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Ü. Additive Fertigung Flashcards

1
Q

Additive Fertigung

?? Bauteilgenerierung

A

schichtweise Bauteilgenerierung

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2
Q

Additive Fertigung

Es ergibt sich immer eine Abweichung zwischen der Sollgeometrie und der Istgeometrie

Wahr/Falsch?

A

Wahr

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3
Q

Es wird immer angestrebt, dass die Abweichung zwischen Sollgeometrie und Istgeometrie so klein wie möglich ist, wobei allerdings dies Relevanz davon abhängt welchen Fokus man legt. Also je nach dem ob der Fokus beispielsweise auf Designaspekten oder eher technisch, funktionalen Aspekten liegt.

(Nur lesen)

A

…

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4
Q

Prozessketten von konventionelle Fertigung: ?? (1.-6.)

A
  1. Bauteilkonstruktion
  2. Werkzeugkonstruktion
  3. Werkzeugfertigung
  4. Bauteilfertigung
  5. Finishingprozesse
  6. Fertiges Bauteil
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5
Q

Prozessketten von additiver Fertigung: ?? (1.-4.)

A
  1. Bauteilkonstruktion
  2. Additive Fertigung
  3. Finishingprozesse
  4. Fertiges Bauteil
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6
Q

Worin unterscheidet sich die Prozesskette der additiven Fertigung von der konventionellen Fertigung?

A

Bei der additiven Fertigung fallen die Schritte 2.Werkzeugkonstruktion und 3. Werkzeugfertigung oft weg.

Nachgelagerte Prozesse können manchmal jedoch umfangreicher ausfallen (z.B. manchmal noch Reinigen oder Oberflächenbearbeitung notwendig, die bei einem konventionellen Verfahren in einigen Fällen nicht mehr notwendig ist)

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7
Q

Nenne Eigenschaften der additiven Fertigungsverfahren! (7)

A

Eigenschaften:
- lokale Schaffung von Werkstoffzusammenhalt

  • direkte Schichtengenerierung aus rechnerinterner Darstellung
  • keine NC-Programmierung notwendig
  • keine Kollision von Werkzeugen notwendig
  • Geometrien beliebiger Komplexität sind prinzipiell herstellbar
  • individualisierte Herstellung von Produkten
  • Herstellung in kleinen Serien möglich
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8
Q

Einteilung der additiven Fertigungsverfahren

Werkstoffe für RP-Verfahren können grundlegend unterteilt werden in? (3)

A

fest

flüssig

gasförmig

–> siehe komplette Einteilung auf Folie 7!!

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9
Q

Einteilung der additiven Fertigungsverfahren

feste Werkstoffe für RP-Verfahren lassen sich weiter untergliedern in welche Werkstoffe? (3)

A

Drahtförmig vorliegende Werkstoffe

Pulverförmig vorliegende Werkstoffe

Folienwerkstoffe

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10
Q

Pulverförmig vorliegende Werkstoffe sind die industriell am weitesten verbreiteten Werkstoffe für additive Fertigungsverfahren. Warum?

A

Bieten höchste Designfreiheit bei gleichzeitig höchster technischer Belastbarkeit hinsichtlich mechanischer Belastbarkeiten oder elektrischen Leitfähigkeiten.

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11
Q

Additive Fertigungsverfahren - Übersicht

–> siehe Folie 8!!!

A

!!!

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12
Q

Nenne 6 bekannte additive Fertigungsverfahren!

A

Fused Deposition Modeling (FDM)

3D-Printing (3DP)

Stereolithography (SL)

Selective Laser Sintering (SLS)

Selective Laser Melting (SLM)

Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA)

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13
Q

Nenne jeweils das Prinzip hinter den folgenden additiven Fertigungsverfahren

1) Fused Deposition Modeling (FDM) ?
2) 3D-Printing (3DP) ?
3) Stereolithography (SL)

A

1) Extrusion
2) Kleben
3) Polymerisation

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14
Q

Nenne jeweils das grundsätzliche Prinzip hinter den folgenden additiven Fertigungsverfahren

1) Selective Laser Sintering (SLS) ?
2) Selective Laser Melting (SLM) ?
3) Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA) ?

A

1) Sintern
2) Schmelzen
3) Schmelzen

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15
Q

Selective Laser Melting (SLM) eignet sich hauptsächlich für welche Werkstoffe? (2)

A

Metalle

ggf. auch Keramiken

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16
Q

Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA) eignet sich für welche Werkstoffe?

A

Metalle

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17
Q

Fused Deposition Modeling (FDM) eignet sich für welche Werkstoffe?

A

Kunststoffe

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18
Q

Selective Laser Sintering (SLS) eignet sich für welche Werkstoffe? (4)

A

Kunststoffe

(Form)Sand

Metalle

Keramiken

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19
Q

3D-Printing (3DP) eignet sich für welche Werkstoffe? (4)

A

Kunststoffe

(Form)Sand

Metalle

Keramiken

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20
Q

Stereolithography (SL) eignet sich für welche Werkstoffe? (2)

A

Kunststoffe

Keramiken

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21
Q

Wie lautet der Sammelbegriff für alle additiven Technologien?

A

Additive Fertigungsverfahren

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22
Q

Mit welchen Begriffen können Additive Fertigungsverfahren nach der Anwendungsebene unterschieden werden? (3)

A

Rapid Prototyping (RP)

Rapid Tooling (RT)

Rapid Manufacturing (RM)

–> siehe Folie 9 zum Einordnen!!

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23
Q

Was meint Rapid Prototyping (RP)?

A

Herstellung von Prototypen und Modellen

also von physikalischen Bauteilen ohne Produktcharakter

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24
Q

Die Prototypen weisen beim Rapid Prototyping repräsentative Merkmale des ?? auf

A

zukünftigen Produktes

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25
Was meint Rapid Tooling (RT)?
Herstellung von Werkzeugen und Werkzeugeinsätzen | wird abhängig vom Bauteil dem RP oder RM zugeordnet
26
Was meint Rapid Manufacturing (RM)?
Produktion von Serienteilen | --> Material und Konstruktion sind identisch zum Endprodukt
27
Rapid Prototying Nenne Arten von Prototypen! (5)
Konzeptmodell Geometrieprototyp Funktionsprototyp Technischer Prototyp Produkt/Serienteil
28
Wann finden diese Arten von Prototypen Anwendung? 1) Konzeptmodell 2) Geometrieprototyp
1) zum Überprüfen des ästhetischen Eindrucks im Anwendungsfeld 2) zum Überprüfen der Geometrie (Einbauuntersuchung)
29
Für was finden diese Arten von Prototypen Anwendung? 1) Funktionsprototyp 2) technischer Prototyp 3) Produkt/Serienteil
1) zum Überprüfen von (Teil-)Funktionen 2) zum Überprüfen des Bauteils in Versuch und Vor-Serie 3) Kleinserie, Rapid Manufacturing, individuelle Produkt
30
Welche Art von Prototyp liegt vor? 1) Frühste mögliche physische Realisierung eines Design/Konzepts. 2) Bauteile die bereits definierte Produktfunktionen des späteren Serienteils erfüllen 3) Bauteile bei denen die Beurteilung von Maß, Form und Lage von Bedeutung ist 4) Bestimmungsgemäß eingesetztes, marktfähiges Produkt 5) geforderte Eigenschaften unterscheiden sich nicht vom späteren Serienteil, können aber durch ein anderes Verfahren hergestellt werden
1) Konzeptmodell 2) Funktionsprototyp 3) Geometrieprototyp 4) Produkt/Serienteil 5) Technischer Prototyp
31
Einsatz von Prototypen in der Produktentstehung | --> siehe Folie 12!!!
...
32
Nenne Anwendungsbeispiel von Rapid Tooling!
Herstellung von Werkzeugen und Werkzeugeinsätzen (z.B. additiv gefertigte Schneidwerkzeuge)
33
Rapid Tooling wird abhängig vom ?? dem Rapid Prototyping oder dem Rapid Manufacturing zugeordnet
Bauteil
34
Nenne Anwendungsbeispiele von Rapid Manufacturing!
Produktion von Serienteilen (klein- und mittlere Serie) | --> z.B. technischer Prototyp oder Produkt/Serienteil
35
Beim Rapid Manufacturing sind ?? und ?? identisch zum Endprodukt
Werkstoff und Konstruktion
36
Additive Fertigungsverfahren mit Übersicht welche Prototyen bis zur Serienfertigung geeignet sein könnten. FOLIE 15!!
!
37
Fused Deposition Modeling (FDM) andere Bezeichnungen sind: Fused Deposition Manufacturing (FDM) Fused Layer Modeling (FLM)
...
38
Fused Deposition Modeling (FDM) - Wirkprinzip 1) Nenne das Prinzip! 2) Was für ein Ausgangswerkstoff und in welchem Zustand?
1) Schmelzextrusion, strangförmiges Auftragen | 2) Kunststoff-Draht , fester Zustand
39
Fused Deposition Modeling (FDM) - Wirkprinzip - Kunststoff Extrusion: Draht Erweichen und Auftragen 1. Das ?(1)? wird durch die Einbringung von ?(2)? aktiviert 2. Werkstoff wird im Zustand der ?(3)? aufgetragen 3. kontinuierlicher, ?(4)? Auftrag der ?(5)? 4. ?(6)? durch Aufschmelzen des angrenzenden Werkstoffes
(1) Aufweichen (2) Wärme (3) Schmelze (4) strangförmiger (5) Schmelze (6) Schichtverbund
40
Fused Deposition Modeling (FDM) - Verfahrensprinzip Siehe Folie 19!!!!
...
41
FDM Anlagenbeispiel (Folie 20+21)
...
42
Nenne Vorteile des Fused Deposition Modeling (FDM) im Vergleich zu anderen addtivien Fertigungsverfahren! (4)
Vorteile: - kein Laser notwendig - geringe Bauzeiten - farbige Modelle möglich - Einsatz von zwei Werkstoffen möglich
43
Nenne Nachteile des Fused Deposition Modeling (FDM) im Vergleich zu anderen addtivien Fertigungsverfahren! (4)
Nachteile: - geringe Belastbarkeit (mechanisch und thermisch) - raue Oberflächen - nur Kunststoff - Schichtablösung durch Temperaturschwankungen
44
3D-Drucken - Wirkprinzip 1) Nenne das Prinzip! 2) Zustand des Ausgangswerkstoffes?
1) Kleben mittels Bindermittel | 2) pulverförmiger Zustand
45
3D-Drucken - Wirkprinzip Kleben: Pulververbund durch Bindemittel 1. Einbringen eines ?(1)? 2. ?(2)? (Werkstückfestigkeit über eingebrachten Binder) 3. Fester Materialverbund mittels ?(3)? zwischen Pulverpartikeln 4. geringe ?(4)? und erhebliche ?(5)?
(1) Bindemittels (2) Verfestigung (3) Binderbrücken (4) Festigkeit (5) Restporosität
46
3D-Drucken - Verfahrensprinzip --> siehe FOLIE 25!!!
!
47
3D-Drucken - Werkstückbeispiele 3D gedruckte Fassungen für medizinische Sensoren Sandgußform eines Randträgers für die Formula Student Verringerung der Teileanzahl eines Rudertrimmsystem hohe Farbvielfalt möglich (Nur lesen)
...
48
3D-Anlagenbeispiel (Folie 27)
...
49
Nenne 4 Vorteile des 3D-Druckens (3DP) (Kleben) im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren!
Vorteile: - sehr kostengünstig - hohe Baugeschwindigkeit - farbige Modelle möglich - keine Stützkonstruktion notwendig
50
Nenne 4 Nachteile des 3D-Druckens (3DP) (Kleben) im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren!
Nachteile: - meistens Konzeptmodelle - raue Oberflächen - sehr geringe Festigkeiten - erhebliche Restporosität
51
Stereolithographie (SL) - Wirkprinzip 1) Nenne das Prinzip! 2) Zustand des Ausgangswerkstoffes, welche Werkstoffe?
1) Polymerisation 2) flüssiger Aggregatzustand (Monomere) Kunststoff Harze
52
Stereolithographie (SL) - Wirkprinzip Polymerisation: Aktivierungsenergie durch ?(1)? 1. Flüssiges Gemisch von ?(2)? (Monomere) und ?(3)? (Radikalbildung) 2. Lokale Belichtung mit UV-Strahlung (UV-Laser, früher UV-Lampe mit Maske) 3. Initiator zerfällt in ?(4)? (freie Radikale) durch ?(5)? 4. ?(6)? reagieren mit freien Radikalen (radikalische Polymerisation) 5. Aktivierte Monomere verketten und verfestigen sich zu ?(7)?
(1) UV-Strahlung (2) Einzelmolekülen (3) Initiator (4) Ionen (5) Photonenenergie (6) Monomere (7) Polymeren
53
Stereolithographie (SL) - Verfahrensprinzip Siehe Folie 31!!!!!
!!!!!
54
SL-Einsatzbereiche - -> Privatanwendung (Folie 32) - -> Industrieanwendung (Folie 33)
...
55
Nenne Vorteile der Stereolithographie (SL) im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren! (4)
Vorteile: - hohe relative Genauigkeiten (bis zu 50 mikrometer) - hohe Oberflächengüte - einfache Nachbearbeitung - transparente Modelle möglich
56
Nenne Nachteile der Stereolithographie (SL) im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren! (4)
Nachteile: - nur Photopolymere und Harze - geringe Festigkeit, sehr spröde - Alterung durch UV-Strahlung - Stützkonstruktion erforderlich
57
Selektives Laser Sintern (SLS) - Wirkprinzip 1) Nenne das Prinzip! 2) Zustand/Art des Ausgangswerkstoffes?
1) Sintern bzw. Schmelzen | 2) pulverförmiger Zustand, zweikomponentig (hoch- und niedrigschmelzend)
58
Selektives Laser Sintern (SLS) - Wirkprinzip Sintern: Schmelzen eines Werkstoffes aus der festen Phase 1. lokale Einbringung von Wärme mittles ?(1)? 2. ?(2)? des Pulvers mit ?(3)? Schmelzpunkt 3. ?(4)? der Schmelze in ?(5)? der Partikel (mit ?(6)? Schmelzpunkt) 4. Erstarrung der Schmelze führt zu ?(7)? zwischen Pulverpartikeln 5. fester Materialverbund mit erheblicher ?(8)?
(1) Laser (2) Aufschmelzen (3) niedrigem (4) Diffusion (5) Zwischenbereiche (6) hohem (7) Sinterhälsen (8) Restporosität
59
Nenne Vorteile des Selektives Laser Sintern (SLS) im Vergleich zu anderen additiven Fertigungsverfahren! (5)
Vorteile: - hohe Materialvielfalt - Konzeptmodell und Funktionsprototypen - bei Kunststoffen kein Folgeprozess - Pulver Recycling möglich - keine Stützkonstruktion notwendig
60
Nenne Nachteile des Selektives Laser Sintern (SLS) im Vergleich zu anderen additiven Fertigungsverfahren! (5)
Nachteile: - Genauigkeit abhängig von Partikelgröße - thermisch empfindlicher Prozess - Aufheiz- und Abkühlphasen - Pulveraufbereitung notwendig - thermischer Verzug (richtige Einstellung notwendig)
61
Selektives Laserstrahlschmelzen (SLM) | andere Bezeichnungen: Selective Laser Melting (SLM Laser Metal Fusion (LMF) ...)
...
62
Selektives Laserstrahlschmelzen (SLM) - Wirkprinzip 1) Nenne das Prinzip! 2) Zustand des Ausgangswerkstoffes, welche Werkstoffe?
1) Vollständiges, lokales Schmelzen 2) pulverförmiger Zustand Metall (und Keramiken werden erforscht)
63
Selektives Laserstrahlschmelzen (SLM) - Wirkprinzip Lokales Schmelzen: Metallurgischer Verbund zwischen Schichten 1) Pulverschicht wird lokal mit ?(1)? belichtet 2) ?(2)? schmilzt das Material vollständig auf, auch darunterliegende Schicht 3) Abkühlung durch ?(3)? 4) ?(4)? Verbindung zwischen Schichten 5) Vollständig ?(5)? und ?(6)? Bauteil
(1) Laserstrahlung (2) Laserenergie (3) Selbstabschreckung (4) Schmelzmetallurgische (5) dichtes (6) festes
64
Selektives Laserstrahlschmelzen (SLM) - Verfahrensprinzip SLM besteht aus 3 sich wiederholenden Prozessschritten! Nenne diese!
Beschichten: - Auftragen einer Metallpulverschicht Belichten: - Aufschmelzen der Metallpulverschicht mittels Laserstrahlung - Erstarren und Verbindung mit der darunterliegenden Schicht Verfahren: - Absenken der Bauplattform um eine Schichtdicke
65
Selektives Laserstrahlschmelzen (SLM) - Verfahrensprinzip Abbildung Folie 42!!!
!!!
66
SLM - Anwendungsbeispiele --> sehr viele siehe Folien 44-46
...
67
Nenne Vorteile des Selektiven Laserstrahlschmelzens (SLM) im Vergleich zu anderen additiven Fertigungsverfahren! (5)
Vorteile: - hohe Materialvielfalt an Metallen - sehr gute mechanische Eigenschaften - hohe Genauigkeit und Auflösung (+- 0,3mm) - sehr dünne Wanddicke (ca. 0,3mm) - direkter Einsatz des Bauteils
68
Nenne Nachteile des Selektiven Laserstrahlschmelzens (SLM) im Vergleich zu anderen additiven Fertigungsverfahren! (5)
Nachteile: - Verformung und Verzug (Bau- und Abkühlprozesse) - hohe Laserleistung notwendig - Nachbearbeitung notwendig - Prozessdauer - Stützstrukturen notwendig
69
Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA) andere Bezeichnungen: Laser Metal Deposition (LMD) Direct Energy Deposition (DED) Direct Metal Deposition (DMD)
...
70
Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA) - Wirkprinzip 1) Nenne das Prinzip! 2) Zustand des Ausgangswerkstoffes, welche Werkstoffe?
1) vollständiges, lokales Schmelzen 2) pulverförmiger Zustand Metall
71
Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA) - Wirkprinzip Lokales Schmelzen: Metallurgischer Verbund zwischen Schichten 1. Pulver wird mittels ?(1)? in Laserstrahl eingebracht 2. ?(2)? schmilzt das Material vollständig auf, auch darunterliegende Schicht 3. ?(3)? durch Selbstabschreckung 4. ?(4)? Verbindung zwischen Schichten 5. vollständig ?(5)? und ?(6)? Bauteil
(1) Düse (2) Laserenergie (3) Abkühlung (4) Schmelzmetallurgische (5) dichtes (6) festes
72
Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA) - Verfahrensprinzip SIEHE FOLIE 50!!!
!!!
73
Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA) - Verfahrensprinzip Nenne Unterschiede zum Selektiven Laserstrahlschmelzen (SLM)! (7)
Unterschiede: - Düsenbasierte Pulverzufuhr - Düsenführung mittels Roboter - Schutzgas nur lokal - größeres Schmelzbad - höhere Aufbaurate - keine Stützstrukturen - Freiformoberflächen bearbeitbar
74
Laser-Pulver-Auftragsschweißen (LPA) typische Verfahrenseigenschaften --> Vergleich von SLM und LPA (siehe Folie 51!!!)
...
75
LPA - Anwendungsbeispiele Folie 52+53
...
76
Nenne die Vorteile des Laser-Pulver-Auftragsschweißens (LPA) im Vergleich zu anderen additiven Fertigungsverfahren! (5)
Vorteile: - hohe Materialvielfalt an Metallen - sehr gute mechanische Eigenschaften - hohe Aufbauraten - große Bauteile - Reparaturarbeiten

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