Additive Manufacturing (AM) ist der weltweit genormte Begriff für die Fertigungstechnik der Schichtbauverfahren, die als Rapid Prototyping Ende der 1980er-Jahre bekannt wurden und ihren Siegeszug durch alle Branchen angetreten haben. AM ist heute nicht nur ein unverzichtbares Werkzeug zur direkten digitalen Herstellung von Modellen und Prototypen, sondern auch ein Fertigungsverfahren zur Produktion von Endprodukten aus Kunststoff und Metall sowie zur Herstellung von Werkzeugen, Lehren und Formen.
Mit der Vorstellung kleiner und preiswerter Maschinen und dem Vordringen des AM in private Bereiche hat sich der Begriff 3D-Drucker (dreidimensionaler Drucker), 3D Printer, einfach Drucker oder Printer, häufig auch Fabber (von Fabricator; der etwas herstellt) durchgesetzt. Alle Welt spricht daher heute nur noch vom Drucken, wenn es die Anwendung von AM meint. Am anderen Ende der Skala entwickeln sich Industrial Printer zur Serienfertigung individueller Produkte und läuten die Industrialisierung des 3D-Druckens ein.
Das Buch befasst sich mit diesen technischen Aspekten des 3D-Druckens, aber auch mit seinen Auswirkungen auf eine veränderte Methode der Herstellung und damit verbundene Aspekte einer neuen Art der Organisation von Produktion.
Das Buch wendet sich an alle, die mehr über die AM Technologie oder das 3D-Drucken wissen wollen, um die gesamte Breite vom Anschauungsmodell bis zum komplexen, aus Metall gesinterten Produkt kennen zu lernen. Es ist für Studierende, aber auch für Praktiker geeignet und vermittelt schnell und anschaulich die wesentlichen Fakten.

Dr.-Ing. Andreas Gebhardt studierte an der technischen Hochschule Aachen Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Motoren- und Turbinenbau. Nach Stationen als Geschäftsführer in der mittelständischen Wirtschaft wurde er zum Sommersemester 2000 als Professor für Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik und Rapid Prototyping an die Fachhochschule Aachen berufen. Dort leitet er eine Forschergruppe und Labore zum Lasersintern von Metallen (SLM Verfahren), Polymerdrucken, 3D-Drucken (Pulver-Binder Verfahren), Extrusionsverfahren (FDM) und zum Einsatz unterschiedlicher Fabber. Seit dem Wintersemester 2000 ist Andreas Gebhardt Gastprofessor am City College der City University New York. 2004 gründete er das RTeJournal (www.rtejournal.de), eine 'open-access' online-Zeitschrift für Rapid Technology und ist dessen Herausgeber.

Kaufen Sie hier:

Horizontale Tabs

Leseprobe

- Grundlagen, Definitionen und Anwendungsebenen
- Schichtbauverfahren/3D-Druckprozesse
- Anwendungen aus vielen Branchen
- Konstruktionsprinzipien und Entwicklungsstrategien
- Customization und Cloud Production
- Materialien, Gestaltungsrichtlinien und Qualitätsaspekte
- Glossar: Begriffe und Abkürzungen

Blick ins Buch

Inhaltsverzeichnis

Vorwort	6
Danksagung	8
Über die Autoren	10
Inhaltsverzeichnis	14
1Grundlagen der 3D-Druck-Technologie	18
1.1?Grundbegriffe und Definitionen	19
1.1.1?Additive Fertigungsverfahren	19
1.1.2?Prinzip der Schichtbauverfahren	20
1.2?Anwendungsebenen	23
1.2.1?Direkte Prozesse	25
1.2.1.1?Rapid Prototyping	25
1.2.1.2?Rapid Manufacturing	29
1.2.1.3?Rapid Tooling	31
1.2.2?Indirekte Prozesse	36
1.2.2.1?Indirect Prototyping	36
1.2.2.2?Indirect Tooling	39
1.2.2.3?Indirect Manufacturing	42
1.3?Maschinenklassen für die additive Fertigung	44
1.3.1?Generische Bezeichnung für AM-Maschinen	45
1.3.2?Maschinenklassen und Bauteileigenschaften	47
1.4?Schlussfolgerungen	48
1.5?Fragen	49
2Additive Fertigungs­verfahren/3D-Drucken	52
2.1?Direkte additive Verfahren	52
2.1.1?Polymerisation	55
2.1.1.1?Laser-Stereolithographie (LS)	56
2.1.1.2?Polymerdruckverfahren und Thermojet-Drucken (Polymerjetting)	59
2.1.1.3?Digital Light Processing/Lampen-Masken-Verfahren	61
2.1.1.4?Mikro-Stereolithographie	62
2.1.2?Sintern und Schmelzen	62
2.1.2.1?Lasersintern/Selektives Lasersintern (LS – SLS)	63
2.1.2.2?Laserschmelzen/Selektives Laserschmelzen (SLM)	66
2.1.2.3?Elektronenstrahl-Schmelzen	68
2.1.3?Extrusion/Fused Layer Modeling	68
2.1.4?Pulver-Binder-Verfahren	72
2.1.4.1?3D Printer – 3D Systems/Z-Corporation	72
2.1.4.2?Metall und Formsand Printer – ExOne	75
2.1.4.3?3D-Drucksystem – Voxeljet	76
2.1.5?Layer Laminate Manufacturing (LLM)	77
2.1.5.1?Laminated Object Manufacturing (LOM)	77
2.1.5.2?Selective Deposition Lamination (SDL)	79
2.1.5.3?LLM Maschinen für Metallteile	80
2.1.6?Hybridverfahren	81
2.1.6.1?Metallpulverauftragsverfahren (MPA)	81
2.1.6.2?Direct Metal Deposition (DMD)	82
2.1.6.3?Extrudieren und Fräsen – Big Area Additive Manufacturing (BAAM)	83
2.1.7?Weitere Verfahren	84
2.1.7.1?Aerosolprinting	84
2.1.7.2?Bioplotter	86
2.2?Indirekte Verfahren – Folgeprozesse	86
2.3?Schlussfolgerung	88
2.4?Fragen	88
3Die additive Prozess­kette und Maschinen für die Fertigung	92
3.1?Datenfluss und Prozessketten	92
3.1.1?Allgemeine AM-Prozesskette	92
3.1.1.1?Prozesskette Rapid Prototyping	94
3.1.1.2?Prozesskette Rapid Manufacturing	96
3.1.2?Datenstrukturen und Fehlerbehebung	97
3.2?Maschinen für die additive Fertigung	101
3.2.1?Personal Printer	102
3.2.1.1?Fabber – Do-it-yourself	103
3.2.1.2?Desktop Printer	105
3.2.2?Professional Printer	108
3.2.3?Production Printer	109
3.2.4?Industrial Printer	112
3.3?Schlussfolgerungen und Ausblick	115
3.4?Fragen	115
4Anwendungen der additiven Fertigung	118
4.1?Automobilindustrie und Zulieferer	119
4.1.1?Automobilkomponenten – Interieur	119
4.1.2?Automobilkomponenten – Exterieur	122
4.2?Luftfahrtindustrie	124
4.3?Konsumgüter	126
4.4?Spielzeugindustrie	131
4.5?Kunst und Kunstgeschichte	133
4.6?Formenbau (Rapid Tooling)	136
4.7?Medizintechnik	138
4.8?Architektur und Landschaftsgestaltung	143
4.9?Verschiedene Anwendungen	148
4.9.1?Mathematische Funktionen	148
4.9.2?3D-Dekorationsobjekte und Ornamente	149
4.9.3?Aerodynamische und Freiformobjekte	149
4.10?Schlussfolgerungen	151
4.11?Fragen	151
5Perspektiven und Strategien additiver Fertigung	156
5.1?Potenziale additiver Herstellungsverfahren	156
5.1.1?Komplexe Geometrien	158
5.1.2?Integrierte Geometrie	160
5.1.3?Integrierte Funktionalität	162
5.1.4?Multi-Material-Bauteile und Gradientenmaterialien	168
5.2?Strategien additiver Herstellungsverfahren	172
5.2.1?Individualisierte Massenfertigung	173
5.2.1.1?Einzelstücke und Kleinserienproduktion	173
5.2.1.2?Individualisierung	174
5.2.1.3?Personalisierung	177
5.2.2?Persönliche Produktion	181
5.2.3?Verteilte individualisierte Produktion	183
5.3?Schlussfolgerungen	183
5.4?Fragen	184
6Materialien und Konstruktion	188
6.1?Materialien	189
6.1.1?Anisotrope Eigenschaften	191
6.1.2?Isotrope Grundmaterialien	193
6.1.2.1?Kunststoffe	194
6.1.2.2?Metalle	198
6.1.2.3?Keramische Materialien	200
6.1.2.4?Kompositwerkstoffe	201
6.1.2.5?Weitere Materialien	202
6.1.2.5.1?Beton	202
6.1.2.5.2?Carbon	202
6.1.2.5.3?Lebensmittel	202
6.1.3?Individuell zugeschnittene (graded) Werkstoffe und?Kompositwerkstoffe	203
6.2?Konstruktion	204
6.2.1?Toleranzen – Vom digitalen Entwurf zum Objekt	205
6.2.2?Designfreiheit	205
6.2.3?Relative Passgenauigkeit	206
6.2.4?Flexible Bauteile, Gelenke, Clips	207
6.2.5?Lage und Positionierung der Bauteile im Bauraum	208
6.2.6?Bohrungen (Löcher), Spalte, Stifte und Wände	209
6.3?Auswahlkriterien und Prozessorganisation	212
6.4?Schlussfolgerungen und Ausblick	213
6.5?Fragen	214
7Glossar: Begriffe und?Abkürzungen	216
8Literatur	226
Stichwortverzeichnis	230