UE11+AK-Fragen PM

Question 1

Wozu werden additive Fertigungsverfahren in von Unternehmen grundsätzlich eingesetzt und welche Ziele werden dabei jeweils verfolgt?

Answer 1

Question 2

In welchen Phasen des Produktlebenszyklus kommen additive Fertigungsverfahren zum Einsatz?

Answer 2

Question 3

Im Rahmen der Produktentwicklung werden zu verschiedenen Zwecken Modelle und Prototypen benötigt.

 Warum ist es insbesondere in Hinblick auf die Kosten und eine erfolgreiche Markteinführung eines Produkts wichtig, solche Modelle und Prototypen möglichst frühzeitig und in kürzester Zeit zur Verfügung zu haben?

Answer 3

– Festlegung der Kostenstruktur vor allem in frühen Stadien der Produktentwicklung – Die Verfügbarkeit von Modellen und Mustern in kurzer Zeit ist Voraussetzung für eine schnelle und erfolgreiche Produkteinführung

Question 4

Zu den bekanntesten additiven Prozessen zur Verarbeitung von Metallen zählen u.a. „Binder Jetting“ (Bindemittelauftrag), das „Auftragschweißen“ (Gerichtete Energieeinbringung) und „LPBF“ (Pulverbettbasiertes Schmelzen mittels Laser).

 Was haben alle diese Prozesse gemein?

Answer 4

– Der Werkstoff, aus dem später das Bauteil besteht, und der bei diesen Prozessen verarbeitet wird, liegt in der Regel in Pulverform vor. Ausnahme bildet „Auftragschweißen“: Hier kann z.B. auch Draht anstelle von Pulver eingesetzt werden.

Question 5

 Was sind zwei wesentliche Vorteile von drahtförmigen Werkstoffen beim Laserauftragschweißen?

Answer 5

• Vermeidung von Kontamination des Arbeitsplatzes und Arbeitsraums durch (oftmals) gesundheitsgefährdender Stoffe – Höhere Materialeffizienz

Question 6

Bei einigen additiven Fertigungsverfahren ist unter gewissen Umständen bei der Herstellung von Bauteilen die Verwendung von sogenannten „Supportstrukturen“ notwendig.

 Erläutern Sie bitte kurz in Stichworten und/oder einer Skizze, was unter dem Begriff „Support“ beim schichtweisen Aufbau zu verstehen ist und welche Funktionen dieser übernimmt

Answer 6

Question 7

Berechnung der Herstellzeit für LPBF Formel

Hinweis: Gehen Sie davon aus, dass die Maschine bereits vollständig eingerichtet ist.

Answer 7

Question 8

Answer 8

Question 9

Was versteht man unter dem Treppenstufeneffekt?

Answer 9

Durch Schrägen in der Z-Ebene (Hochachse) entstehen Treppenstufen, kein smoother Übergang

Question 10

Entscheiden Sie sich gemäß der genannten Kriterien Oberflächenqualität und Bauzeit für eine der gezeigten Ausrichtungen auf der Bauplattform und begründen Sie Ihre Antwort kurz für jede der vier Ansichten!

Answer 10

Question 11

Answer 11

Question 12

Um was für eine Prozesskette handelt es sich bei der unten gezeigten Prozessfolge?

Answer 12

horizontal

Question 13

Answer 13

Question 14

Answer 14

Question 15

Answer 15

Question 16

Answer 16

Question 17

Was ist Rückfederung beim Pulverpressen

Answer 17

 Elastisches Auffedern des Bauteils nach Abziehen der Matrizen

Question 18

Faktoren, die die Diffusion im Sinterofen beeinflussen

Answer 18

Temperatur

Zeit

Legierungszusammensetzung

Question 19

Eigenschaften eines Bauteils für Eignung der pulvermetallurgischen Herstellung

Answer 19

 Hohe Anzahl an Nebenformelementen → würde in Zerspanung zu hohen Kosten führen  Hohe geforderte Stückzahlen → hohe Werkzeugkosten  Keine Hinterschnitte → Entformbarkeit muss gegeben sein

Question 20

Anwendung von PM-Teilen

Answer 20

 Automobilindustrie  Filter  Flammsperren  Schneidstoffe  Medizinische Teile

Question 21

Anwendungen, in denen ausschließlich PM-Fertigung zu Einsatz kommt

Answer 21

 Hartmetalle → Aufgrund der unterschiedlichen & hohen Schmelzpunkte der Materialien anders nicht herstellbar

 Filter/ Flammsperren → Fertigung einer definierten Porosität

Question 22

Warum eignen sich PM-Zahnräder für das Außenquerwalzen zur Steigerung der Tragfähigkeit

Answer 22

 Belastung des Zahnrades liegt in oberflächennahen Bereichen → volle Kerndichte nicht vonnöten

Question 23

Vergleich Pulvermetallurgie & konventionelle Herstellungsverfahren

Answer 23

Vorteile:  Poröse & dichte Gefüge  Hohe Materialausnutzung  Nicht-schmelzbare Materialkombinationen möglich  Einbringung von Nebenformelementen

Nachteile:  Hohe Stückzahlen notwendig  Verringerte Festigkeit

Question 24

Vergleich Pulvermetallurgie & spanende Herstellungsverfahren

Answer 24

Vorteile:  100% Materialausnutzung  Gewichtsreduktion durch Porosität  Hohe Qualitätstreue & niedrige Herstellungskosten bei Massenfertigung

Nachteile:  Dichteabhängige Festigkeit  Hinterschneidungen  Querbohrungen & Gewinde nicht möglich  Bauteilgewicht maximal 1 kg

Question 25

Ursache des Dichteverlaufs

Answer 25

 Reibung zwischen einzelnen Pulverköner, sowie zwischen Werkzeug & Pulver

 Reibkraft wirkt Presskraft entgegen → durch Stempel eingebrachte Umformenergie wird durch Reibkraft über Matrizenhöhe sukzessiv verringert

Question 26

Verfahren, um Dichtegradient innerhalb Bauteils zu verringern (somit Festigkeit erhöhen)

Answer 26

 Zweiseitiges Matrizenpressen

 Pressen mit schwimmender Matrize

 Nachgelagerte Press-/ Kalibrierprozesse

 Ausreichend homogene Verteilung von Schmiermittel im Material & an Matrizenwand

Question 27

Verbesserung der geometrischen Präzision durch Kalibrieren

Answer 27

 Veränderung der Abmessungen des Formteils durch plastisches Fließen → indem Teil in die Matrize hinein oder über einen Kernstift gedrückt wird

Question 28

Warum ist für das Erreichen hoher Dichten ein exponentieller Anstieg der Presskraft zu erwarten?

Answer 28

Question 29

Prozessketten zur Steigerung der Verdichtung des Pulvers im gesamten Bauteilquerschnitt

Answer 29

 Doppelpressen/ Doppelsintern  Pulverschmieden  Heiß-Isostatisch-Pressen

Question 30

Wie hoch ist typische Sintertemperatur für PM- Bauteile aus Stahl?

Answer 30

 1120°C

Question 31

Answer 31

 hohe Abkühlrate bei Wasserverdüsung erstarren Pulverpartikel in spratziger Form

 Verringerte Abkühlrate bei Gasverdüsung erlaubt Pulverpartikel, sich zu Kugel (= geometrische Form niedrigster Oberflächenenergie) zusammenzuziehen