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Fertigungstechnik 1 (VL+UE) > VL11 > Flashcards

VL11 Flashcards

1
Q

Definition additiver Prozesse nach Terminologienorm DIN EN ISO/ASTM 52900

A

„Prozesse, mit denen durch Verbinden von Material Bauteile aus (digitalen) 3-D-Modelldaten, im Gegensatz zu subtraktiven und umformenden Fertigungsmethoden, üblicherweise Schicht für Schicht (und ohne Einsatz von formenden oder spanenden Werkzeugen) hergestellt werden können“.

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2
Q

Wann ist der Einsatz von AM sinnvoll?

A
  • komplexe Geometrien
  • Funktionsintegration
  • Individualisierung
  • Leichtbau
  • Materialeffizienz
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3
Q

Wesentliche Vorteile und Nachteile der additiven Fertigung

A

PRO:

  • Kontaktlose Fertigung ohne Werkzeug –> Kein Werkzeugverschleiß und keine Herstellung von Formen notwendig
  • Hohe Materialeffizienz
  • Herstellung komplexer Geometrien möglich
  • Schnelle Produkteinführung durch direkte Fertigung aus 3D CAD Daten (»short time to market«)

KONTRA:

  • Anisotropie – Lagenweiser Aufbau führt zu Inhomogenitäten
  • Konventionelle Nachbearbeitung erforderlich – Mittels AM wird i.d.R. nur ein Halbzeug gefertigt
  • Rohmaterial – Gesundheitsgefährdung durch Material (Pulver)
  • Automatisierungsgrad – Noch oftmals viele, manuelle Arbeitsschritte (Entfernen von Stützstrukturen, Entpulvern, etc.)
  • Mangelnde / fehlende Standardisierung – Keine einheitlichen Designregeln bzw. Standards (z.B. Datenformate)
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4
Q

Gründe für den Einsatz von AM

A
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5
Q

Vervollständige das Diagramm

A
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6
Q

Nenne die 7 verschiedenen additiven Fertigungsverfahren

A
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7
Q

Erkläre den Prozess der Bindemittelauftrag / Binder Jetting und nenne typische Werkstoffe

A

Prozess:

 Auftragen einer Pulverschicht

 Selektives Aufbringen eines flüssigen Bindemittels (Binder)

 Lokale Benetzung einzelner Pulverpartikel mit Bindemittel und Verkleben benachbarter Pulverpartikel durch Verdunstung von Bindemittelbestandteilen (kann durch Wärmestrahlung beschleunigt werden)

Nach Beendigung des Aufbaus:

 Entfernen des unverfestigten Pulvers

 Bei Keramik und Metallen üblich: Erhöhung der Dichte und Festigkeit durch weitere Wärmebehandlung (Sintern)

Werkstoffe:

Keramik-, Kunststoff- und Metallpulver

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8
Q

Gerichtete Energieeinbringung / Directed Energy Deposition I/II

Erkläre den Prozess und typische Werkstoffe bei thermischen Energiequellen

A

Prozess:

 Fördern von Pulver in einen Schutzgasstrom oder Fördern eines Drahts über Schutzgasdüse in Richtung Substratplatte

 Erwärmung der Substratoberfläche und Aufschmelzen des Zusatzwerkstoffs

 Stoffschlüssige Verbindung zwischen Substratplatte und Zusatzwerkstoff durch Phasenänderung bei Abkühlung

Nach Beendigung des Aufbaus:

 Abkühlen des Bauteils  Abtrennen des Bauteils von der Substratplatte

Typische Werkstoffe:

Pulver oder Drähte aus: z.B. Stähle, Nickel-Basis Legierungen, Titan- und Aluminiumlegierungen sowie Hochschmelzende Metalle wie Tantal, Wolfram, Niob

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9
Q

Gerichtete Energieeinbringung / Directed Energy Deposition II/II über kinetische Energiequelle

Erkläre Prozess und typische Werkstoffe

A

Prozess:

Kinetische Energiequelle:

 Beschleunigung von Pulverpartikeln in einem Trägergasstrom auf Überschallgeschwindigkeit und Ausrichtung des Gasstroms auf die Bauteiloberfläche

 Auftreffen der Pulverpartikel auf die Oberfläche und Umsetzung der kinetischen Energie in Erwärmung und starker plastischer Verformung von Randzone und Pulverpartikel => stoffschlüssige Verbindung

Nach Beendigung des Aufbaus:

 Abkühlen des Bauteils  Abtrennen des Bauteils von der Substratplatte

Werkstoffe:

 Pulver aus „weichen“ Metallen: z.B. Stähle, Kupfer und Kupferlegierungen (Bronze, etc.), Aluminium

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10
Q

Werkstoffextrusion / Material Extrusion

Erkläre Prozess und typische Werkstoffe

A

Prozess:

 Extrusion von zähflüssigem Material durch einen beheizbaren Extruderkopf (vergleichbar mit Heißklebepistole)

 Zähflüssiger Materialstrang tritt an der Düse aus und wird auf die Oberfläche bzw. der darunter liegenden Schicht abgelegt

 Werkstoffabhängig verbinden sich die Materialschichten aufgrund Verdunstung, Phasenänderung durch Abkühlung oder Vernetzung durch (photo)chemische Reaktion (z.B. Polymerisation)

Schritte Nach Beendigung des Aufbaus:

 Trennen des Bauteils von der Bauplattform und Entfernen der Stützstruktur (falls vorhanden)

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11
Q

Werkstoffauftrag / Material Jetting

Erkläre den Prozess und typische Werkstoffe

A

Prozess:

  • Photopolymer wird erwärmt und tropfenförmig augetragen
  • Bestrahlung des Photopolymers mit UV Licht und Auslösen der photochemischen Reaktion bewirkt Aushärtung des Photopolymers

Werkstoffe:

Photopolymere

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12
Q

Pulverbettbasiertes Schmelzen / Powder Bed Fusion

Erkläre Prozess und typische Werkstoffe

A

Prozess:

 Auftragen einer Pulverschicht

 Selektives, lokales Schmelzen bzw. Verschmelzen von Pulverpartikeln mithilfe eines Lasers oder Elektronenstrahls

Werkstoffe:

 Metallpulver, z.B. Stähle, NickelbasisLegierungen, Titan- und Aluminiumlegierungen

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13
Q

Schichtlaminierung / Sheet Lamination

Erkläre Prozess und Werkstoffe

A

Prozess:

  • Abwickeln und Zuschneiden von Folienmaterial
  • Verkleben oder Verschweißen und gleichzeitigem Anpressen des Folienausschnitts mit darunter liegenden Folienausschnitt

Wertkstoffe:

Folien und dünne Bleche aus: – Papier – Metall – Kunststoff oder faserverstärkte Komposite

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14
Q

Wannenbasierte Photopolymerisation / VAT Photopolymerization

Prozess und Werkstoffe

A

Prozess:

Aushärten von flüssigem Photopolymer durch UV-Licht (Schicht für Schicht)

Werkstoffe:

Flüsseiges Photopolymer

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15
Q

Was beschreibt die horizontale und vertikale Prozesskette un welche Rolle spielen Effektivität und Effizienz

A
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16
Q

charakteristische Eigenschaften von pulverbettbasierten, generatuven Fertigungsverfahren

A
  • generativ, schichtweiser Aufbau von Bauteilen
  • direkte Fertigung aus CAD-Modellen
  • Möglichkeit zur Fertigung komplexer Geometrien (Hohlräume, Hinterschnitte, Kühlkanäle)
  • Erschließung hoher wirtschaftlicher Potentiale bei Fertigung komplexer Geometrien in kleiner Stückzahl
17
Q

Stützstrukturen

A
  • notwendig, wenn Bauteil Überhänge aufweist
  • Stützstrukturen stützen entgegen der Schwerkraft
18
Q

Der Einsatz additiver Fertigungsverfahren zur Herstellung von Bauteilen muss aus produktionstechnischer Sicht einen Mehrwert gegenüber konventionellen Verfahren bieten:

A

 Kosten (z.B. Einzelteilfertigung)

 Funktionalität (z.B. Gewichtsoptimierung)

 Komplexität (z.B. konturnahe Kühlkanäle)

19
Q

Die Einbindung additiver Fertigungsverfahren in existierende Prozessketten ist heutzutage nach wie vor herausfordernd. Auf Seiten der Software sind speziell die Datendurchgängigkeit und die ganzheitliche Funktionalität einer Softwarelösung wichtige Themen. Nennen Sie daher drei rechnergestützte Funktionalitäten, die eine durchgängige Softwarelösung für hybride Prozessketten erfüllen sollte. (3 Punkte)

A

CAS, computer-aided styling, rechnergestützte Gestaltung oder CAD, computer-aided design, rechnerunterstützte Konstruktion oder CAM, computer-aided manufacturing, rechnergestützte Fertigung/ Fertigungsplanung oder CAQ, computer-aided quality assurance, rechnergestütztes Qualitätsmanagement

20
Q

Welche Vorteile/Nachteile kann eine ganzheitliche Softwarelösung in diesem Zusammenhang bieten

A
21
Q

Was kennzeichnet additive Prozesse laut Definition, die sich an die Terminologienorm DIN EN ISO/ASTM 52900 anlehnt?

A
  1. Generieren von Bauteilen durch Verbinden von Material
  2. Generieren von Bauteilen direkt aus 3D Modelldaten
  3. Schicht für Schicht / Schichtweiser Aufbau
22
Q

Bei vielen additiven Fertigungsverfahren, wie beispielsweise dem pulverbettbasierten Schmelzen, kommen heutzutage zur Berechnung der Bearbeitungsdaten noch immer überwiegend 2,5D-Dateiformate zum Einsatz, z.B. das „.stl Format“. Worin besteht das Problem auf Datenebene, wenn die additiv hergestellten Bauteile mittels konventionellen Prozessen, z.B. durch Fräsen, nachbearbeitet werden müssen?

A

Die konventionelle industrielle Fertigung setzt nahezu ausschließlich auf 3D-Daten/Dateiformate, d.h. es müssen in der Regel aufwendig neue Daten erzeugt bzw. aufwendig abgeleitet werden, wodurch sich aufgrund von Schnittstellenverlusten oftmals Fehler ergeben.

23
Q
A

Fertigungstechnik 1 (VL+UE) (25 decks)

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