3.Urformen Flashcards
1
Q
Einteilung der Fertigungsverfahren entsprechend der DIN 8580
—> siehe Folie 2
A
Ausgiebig in 1.VL
2
Q
Das Urformen ist nach der Einteilung der Fertigungsverfahren entsprechend der DIN 8580 welche Hauptgruppe?
A
Hauptgruppe 1: Urformen (Formschaffen)
—> Zusammenhalt schaffen
3
Q
Definition des Urformverfahrens nach DIN 8580: ??
A
Nach DIN 8580 ist Urformen das Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch Schaffen des Zusammenhaltes; hierbei treten die Stoffeigenschaften des Werkstückes bestimmbar in Erscheinung.
4
Q
Nach DIN 8580 ist ?? das Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch Schaffen des Zusammenhaltes; hierbei treten die Stoffeigenschaften des Werkstückes bestimmbar in Erscheinung.
A
Urformen
5
Q
Auswahl der Gusswerkstoffe ergibt sich aus den geforderten Eigenschaften der Fertigteile sowie aus den anwendbaren Gießverfahren
Auswahlkriterien sind: ?? (8)
A
- Festigkeit
- Dichte
- elektrische Leitfähigkeit
- thermische Leitfähigkeit
- Zerspanungseigenschaften
- Korrosionsverhalten
- Verschweißverhalten
- Herstellkosten
6
Q
Bedeutung von Additiven Fertigungsverfahren (AM) wird immer größer.
Wahr/Falsch?
A
Wahr
7
Q
Klassifizierung der Urformverfahren nach DIN 8580 in folgende Kategorien: ?? (4)
A
- Urformen aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand
—> Abschneiden aus der Dampfphase in einer Form
(—> z.B. Bedampfen mit metallischen Partikeln) - Urformen aus dem flüssigen, breiigen oder pastösen Zustand
—> Gießen
—> Spritzgießen - Urformen aus dem ionisierten Zustand durch elektrolytisches Abschneiden
—> Galvanoplastik - Urformen aus dem festen Zustand
—> Pressen und Formen
—> Pulvermetallurgie
8
Q
Unter welche Kategorien nach der Klassifizierung der Urformverfahren nach DIN 8580 fallen additive Fertigungsverfahren (AM)? (2)
A
- Urformen aus dem flüssigen, breiigen oder pastösen Zustand
- Urformen aus dem festen Zustand
9
Q
Was versteht man unter Urformen durch Additive Fertigungsverfahren (AM) ?
A
Automatisierten Prozess zum schichtweisen Aufbau von dreidimensionalen Werkstücken aus Inkrementen von Material direkt aus einem 3D-CAD-Datensatz ohne bauteilspezifische Werkzeuge
(Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing aus dem flüssigen oder dem festen Zustand)
10
Q
Die allgemeine Technologie des Metall-Gießens lässt sich in 4 wesentliche Schritte aufteilen: ??
A
- Auswahl der Formstoffe
—> hier wird festgelegt, ob z.B. eine Metallform für Kokillenguss oder z.B. eine Sandform Verwendung findet - Auswahl des Formverfahrens
—> Handformverfahren
—> Maschinenverfahren - Auswahl der Gießform
- Auswahl des Gießverfahrens
—> statischer Guss
—> dynamischer Guss
(Siehe Folie 5(4))
11
Q
Was erfolgt nach dem Gießen?
A
Das Postprocessing:
—> Ausleeren, Putzen, Prüfen, Wärmebehandlung, Bearbeiten, Endkontrolle
—> Überführung zum Fertigteil
12
Q
Nenne mind. 3 Vorteile des Metall-Gießens: ??
A
Vorteile:
- ermöglicht komplexe dreidimensionale Innenstrukturen
- große Werkstoffvielfalt
- geeignet für Einzelfertigung und Großserien
- nahezu unbegrenzt anwendbar hinsichtlich Größe und Wanddicke
- Werkstückeigenschaften unabhängig von Richtungstexturen
- freie Gestaltungsmöglichkeiten mit funktional optimal ausgelegten Bauteilkonturen
- Wirtschaftlichkeit ggü. anderen Fertigungsverfahren
13
Q
Wie lassen sich Gießverfahren allgemein einteilen? (2)
A
- Formguss
—> Gießen in verlorenen Formen
—> Gießen in Dauerformen ohne Modell - Halbzeugguss
14
Q
Verfahrensvarianten des (Metall-)Gießens
Nenne mind. 3 Beispiele für den Halbzeugguss! (6)
A
- Strangguss
- Band- und Folienguss
- Rheoguss
- Kristallzüchtung
- Sprühgießen
- Schmelzverdüsung
15
Q
Halbzeugguss
Bsp.: Strangguss
—> wird bspw. für die Herstellung von Schienen verwendet
—> hierbei wird flüssiges Metall in eine meist wassergekühlte ?(1)? gegossen
—> es erstarrt an der ?(2)? und kann als ?(3)? Strang kontinuierlich abgezogen werden
A
(1) Kokille
(2) Außenhaut
(3) endloser
16
Q
Den Formguss können wir unterscheiden in? (2)
A
- Gießen in verlorenen Formen
- Gießen in Dauerformen ohne Modell
17
Q
Formguss
Nenne Beispiele für Gießen in verlorenen Formen! (5)
A
- tongebundener Sand
- physikalisch gebundener Sand
- keramische Formen
- organisch chemisch gebundener Sand
- anorganisch chemisch gebundener Sand
18
Q
Formguss
Nenne Beispiele für Gießen in Dauerformen ohne Modell! (4)
A
- Schwerkraftkokillenguss
- Niederdruckguss
- Druckguss
- Schleuderguss
19
Q
Formen werden auch als ?? bezeichnet.
A
Kokillen
20
Q
Einteilung der Fertigungseinrichtungen für den Metallguss erfolgt anhand der/des: ?? (3)
A
- Formart
- Formtyps
- Modellart
21
Q
Bei der Formart unterscheidet man: ?? (2)
A
- verlorene Form
- Dauerform
22
Q
Zwischen welchen Formtypen unterscheidet man? (3)
A
- geteilte Form
- ungeteilte Form
23
Q
Zwischen welchen Modellarten unterscheidet man? (3)
A
- Dauermodelle
- verlorene Modelle
- ohne Modelle
24
Q
Sandguss mit verlorener Form und Dauermodell
—> meist in der Einzelteilfertigung verwendet, aber auch in der Serienfertigung durch automatisierte Formherstellung möglich
—> SIEHE FOLIE 7(8)!!!
A
!!
25
Einteilung der Metall-Gusswerkstoffe
Wie lassen diese sich unterteilen? (3)
```
- Eisen-Gusswerkstoffe
—> Gusseisen
—> Temperguss
—> Stahlguss
—> Sondergusseisen
```
- Leichtmetall-Gusswerkstoffe
—> Aluminium-Basis-Legierungen
—> Magnesium-Basis-Legierungen
```
- Schwermetall-Gusswerkstoffe
—> Kupfer-Basis-Legierungen
—> Zink-Basis-Legierungen
—> Blei-Basis-Legierungen
—> Zinn-Blei-Legierungen
—> Nickel-Basis-Legierungen
```
26
Nenne typische Vertreter der Eisen-Gusswerkstoffe! (4)
—> Gusseisen
—> Temperguss
—> Stahlguss
—> Sondergusseisen
27
Die Leichtmetall-Gusswerkstoffe sind i.d.R.: ?? (2)
- Aluminium-Basis-Legierungen
| - Magnesium-Basis-Legierungen
28
Nenne die Schwermetall-Gusswerkstoffe! (5)
```
—> Kupfer-Basis-Legierungen
—> Zink-Basis-Legierungen
—> Blei-Basis-Legierungen
—> Zinn-Blei-Legierungen
—> Nickel-Basis-Legierungen
```
29
(Nicht im VL-Video, aber auf Folien)
Eisen-Gusswerkstoffe: Gusseisen
Mit Lamellengraphit:
1) Nenne ein paar Eigenschaften!
2) findet Anwendung bei: ?? (3)
1) Eigenschaften:
- begrenzte Zugfestigkeit
- „fast“ keine Dehnbarkeit
- sehr gute Gießbarkeit
- gute Zerspanbarkeit
- hohes Dämpfungsvermögen
- korrosionsbeständig
- gute Wärmeleitfähigkeit
2)
- Zylinderblöcken
- Pumpen
- Lagerflansche
30
(Nicht im VL-Video, aber auf Folien)
Eisen-Gusswerkstoffe: Gusseisen
Mit Kugelgraphit:
1) Nenne ein paar Eigenschaften!
2) findet Anwendung bei: ?? (3)
1) Eigenschaften:
- höhere Festigkeit
- stahlähnliche Duktilität
- gute Gießbarkeit
- gute Zerspanbarkeit
- korrosionsbeständig
2)
- Kurbelwelle
- Lenkgehäuse
- Pressenständer
31
(Nicht im VL-Video, aber auf Folien)
Eisen-Gusswerkstoffe: Temperguss
1) Nenne ein paar Eigenschaften!
2) findet Anwendung bei: ?? (3)
1) Eigenschaften:
- gute Duktilität
- Werkstoffeigenschaften entsprechen im Wesentlichen denen von Gusseisen mit Kugelgraphit
- zum Schweißen aufgrund einer ferritischen Randschicht geeignet
- schlechtere Gießbarkeit im Vergleich zu Gusseisen
2)
- Pleuel
- Bremszangen
- Lagergehäuse
32
(Nicht im VL-Video, aber auf Folien)
Eisen-Gusswerkstoffe: Stahlguss
1) Nenne ein paar Eigenschaften!
2) findet Anwendung bei: ?? (3)
1) Eigenschaften:
- bessere armfestigkeits- und Zähigkeitseigenschaften im Vergleich zu Gusseisen
- zum Schweißen geeignet, je nach Kohlenstoffgehalt
- höherer Fertigungsaufwand durch schlechtere Gießeigenschaften
- höhere Mindestwanddicken als beim Gusseisen
- gute Legierbarkeit
2)
- Zahnräder
- Getriebegehäuse
- Bremsscheiben
33
Metall-Gießen mit verlorenen Formen
Verfahren können in welche Modelle wesentlich unterschieden werden? (2)
- Verfahren mit verlorenen Modellen
—> Feingießen
—> Vollformgießen
```
- mit Dauermodellen
—> Handformen
—> Maschinenformen
—> Maskenformen
—> Shaw-Verfahren
```
34
Metall-Gießen mit verlorenen Formen
Nenne Verfahren mit verlorenen Formen und verlorenen Modellen! (2)
- Feingießen
| - Vollformgießen
35
Metall-Gießen mit verlorenen Formen
Nenne Verfahren mit verlorenen Formen und mit Dauermodellen! (4)
—> Handformen
—> Maschinenformen
—> Maskenformen
—> Shaw-Verfahren
36
Siehe dir Tabelle auf Folie 12(13) an!!
!
37
Beim Feinguss handelt es sich um ein Verfahren zur Serienfertigung von kleinsten Gussteilen.
Wahr/Falsch?
Wahr
38
Beim Feinguss handelt es sich um ein Verfahren zur Serienfertigung von kleinsten Gussteilen.
Die Gussstücke zeichnen sich aus durch: ?? (3)
—> oftmals kann eine ?? Bearbeitung eingespart werden
- Detailstärke
- Maßgenauigkeit
- hohe Oberflächenquaität
___
—> oftmals kann eine SPANENDE Bearbeitung eingespart werden
39
Feinguss
Das Verfahren arbeitet mit einem verlorenen Modell und einer verlorenen Form.
Wahr/Falsch?
Wahr
40
Feinguss
Die wesentlichen Prozessschritte bestehen aus: ?? (1-9)
1. Spritzen der Wachsmodelle
2. Aufbau zu Gießtraube
3. Tauchen in einer keramischen Schlickermasse
4. Besanden mit feuerfestem Material
5. Gießform mehrmals Schlickern und Besanden
6. Ausschmelzen der Wachslinge und Brennen der Gießform
7a. Offenes Abgießen der Form
7b. Vakuumgießen
8. Mechanische Zerstörung der Form
9. Abtrennen der Gießteile
Bilder zu den einzelnen Prozessschritten siehe auf Folie 13(14)
41
Nenne Verfahren für das Metall-Gießen in Dauerform ohne Modell: ?? (4)
- Kokillengießen
- Druckgießen
- Schleudergießen
- Stranggießen
42
Verfahren für das Metall-Gießen in Dauerform ohne Modell:
SIEHE TABELLE FOLIE 14(15)
!!
43
Metall-Gießen in Dauerform ohne Modell
Schleudergießen
—> kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von ??
großen Hohlformen in Metall oder Kunststoff
44
Metall-Gießen in Dauerform ohne Modell
Ablauf Schleudergießen:
1. Phase: Die Kokille ist drehbar gelagert und besitzt einen Ausstoßer.
2. Phase: Die Schmelze wird in die rotierende Kokille mittels einer seitlichen Öffnung eingefüllt.
3. Phase: Schmelze beginnt sich am Rand der rotierenden Kokille abzusetzen und langsam zu erstarren
4. Phase: Schmelze Kühe weiter ab
5. Phase: Am Ende des Prozesses wird das erstarrte rohrförmige/hohlförmige Gebilde mit dem Ausstoßer aus der Kokille rausgedrückt
—> siehe auch etwas anders beschrieben auf Folie 15(16) mit Abbildungen!
…
45
(Nicht in VL, aber in Folien)
Stranggießen
—> siehe Folie 16(17)!
…
46
Nenne Gestaltungsrichtlinien am Beispiel einer Gusskonstruktion: ?? (7)
Abb. mit richtig und falsch —> siehe Folie 17(18)!!
- Zugspannungen verhindern
—> stattdessen Druckspannungen provozieren
- ungünstige Geometrie führt bei Werkstoffen mit höherer Druck- als Zugfestigkeit zu Zugspannungen
- unnötige Materialanhäufung birgt Lunkergefahr
- Werkzeugbearbeitungsgeometrie beachten
- Sternverrippung führt zu unerwünschter Materialanhäufung
- Beanspruchungsgerechte Lage von Versteifungsrippen berücksichtigen (Druckspannung!)
- versetzte Verrippungen verhindern Materialanhäufungen
47
(Nicht in VL, aber in Folien)
Anwendung bei Hochleistungswerkstoffen
Wesentliche Vorteile je nach Legierung:
Chemische Beständigkeit, Warmfestigkeit, Hitzebeständigkeit und magnetische Eigenschaften
- NiMo-,NiCr-Legierungen:
—> erhöhte ?(1)? Eigenschaften
- NiMo-, NiCu-Legierungen:
—> gute ?(2)?
—> verbesserte ?(3)?
—> verbesserte ?(4)? bei tiefen Temperaturen
(1) magnetische
(2) Korrosionsbeständigkeit
(3) Warmfestigkeit
(4) Schlagzähigkeit
48
(Nicht in VL, aber in Folien)
Anwendung bei Hochleistungswerkstoffen
Magnesium hat die ?(1)? Dichte aller metallischen Werkstoffe bei mittleren ?(2)?
—> gute ?(3)?
—> Mg-Al-Zn-Legierungen:
- Verbesserung der ?(4)?
- Korrosionsbeständigkeit
- ?(5)?empfindlichkeit
—> Mg-Legierungen mit Cr. bzw. Thorium und Zirkonium:
- Verbesserung der ?(6)?, insbesondere der ?(7)?
(1) geringste
(2) Festigkeitswerten
(3) Zerspanbarkeit
(4) Zähigkeit
(5) Kerbempfindlichkeit
(6) Festigkeit
(7) Warmfestigkeit
49
Einteilung der Kunststoffe (Polymere)
Welche Arten werden unterschieden?
- Duroplaste
—> Pheno-, Aminoplaste
—> Epoxidharze (EP)
—> ungesättigte Polyesterharze (UP)
```
- Thermoplaste
—> Polystyrol (PS)
—> Polyvinylchlorid (PVC)
—> Polyamid (PA)
—> Polyethylen (PE)
—> Polycarbonat (PC)
```
```
- Elastomere
—> Naturkautschuk, Polyisopren
—> Siliconkautschuk
—> Polyurethankautschuk
—> Styrol-Butadien-Kautschuk
—> Butylkautschuk
```
50
Nenne Duroplaste: ?? (3)
—> Pheno-, Aminoplaste
—> Epoxidharze (EP)
—> ungesättigte Polyesterharze (UP)
51
Nenne ein paar Thermoplaste: ?? (5)
```
—> Polystyrol (PS)
—> Polyvinylchlorid (PVC)
—> Polyamid (PA)
—> Polyethylen (PE)
—> Polycarbonat (PC)
```
52
Nenne ein paar Elastomere: ?? (5)
```
—> Naturkautschuk, Polyisopren
—> Siliconkautschuk
—> Polyurethankautschuk
—> Styrol-Butadien-Kautschuk
—> Butylkautschuk
```
53
Duroplaste sind Kunststoffe, welche während der Fertigung vernetzen
Sie können nur wie recycled werden?
chemisch oder mechanisch
54
Thermoplaste sind schmelzfähige Materialien, die auch sehr gut wiederverwendbar oder recyclebar sind.
Wahr/Falsch?
WAHR
55
Elastomere sind entweder duromer oder plastomer verarbeitet.
Wahr/Falsch?
Wahr
56
Urformen durch Spritzgießen (Kunststoff): Technologie
Die Spritzgießmasse wird bei Thermoplasten in ein beheiztes Spritzgießwerkzeug mit hohem Druck eingespritzt und dort unter Druckeinwirkung in den festen Zustand überführt
Wahr/Falsch?
FALSCH
—> in ein gekühltes Spritzgießwerkzeug
57
Die Spritzgießmasse wird bei Duroplasten in ein beheiztes Spritzgießwerkzeug mit hohem Druck eingespritzt und dort unter Druckeinwirkung in den festen Zustand überführt
Wahr/Falsch?
Wahr
58
Urformen durch Spritzgießen (Kunststoff): Technologie
Die Spritzgießmasse wird bei Thermoplasten in ein ?(1)?, bei Duroplasten in ein ?(2)? Spritzgießwerkzeug mit ?(3)? Druck eingespritzt und dort unter ?(4)? in den ?(5)? Zustand überführt
(1) gekühltes
(2) beheiztes
(3) hohem
(4) Druckeinwirkung
(5) festen
59
Urformen durch Spritzgießen (Kunststoff): Technologie
Prozessablauf/Prozessaufbau:
Die Spritzgießeinheit ist aufgebaut aus einer
?(1)? und einem ?(2)?
Die Plastifizierungseinheit besteht aus einem ?(3)? und einer innenliegenden ?(4)?, welche ?(5)? und auch ?(6)? verschiebbar ist.
Der Prozess besteht aus dem ?(7)? des ?(8)? in der Plastifizierungseinheit.
Durch ?(9)? der Schnecke wird ?(10)? Material zur ?(11)? transportiert.
Hier entsteht ein ?(12)? und die Schnecke wandert axial nach ?(13)?.
Der Einspritzvorgang wird dadurch ausgelöst, dass die Schneckenrotation ?(14)? und die Schnecke als ?(15)? axial nach ?(16)? bewegt wird und somit flüssigen ?(17)? in das ?(18)? einspritzt.
Zum Schluss beginnt der Prozess von neuem
Siehe mit Abbildungen Folie 20(21)!!
(1) Plastifizierungseinheit
(2) Spritzgießwerkzeug
(3) Zylinder
(4) Schnecke
(5) rotiert
(6) axial
(7) Aufschmelzen
(8) Kunststoffgranulats
(9) Rotation
(10) flüssiges
(11) Einspritzdüse
(12) Gegendruck
(13) hinten
(14) stoppt
(15) Kolben
(16) vorne
(17) Kunststoff
(18) Werkzeug
60
Urformen durch Spritzgießen (Kunststoff): Technologie
Das Spritzgießen ist was für ein Verfahren?
Ein diskontinuierliches Massenverfahren
61
Anwendung des Spritzgießens:
Nenne Bsp. ((und welche Eigenschaften diese vorweisen))! (2)
```
- bei Mikroplanetengetriebe
—> Spielfreiheit bei miniaturisierter Baugröße
—> exzellente Wiederholgenauigkeit
—> extrem flache Bauweise
—> geringes Eigengewicht
```
- medizinische Instrumente
—> Polyethylen: Sterilisationsbeständig, chemische Beständigkeit, thermische Beständigkeit, geringe Wärmedehnung, geringe Kriechneigung
62
Anwendungen des Spritzgießens in der Medizintechnik hat welchen wesentlichen Vorteil?
Aufgrund der 100°C Verarbeitungstemperatur sind die Bauteile nach der Fertigung bereits steril!
63
Nenne Vorteile des Spritzgießens: (5)
- Eignung zur wirtschaftlichen Großserienfertigung
- geringer Zeitaufwand
- hohe Reproduziergenauigkeit
- vollautomatische Produktion von Bauteilen komplizierter Geometrie
- keine bzw. geringe Nacharbeit an Formteilen
64
Nenne Verfahrensvarianten beim Spritzgießen: ?? (4)
- Einkomponentenspritzgießen
- Mehrkomponentenspritzgießen
- Pulverspritzgießen
- Reaktionsspritzgießen
65
Fertigungseinrichtung und Werkzeuge: Spritzgießwerkzeug
Einfachwerkzeug
Mehrfachwerkzeug
—> siehe Folie 23(24)!!!
—> übe Beschriftung mit KT!
!
66
Insbesondere in der ?(1)? kommt das Mehrkomponentenspritzgießen zur Anwendung.
Hierbei werden in einem Spritzgussvorgang ?(2)? in ein Werkzeug eingespritzt.
(1) Automobilindustrie
| (2) verschiedene Fraktionen
67
Extrudieren ist ein ?(1)?.
(1) Massenvertigungsverfahren
68
Extrusion
Das Verfahren wird z.B. angewandt bei: (3)
- der Fußbodenherstellung
- der Folienproduktion (bspw. Müllbeutel)
- Halbzeugen wie Fensterprofilen
69
Durch was zeichnet sich das Extrusionsverfahren aus?
dadurch, dass kontinuierlich ein endloser Materialstrang erzeugt wird.
70
Extrusion/Extrudieren
—> Aufbau und Prozessverlauf:
Die Plastifizierungseinheit ist aus einem ?(1)? und einer ?(2)? aufgebaut.
Die Schnecke ist hier jedoch nicht in der Lage ?(3)? zu verfahren, sondern transportiert aufgrund der Rotation ?(4)? schmelzflüssiges Material an die ?(5)?.
Um den Ausstoß von ?(6)? zu erhöhen werden sogenannte ?(7)? verwendet
(1) Zylinder
(2) Schnecke
(3) axial
(4) kontinuierlich
(5) Düse
(6) flüssigem Material
(7) Doppelschneckenextruder
71
- Aufbau Einschneckenextruder
- Aufbau Doppelschnecke
—> siehe Folie 24(25)!!!
!
72
Ein kreatives Spezialverfahren stellt welches Verfahren dar?
Tauchperformen
73
Beim Tauchperformen werden ?(1)? Formen in ein ?(2)? mit flüssigem ?(3)? getaucht.
Nach dem herausziehen der Form wird das ?(3)? unter Wärme ?(4)?.
Die ?(5)? der Bauteile ist aufgrund der ?(6)? Eigenschaften möglich.
(1) erwärmte
(2) Tauchbecken
(3) PVC
(4) vernetzt
(5) Entformung
(6) elastischen
74
Tauchperform
Welche Formteile werden hergestellt?
- Herstellung nahtloser und auch mehrfarbiger Formteile
75
Beim Tauchperformen werden kleine bis mittlere Serien hergestellt, die sich durch Spritzgießen nicht wirtschaftlich herstellen lassen.
Wahr/Falsch?
Wahr
76
Urformen durch Additive Fertigungsverfahren (AM)
(—> auch Rapid Prototyping oder 3D-Drucken)
Automatisierter Prozess zum ?
Schichtweisen Aufbau von dreidimensionalen Werkstücken aus Inkrementen von Material direkt aus einem 3D-CAD-Datensatz ohne bauteilspezifische Werkzeuge.
77
Was versteht man unter Rapid Prototyping?
Prozesse, bei denen Prototypen und Modelle hergestellt werden
78
Prozesse, bei denen Prototypen und Modelle hergestellt werden nennt man?
Rapid Prototyping
79
Prozesse, bei denen Endprodukte hergestellt werden nennt man?
Rapid Manufacturing
80
Was versteht man unter Rapid Manufacturing
Prozesse, bei denen Endprodukte hergestellt werden
81
Urformen durch Additive Fertigungsverfahren
Eine anerkannte Einteilung der Additiven Fertigungsverfahren besteht in der anwendungsbezogenen Unterscheidung zwischen: ??
Rapid Prototyping
—> Prozesse, bei denen Prototypen und Modelle hergestellt werden
Rapid Manufacturing
—> Prozesse, bei denen Endprodukte hergestellt werden
82
Entsprechend der Obereinteilung in Rapid-Prototyping und Rapid Manufacturing lassen sich weitere Begriffe definieren.
Dem Rapid-Prototyping lässt sich was zuordnen?
- Solid Imaging
- Concept Modeling
- Funktional Prototyping
83
Entsprechend der Obereinteilung in Rapid-Prototyping und Rapid Manufacturing lassen sich weitere Begriffe definieren.
Dem Rapid-Manufacturing lässt sich was zuordnen?
- Direct Manufacturing/Tooling
| - Rapid Tooling (bisschen auch Rapid Prototyping zuzuordnen)
84
Was versteht man unter Solid Imaging?
Erzeugung einer 3D-Abbildung oder Skulptur
85
Was versteht man unter Concept Modeling?
Erzeugung eines Konzeptmodells
86
Was versteht man unter Functional Prototyping?
Erzeugung eines Funktionsmodells
87
Was versteht man unter Direct Manufacturing / Tooling ?
Produkte, die direkt im AM-Prozess (Additiven Fertigungsprozess) erzeugt werden
88
Was versteht man unter Rapid Tooling?
Erzeugung von Kernen, Kavitäten oder Einsätzen für Werkzeug-, Matrizen- und Formenbau.
89
Rapid Prototyping
Mit Hilfe eines AM-Prozesses (Additiven Fertigungsprozesses) erzeugter ?(1)? eines späteren ?(2)?, jedoch nicht mit dessen ?(3)? (anderes Material und Herstellungsverfahren)
(1) Prototyp
(2) Serienbauteils
(3) Eigenschaften
90
Rapid Prototyping - Prozesskette
—> siehe Folie 28(29) !!!!
Beschreibe die Prozesskette!
1. Erstellung des 3D-CAD-Modell
(Punkt-/Flächen-/Volumenmodell)
—> daraus wird ein STL-File (Flächenmodell) und ein CLI/SLI-File (Schichtenmodell) generiert
2. Technologiedefinition
—> der Bauprozess wird durchgeführt
—> dann erfolgt eine Nachbearbeitung hin zum Fertigteil
91
Werkstoffe für Additive Fertigungsverfahren können wie eingeteilt werden? (3)
- fest
—> Pulver
—> Folie
—> Draht
- flüssig
—> Polymerisation
- gasförmig
—> Chemische Reaktion
(Gesamtüberblick siehe Folie 29(30))
92
Werkstoffauswahl im Bereich der Additiven Fertigung beschränkt sich längst nicht mehr auf die Kunststoffprodukte. In der Zwischenzeit finden wir in der Serie auch Stahlanwendungen.
Wahr/Falsch?
Wahr
| Siehe Folie 30(31)
93
Nenne Vorteile der additiven Fertigungsverfahren (allgemein): ?? (7)
- lokale Schaffung von Werkstoffzusammenhalt
- direkte Schichtengenerierung aus rechnerinterner Darstellung
- keine NC-Programmierung notwendig
- keine Kollision von Werkzeugen möglich
- große Werkstoffvielfalt
- Geometrien beliebiger Komplexität sind prinzipiell herstellbar
- Werkstückeigenschaften unabhängig von Richtungstexturen
94
Additive Fertigungsverfahren
Selektives Laser Sintern (SLS)
(Rapid Prototyping bzw. Manufacturing)
Wodurch ist dieses Verfahren gekennzeichnet?
Kunststoffpartikel werden durch sintern miteinander verbunden
—> siehe Folie 32
95
Additive Fertigungsverfahren
Selektives Laser Melting (SLM)
(Direct Tooling oder Manufacturing)
Wo findet dieses Verfahren Anwendung?
Bei der Bearbeitung von Metallpulvern
96
Additive Fertigungsverfahren
Selektives Laser Melting (SLM)
(Direct Tooling oder Manufacturing)
Es entstehen ?(1)? Verbindungen.
Aufgrund hoher thermischer ?(2)? sind die SLM-Bauteile i.d.R. einer ?(3)? zu unterziehen.
(1) schmelzflüssige
(2) Eigenspannungen
(3) Wärmebehandlung
—> siehe genauer auf Folie 33(34)!!!
97
Additive Fertigungsverfahren
3D-Drucken (3DP)
(i. d. R. Concept Modeling oder Functional Prototyping)
Das 3D-Drucken ist durch einen sehr einfachen ?(1)? Maschinenaufbau gekennzeichnet.
Über einen ?(2)? wird der flüssige ?(3)? aufgetragen und somit örtlich vernetzt.
—> siehe Folie 34(35) genauer!
(1) kinematischen
(2) Druckkopf
(3) Binder
98
Additive Fertigungsverfahren
Stereolithographie (SL)
(i.d.R. Concept Modeling)
Es liegt ein flüssiger Ausgangsstoff vor.
Wie wird dieser dieser flüssige Kunststoff örtlich vernetzt?
Mithilfe von Licht
—> genauer siehe Folie 35(36)
99
Vergleich der Additiven Fertigungsverfahren
| —> Überblick: Folie 36(37)
…
100
Beim Selective Laser Melting ist die Verwendung von Metallpulvern möglich.
Wahr/Falsch?
Wahr
101
Die Stereo Lithographie ist ein Verfahren, welches sehr kleine Aufbauraten generiert, jedoch höchste Genauigkeit.
Wahr/Falsch?
Wahr
102
- viele unterschiedliche Werkstoffe einsetzbar
- Herstellung von Konzeptmodellen und Funktionsprototypen
- kein Folgeprozess bei Kunststoffen notwendig
- Recycling des nicht verhinderten Pulvers
- keine Stützkonstruktionen notwendig
Eigenschaften von welchem Additiven Fertigungsverfahren?
Selective Laser Sintering
103
Nenne Eigenschaften des 3D-Printing! (6)
- hohe Baugeschwindigkeit
- farbige Modelle möglich
- sehr einfache Bedienung
- keine Stützkonstruktionen notwendig
- sehr kostengünstiges Verfahren
- teilweise Nachbearbeitung nötig
104
- hohe Baugeschwindigkeit
- farbige Modelle möglich
- sehr einfache Bedienung
- keine Stützkonstruktionen notwendig
- sehr kostengünstiges Verfahren
- teilweise Nachbearbeitung nötig
Eigenschaften von welchem additiven Fertigungsverfahren?
3D-Printing
105
Eigenschaften von welchem additiven Fertigungsverfahren?
- Hohe Oberflächenqualität
- geeignet für komplizierte und filigrane
Strukturen
- hohe Genauigkeit
- breites Spektrum an Metallen vorhanden
- sehr dünne Wanddicken möglich
(- Verwendung von Metallpulvern möglich)
Eigenschaften von welchem additiven Fertigungsverfahren?
Selective Laser Melting
106
Nenne Eigenschaften des Selective-Laser-Melting (SLM)! (6)
- Hohe Oberflächenqualität
- geeignet für komplizierte und filigrane
Strukturen
- hohe Genauigkeit
- breites Spektrum an Metallen vorhanden
- sehr dünne Wanddicken möglich
(- Verwendung von Metallpulvern möglich)
107
Nenne Eigenschaften von Stereo Lithographie! (6)
- hohe Genauigkeiten der Werkstücke (bis zu 0,05 mm)
- Herstellung filigraner Strukturen möglich
- hohe Kantenschärfe
- transparente Modelle sind möglich
- hohe Oberflächengüte
- Stützgeometrien und Nacharbeit nötig
(- generiert sehr kleine Aufbauraten, jedoch höchste Genauigkeit)
108
- Herstellung filigraner Strukturen möglich
- hohe Kantenschärfe
- transparente Modelle sind möglich
- hohe Oberflächengüte
- Stützgeometrien und Nacharbeit nötig
(- generiert sehr kleine Aufbauraten, jedoch höchste Genauigkeit)
Eigenschaften von welchem additiven Fertigungsverfahren?
Stereo Lithographie
109
In der Übersicht der Anwendungen additiver Fertigungsverfahren
—> siehe Folie 37(38)!!!
!!
110
Dreidimensionale Gitterstrukturen aus Metall lassen sich wirtschaftlich nur mit welchem Fertigungsverfahren fertigen?
Selective Laser Melting (SLM)j
111
Urformen durch Galvanoformung
Was versteht man unter Galvanoformen?
Galvanoformen ist das Urformen aus dem ionisierten Zustand, wobei Metall elektrolytisch aus einem wässrigen Salzbad abgeschieden wird.
(Es dient hauptsächlich zur Erzeugung metallischer Beschichtungen oder zur Herstellung selbsttragender metallischer Werkstücke.)
112
Wozu dient Galvanoformen hauptsächlich?
Zur Erzeugung metallischer Beschichtungen oder zur Herstellung selbsttragender metallischer Werkstücke
113
?? ist das Urformen aus dem ionisierten Zustand, wobei Metall elektrolytisch aus einem wässrigen Salzbad abgeschieden wird.
Galvanoformen
114
Beim Galvanoformen wandern ?(1)? von der Anode(+) hin zur Kathode(-) und setzten sich dort ab, wodurch ?(2)? generiert werden.
(1) Metallionen
| (2) Werkstücke
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- hohe Abbildungsgenauigkeit
- geringe oder keine Nachbehandlung der Werkstücke
- hohe Nachformgenauigkeit der Mikrogeometrie mit Rautiefen bis zu Rt = 0,05 μm
- einfache Wiederholbarkeit bei der Herstellung gleicher Teile
- einfache Herstellung komplizierter Raumformen
- Herstellung dünner Wände
Vorteile von?
Galvanoformen
116
1) Mit dem Galvanoformen lassen sich allg. was für Bauteile herstellen?
2) Ein breites Anwendungsgebiet besteht aber auch bei der?
1) Bauteile höchster Qualität
| 2) Aufbringung hochfester Schichten
117
Galvanoformen - Werkstückbeispiele
—> Nenne ein paar Beispiele
—> siehe Folie 41
- Lenkradform
- Elektoden für Zahnformen
- Lackierschablone für Radkappen
118
Urformen durch Pulvermetallurgie
Es werden ?(1)? oder auch ?(2)? Ausgangsmaterialien ?(3)? zusammengemischt, gepresst und anschließend einer Wärmebehandlung (dem sogenannten ?(4)?) unterzogen.
Die Erzeugung sogenannter ?(5)? (Werkstoffverbunde die schmelztechnisch nicht realisierbar sind) ist so möglich.
Es können somit Bauteile hoher ?(6)? hergestellt werden, die darüber hinaus über Eigenschaften verfügen, die mit anderen Verfahren nicht zu erreichen sind
—> z.B. Einstellung einer Porosität für Filtermaterialien
Die Prozesskette siehe Folie 42(43)!!!!!!
(1) keramische
(2) metallische
(3) pulverförmig
(4) Sintern
(5) Pseudolegierungen
(6) Genauigkeit
119
Einstellung einer Porosität für Filtermaterialien
Diese Eigenschaft lässt sich nur mit welchem Verfahren realisieren?
Urformen durch Pulvermetallurgie
120
Mit Urformen durch Pulvermetallurgie ist die Erzeugung sogenannter Pseudolegierungen möglich.
Was versteht man darunter?
Werkstoffverbunde die schmelztechnisch nicht realisierbar sind.
121
Werkstoffe für Pulvermetallurgie
Überblick über die Werkstoffe und Sintertemperaturen gibt Foie 43 (44) !!!
!
122
Nenne 3 Werkstoffe für die Pulvermetallurgie, welche für die Fertigungstechnik u.a. von Bedeutung sind!
- Wolfram-Legierung
- Hartmetall
- Keramik
123
Nenne Vorteile der Pulvermetallurgie: ?? (6)
- Herstellung von sog. “Pseudolegierungen” aus Pulvergemischen, deren Komponenten im flüssigen Zustand schlecht mischbar sind
- Verarbeitung hochschmelzender Metalle
- Ausnutzung besonderer pulvermetallurgischer Eigenschaften wie
die Porosität
- Hohe Maßhaltigkeit und Fertigformnähe
- Hohe Wirtschaftlichkeit bei hohen Stückzahlen, Energie- und Materialeinsparung gegenüber alternativen Verfahren
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- Herstellung von sog. “Pseudolegierungen” aus Pulvergemischen, deren Komponenten im flüssigen Zustand schlecht mischbar sind
- Verarbeitung hochschmelzender Metalle
- Ausnutzung besonderer pulvermetallurgischer Eigenschaften wie
die Porosität
- Hohe Maßhaltigkeit und Fertigformnähe
- Hohe Wirtschaftlichkeit bei hohen Stückzahlen, Energie- und Materialeinsparung gegenüber alternativen Verfahren
Vorteile von welchem Verfahren?
Pulvermetallurgie
125
Verfahrensvarianten der Pulvermetallurgie
In welche 2 Verfahrensarten kann bei der Formgebung der Rohteile unterschieden werden wird grundsätzlich unterschieden?
- Kalt-Urformgebungsverfahren
- Heiß-Urformgebungsverfahren
—> beiden Verfahren folgt immer das Sintern
126
Verfahrensvarianten der Pulvermetallurgie (bzgl. Formgebung der Rohteile)
Heiß-Umgebungsverfahren werden bei was eingesetzt?
Bei besonders feinen, hochverdichteten Pulvern
| —> beim Sintern entsteht so ein sehr feinkörniges Gefüge
127
Verfahrensvarianten der Pulvermetallurgie (bzgl. Formgebung der Rohteile)
Wie können Kalt-Urformgebungsverfahren unterteilt werden? (3)
- Gießformgebung
—> Schlickergießen
—> Foliengießen
- Plastische Formgebung
—> Extrudieren
—> Spritzgießen
- Pressformgebung
—> Trockenpressen
—> isostatisches Kaltpressen
128
Verfahrensvarianten der Pulvermetallurgie (bzgl. Formgebung der Rohteile)
Nenne Heiß-Urformgebungsverfahren: ?? (3)
- Heißpressen
- isostatisches Heißpressen
- Plasmaspritzen
129
Pulvermetallurgie - Spritzgießen
Beschreibe die Herstellung von einem keramischen Produkt in ingesamt 4 Schritten: ??
1. Ausgangswerkstoff und der Binder werden in einem Extruder gemischt und homogenisiert
—> Ergebnis: Spritzfähiges Granulat
2. Spritzgießen des Granulats in eine Form
—> Ergebnis: Grünlinge
3. Thermisches und katalytisches Entbindern der Grünlinge
—> Ergebnis: Braunlinge
4. Sintern der Braunlinge
—> Ergebnis: keramische Produkt
130
Die Formgebung der Rohteile erfolgt immer unter welcher Prämisse?
Gefüge sollen immer möglichst homogen zusammengepresst werden.
131
Pulvermetallurgie - Pressen
Warum entsteht beim einseitigen Pressen ein sehr inhomogenes Dichtegefüge?
Aufgrund der Wandreibung
132
Pulvermetallurgie - Pressen
Insbesondere beim einseitigen Pressen entsteht aufgrund der Wandreibung ein sehr inhomogenes Dichtegefüge.
Wie wird dieser Problematik begegnet?
Damit, dass man eine zweiseitige Wirkung erzeugt (zweiseitiges Pressen)
133
Pulvermetallurgie - Pressen
Insbesondere beim einseitigen Pressen entsteht aufgrund der Wandreibung ein sehr inhomogenes Dichtegefüge.
Dieser Problematik wird damit begegnet, dass man eine zweiseitige Wirkung erzeugt.
Welches Pressverfahren zeigt die besten Ergebnisse und ist aber in der Durchführung sehr aufwändig?
Isostatisches Pressen
134
Pulvermetallurgie - Pressen
—> Übersicht mit Abbildungen auf Folie 47(48)!
!
135
Was versteht man unter Sintern?
Sintern ist Verdichten pulverförmiger oder feinkörniger Stoffe durch Druck und Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes, wobei sich die Oberflächen der einzelnen Körner miteinander verbinden.
136
?? ist Verdichten pulverförmiger oder feinkörniger Stoffe durch Druck und Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes, wobei sich die Oberflächen der einzelnen Körner miteinander verbinden.
Sintern
137
Wie kann Sintern unterteilt werden? (2)
- ohne Flüssigphase
—> einphasig (z.B. MgO)
—> mehrphasig (z.B. Al2O3 + MgO-Zusatz)
- mit Flüssigphase
—> ohne Reaktionen (z.B. Hartmetalle)
—> mit Reaktionen (z.B. Porzellan)
138
Pulvermetallurgie - Sintern
Unter hohem Druck und hoher Temperatur kommt es zu ?(1)? in den Randbereichen der einzelnen Körner, sodass immer größere ?(2)? entstehen.
(1) Diffusionsvorgängen
| (2) Kristalle
139
- Halswachstum
- Verdichtung/Umordnungsprozesse
```
- Transportmechanismen
—> viskoses Fließen
—> Volumendiffusion
—> Oberflächendiffusion
—> Verdampfung, Kondensation
```
Welche Phase des Sinterprozesses hier beschrieben?
Frühbereich
140
- Kristallwachstum
- Porenschrumpfung
Welche Phase des Sinterprozesses hier beschrieben?
Hauptbereich
141
- Riesenkornwachstum
- Gaseinschlüsse
- parasitäres Porenwachstum
Welche Phase des Sinterprozesses hier beschrieben?
Spätbereich
142
Aufgrund der hochflexiblen und nahezu unbegrenzten Möglichkeit der Einstellung der Eigenschaften fertiger Sinterbauteile finden wir diese in allen Bereichen der Technik wieder.
Die moderne Zerspanungstechnik kommt ohne pulvermetallurgisch hergestellte Werkzeuge nicht mehr aus.
Wahr/Falsch?
Wahr
143
Zusammenfassung - Urformen
- Nach DIN 8580 ist Urformen das Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch Schaffen des Zusammenhaltes; hierbei treten die Stoffeigenschaften des Werkstückes bestimmbar in Erscheinung.
- Optimierte Bauteile durch Kombination von Werkstoffeigenschaften und Gestalt
- Große Werkstoffvielfalt
- Nahezu unbegrenzt anwendbar hinsichtlich Größe und Wanddicke
- Wirtschaftlichkeit gegenüber anderen Fertigungsverfahren
- Geeignet für Einzelfertigung und Großserien
(…)
144
Studierende können…
- die Untergruppen der Hauptgruppe Urformen benennen und für Sie jeweils ein Verfahrensbeispiel angeben
- die ersten 4 allgemeinen Prozessschritte beim Metall-Gießen benennen und erläutern
- 5 Vorteile des Metall-Gießens nennen
- die Verfahrensvarianten des Metall-Gießens und jeweils ein Verfahrensbeispiel benennen
- die Einteilung der Metall-Gusswerkstoffe und jeweils ein Werkstoffbeispiel benennen
- die Verfahrensschritte beim Feingießen benennen und das Verfahren hinsichtlich des Modells und der Gießform einordnen
- mind. 5 Gestaltungsrichtlinien am Beispiel einer Gusskonstruktion brennen
- die Einteilung der Kunststoffe und dazu jeweils ein Werkstoffbeispiel benennen
- die 3 Prozessschritte beim Spritzgießen benennen
- die wesentlichen Unterschiede der Verfahren Spritzgießen und Extrudieren benennen
- Rapid Protoyping definieren und die allgemeine Technologie (Prozesskette) brennen
- 3 Verfahren des Rapid Prototypings brennen
- die allgemeine Technologie (Prozesskette) der Pulvermetallurgie benennen und für jeden Schritt ein Beispiel angeben
- 3 Vorteile der Pulvermetallurgie benennen und den Begriff „Pseudolegierung“ erläutern
- die Prozessschritte beim Sintern benennen
- besondere Eigenschaften und Beispiele von Sinterteilen benennen
- erläutern, wovon die Dichte eines nach dem Verfahren der Pulvermetallurgie hergestellten Teiles wesentlich abhängt
…
