffe 57 4.2.2 Keramische Werkstoffe 63 4.2.3 Verbundwerkstoffe 66 4.2.4 Nachwachsende Rohstoffe 69 5 Fertigungsverfahren am Beispiel metallischer Werkstoffe 78 5.1 Urformen 78 5.1.1 Urformen aus dem flüssigen Zustand 78 5.1.2 Urformen aus dem ionisierten Zustand 92 5.1.3 Urformen aus dem körnigen oderpulverförmigen Zustand 93 5.2 Umformen 97 5.2.1 Druckumformen 98 5.2.2 Zugdruckiimformen 109 5.2.3 Zugumformen 114 5.3 Trennen 115 5.3.1 Zerteilen 116 5.3.2 Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden 120 5.3.3 Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden 133 5.3.4 Abtragen 141 5.4 Fügen 147 5.4.1 Schweißen 148 5.4.2 Löten 161 5.4.3 Umformtechnisches Fügen 163
Inhaltsverzeichnis IX 5.4.4 Kleben 168 5.4.5 Schrauben und Schraubenverbindungen 169 5.5 Beschichten 172 5.5.1 Beanspruchungsarten und Eigenschaften technischer Oberflächen 173 5.5.2 Lage der Beschichtung in der Wertschöpfungskette 174 5.5.3 Vorbehandlung 177 5.5.4 Einteilung 180 5.6 Stoffeigenschaft ändern 202 5.6.1 Grundlagen der Wärmebehandlung von Stahlwerkstoffen 203 5.6.2 Thermische Wärmebehandlungsverfahren von Stahlwerkstoffen 204 5.6.3 Thermochemische Wännebehandlungsverfahren von Stahlwerkstoffen... 209 5.6.4 Wärmebehandlung von Eisen-Gusswerkstoffen 210 5.6.5 Wärmebehandlung von NE-Metallen 211 6 Bearbeitung von Kunststoffen 212 6.1 Urformen 213 6.1.1 Extrudieren 213 6.1.2 Blasformen 217 6.1.3 Spritzgießen 218 6.1.4 Pressen 219 6.1.5 Schäumen 219 6.1.6 Stereolithographie 220 6.1.7 Urformen faserverstärkter Formteile 221 6.2 Umformen 223 6.3 Trennen 224 6.4 Fügen 225 6.4.1 Schweißen 225 6.4.2 Kleben 227 6.5 Beschichten 228 7 Besonderheiten der Keramikbearbeitung 229 7.1 Urformen 229 7.2 Trennen 235 7.2.1 Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden 236 7.2.2 Thermisches Abtragen 237
X Inhaltsverzeichnis 8 Bearbeitung nachwachsender Rohstoffe 238 8.1 Herstellung von Spanplatten 238 8.1.1 Rohstoffe 238 8.1.2 Fertigungsprozess 239 8.2 Holzbeaibeitung 242 8.2.1 Grundlagen der Zerspanung von Holz 242 8.2.2 Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden 244 9 Reinstproduktion am Beispiel elektronischer Halbleiterbauelemente 248 9.1 Produktion unter reinen Bedingungen 248 9.2 Reinraumtechnik 248 9.2.1 Grundlagen 248 9.2.2 Reinraumklassen 249 9.2.3 Verschiedene Reinraumkonzepte 250 9.2.4 Kontaminationsarten 251 9.3 Grundlagen der Halbleitertechnologie 252 9.3.1 Halbleiter-Diode 252 9.3.2 Feldeffekt-Transistor 253 9.4 Herstellung eines Halbleiterchips 254 9.4.1 Notwendige Prozessschritte 254 9.4.2 3 D-Chip-Technologie 261 10 Rapid Prototyping 262 10.1 Prinzip und Prozesskette des Rapid Prototyping 262 10.2 Industriell eingesetzte Verfahren des Rapid Prototyping 265 10.3 Folgetechnologien Rapid Tooling und Rapid Manufacturing 265 11 Recycling 267 11.1 Recycling in den ingenieurwissenschaften 267 11.1.1 Motivation für Recycling 267 11.2 Begriffe und Gliederungen 268 11.2.1 Recycling-Kreislaufarten im Produktlebenszyklus 268 1 l.2.2 Recycling-Behandlungsprozesse 272 11.2.3 Recyclingformen 272
Inhaltsverzeichnis XI 11.2.4 Gerneinsamkeiten von Produktion und Deproduktion" 272 11.3 Produktgestaltung für Stoffkreisläufe 275 11.3.1 Ökobilanzierung 275 1 1.3.2 Produktionsabfallverminderpde Produktgestaltung 276 i 1.4 Recyclingverfahren für Produkte aus Metallen und Kunststoffen 280 Literaturverzeichnis 284 Normen und Richtlinien 288 Stichwortverzeichnis 290