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Additive Fertigungsverfahren

Additive Manufacturing und 3D-Drucken für Prototyping - Tooling - Produktion

Autor	Andreas Gebhardt
Verlag	Carl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr	2016
Seitenanzahl	736 Seiten
ISBN	9783446445390
Format	PDF/ePUB
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	144,99 EUR

Die aktualisierte 5. Auflage dieses Standardwerks beschreibt die, noch anhaltende, Entwicklung und Verbreitung der Generativen Fertigungstechnik über alle Branchen und viele Anwendergruppen hinweg. Leistungsfähige Production Printer arbeiten in der Industrie und Fabber, kleine, preiswerte und meist selbst zu bauende 3D-Drucker, erschließen die Generative Fertigung auch für Privatleute und an entlegenen Orten. Seriöse Journale und Tageszeitungen machen mit Druckern Erfolgsgeschichten auf. Drucker sind in aller Munde.
Daneben wird die Technik sukzessive verbessert. Die Prozesse werden stabiler und vor allem reproduzierbar. Eine wirkliche Massenproduktion von Einzelteilen gelingt in einzelnen Branchen und beginnt sich durchzusetzen.
Neu in der 5. Auflage sind:
- Aktualisierungen: Firmen, Maschinen und Material; Anwendungsbeispiele
- Erweiterungen: Fabbertechnologie, Do It Yourself Drucker

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.

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Leseprobe

1. Einordnung und Begriffsbestimmung
2. Merkmale der Generativen Fertigungsverfahren
3. Generative Fertigungsanlagen für Rapid Prototyping, Direct Tooling und Direct Manufacturing
4. Rapid Prototyping
5. Rapid Tooling
6. Direct Manufacturing - Rapid Manufacturing
7. Sicherheitsvorschriften und Umweltschutz
8. Aspekte zur Wirtschaftlichkeit
9. Zukünftige Rapid Prototyping Verfahren
10. Anhang

Blick ins Buch

Inhaltsverzeichnis

Widmung	6
Vorwort	8
Über den Autor	10
Danksagung	12
Inhaltsverzeichnis	14
1Einordnung und Begriffsbestimmung	26
1.1?Systematik der Fertigungsverfahren	26
1.2?Systematik der Additiven?Fertigungsverfahren	27
1.2.1?Begriffsbestimmungen	28
1.2.2?Eigenschaften der Additiven Fertigungsverfahren	28
1.3?Einteilung der Additiven?Fertigungsverfahren	31
1.3.1?Rapid Prototyping	31
1.3.2?Rapid Manufacturing	33
1.3.2.1?Rapid Manufacturing – Direct Manufacturing	34
1.3.2.2?Rapid Manufacturing – Direct Tooling (Rapid Tooling – Prototype Tooling)	34
1.3.3?Nicht-additive Verfahren – Indirect Prototyping und Indirect Tooling	35
1.3.4?Rapid Prototyping oder Rapid Manufacturing?	36
1.3.5?Begriffsvielfalt	37
1.3.6?Wie schnell ist Rapid?	38
1.4?Integration der Additiven Fertigungstechnik in den Produktentstehungsprozess	38
1.4.1?Additive Verfahren in der Produktentwicklung	39
1.4.2?Additive Verfahren für die stückzahl-unabhängige Produktion	40
1.4.3?Additive Verfahren für die individualisierte Produktion	40
1.5?Maschinen für die Additive Fertigung	41
1.5.1?Fabber, Personal 3D-Drucker/Personal 3D?Printer	42
1.5.1.1?Fabber	43
1.5.1.2?Personal 3D-Drucker/Personal 3D?Printer	43
1.5.2?Professional 3D-Drucker/Professional 3D?Printer	43
1.5.3?Production 3D-Drucker/Production 3D?Printer oder?Produktionsmaschinen	43
1.5.4?Industrial 3D-Drucker	44
1.5.5?Maschinenklassen und Bauteileigenschaften	44
2Merkmale der Additiven Fertigungsverfahren	46
2.1?Verfahrensgrundlagen	46
2.2?Erzeugung der mathematischen Schichtinformation	51
2.2.1?Beschreibung der Geometrie durch einen 3D-Datensatz	52
2.2.1.1?Datenfluss und Schnittstellen	52
2.2.1.2?Modellierung dreidimensionaler Körper mittels 3D-CAD	54
2.2.1.2.1?CAD-Modelltypen	55
2.2.1.2.2?Anforderungen an CAD-Systeme	57
2.2.1.3?Modellierung dreidimensionaler Körper aus Messwerten	58
2.2.2?Erzeugung der geometrischen Schichtinformationen der?Einzelschichten	60
2.2.2.1?STL-Format	60
2.2.2.1.1?Fehler im STL-File	62
2.2.2.2?CLI-/SLC-Format	65
2.2.2.3?PLY- und VRML-Format	68
2.2.2.4?AMF-Format	70
2.3?Physikalische Prinzipien zur Erzeugung der Schicht	72
2.3.1?Generieren aus der flüssigen Phase	73
2.3.1.1?Photopolymerisation – Stereolithographie (SL)	73
2.3.1.2?Grundlagen der Polymerisation	74
2.3.1.2.1?Laserinduzierte Polymerisation	76
2.3.1.2.2?Vorteile der Stereolithographie	82
2.3.1.2.3?Nachteile der Stereolithographie	84
2.3.2?Generieren aus der festen Phase	85
2.3.2.1?Schmelzen und Verfestigen von Pulvern und Granulaten – Sintern?(Lasersintern,?LS), Schmelzen	85
2.3.2.1.1?Materialien für das Sintern und Schmelzen	86
2.3.2.1.2?Vor- und Nachteile des Sinterns und Schmelzens	91
2.3.2.1.3?Proprietäre oder handelsübliche Pulver?	92
2.3.2.2?Ausschneiden aus Folien und Fügen – Layer Laminate Manufacturing (LLM)	93
2.3.2.2.1?Vor- und Nachteile der Schichtverfahren (LLM)	94
2.3.2.3?Schmelzen und Verfestigen aus der festen Phase – Fused?Layer?Modeling?(FLM)	96
2.3.2.3.1?Extrudierende und ballistische Verfahren	96
2.3.2.3.2?Vor- und Nachteile der FLM-Verfahren	99
2.3.2.4?Verkleben von Granulaten mit Bindern – 3D?Printing (3DP) – Pulver?Binder?Verfahren	99
2.3.2.4.1?Vor- und Nachteile von Pulver-Binder-Verfahren	100
2.3.3?Generieren aus der Gasphase	101
2.3.3.1?Aerosoldruckverfahren	101
2.3.3.1.1?Vor- und Nachteile von Aerosoldruckverfahren	102
2.3.3.2?Laser Chemical Vapor Deposition (LCVD)	102
2.3.4?Sonstige Verfahren	104
2.3.4.1?Sonolumineszenz	104
2.3.4.2?Elektroviskosität	105
2.4?Elemente zur Erzeugung der physischen Schicht	105
2.4.1?Bewegungselemente	106
2.4.1.1?Plotter	106
2.4.1.2?Scanner	107
2.4.1.3?Parallelroboter (Delta Roboter)	108
2.4.2?Generierende und konturierende Elemente	109
2.4.2.1?Laser	109
2.4.2.2?Druckköpfe	111
2.4.2.3?Extruder	115
2.4.2.4?Schneidmesser	115
2.4.2.5?Fräser	116
2.4.3?Schichterzeugendes Element	116
2.5?Klassifizierung der additiven?Fertigungsverfahren	118
2.6?Zusammenfassende Betrachtung der?theoretischen Potenziale der?additiven?Fertigungsverfahren	120
2.6.1?Werkstoffe	121
2.6.2?Bauteileigenschaften	123
2.6.3?Details	123
2.6.4?Genauigkeiten	124
2.6.5?Oberflächengüte	125
2.6.6?Entwicklungspotenzial	125
2.6.7?Kontinuierliche 3D-Modellierung	126
3Additive Fertigungsanlagen für Rapid Prototyping, Direct Tooling und Direct?Manufacturing	128
3.1?Polymerisation – Stereolithographie (SL)	132
3.1.1?Maschinenspezifische Grundlagen	132
3.1.1.1?Laser-Stereolithographie	132
3.1.1.2?Digital Light Processing (DLP)	142
3.1.1.3?PolyJet und Multi-Jet Modeling (MJM) und Paste Polymerization	144
3.1.1.4?Continuous Liquid Interface Production (CLIP)	144
3.1.2?Übersicht: Polymerisation – Stereolithographie	145
3.1.3?Stereo Lithography Apparatus (SLA) – 3D?Systems	146
3.1.4?STEREOS – EOS GmbH	158
3.1.5?Stereolithographie – Fockele & Schwarze (F&S)	159
3.1.6?Mikrostereolithographie – microTEC	160
3.1.7?Solid Ground Curing – Cubital	163
3.1.8?Digital Light Processing – EnvisionTEC	164
3.1.9?Polymerdrucken – Stratasys/Objet	171
3.1.10?Multi-Jet-Modeling (MJM) – ProJet – 3D?Systems	178
3.1.11?Digital Wax	183
3.1.12?Film Transfer Imaging – 3D?Systems	186
3.1.13?Sonstige Polymerisationsverfahren	189
3.1.13.1?Paste Polymerization – 3D?Systems/OptoForm	189
3.2?Sintern/Selektives Sintern – Schmelzen?im Pulverbett	189
3.2.1?Maschinenspezifische Grundlagen	190
3.2.2?Übersicht: Sintern – Schmelzen	195
3.2.3?Lasersintern – 3D?Systems	197
3.2.3.1?Laser Sintering, SLS – 3D?Systems	197
3.2.3.2?Direct Metal Printing DMP-3D?Systems	207
3.2.4?Lasersintern – EOS GmbH	214
3.2.5?Laserschmelzen – ReaLizer GmbH	226
3.2.6?Laserschmelzen – SLM Solutions GmbH	231
3.2.7?Laserschmelzen – Renishaw LTD.	234
3.2.8?LaserCusing – ConceptLaser GmbH	237
3.2.9?Laser Metal Fusion (LMF) – TRUMPF	243
3.2.10?Elektronenstrahlsintern – ARCAM	246
3.2.11?Selective Mask Sintering (SMS) – Sintermask	252
3.2.12?Lasersintern – Phenix	253
3.3?Beschichten – Schmelzen?mit?der?Pulverdüse	254
3.3.1?Verfahrensprinzip	255
3.3.1.1?Pulverdüsenkonzepte	257
3.3.1.2?Prozessüberwachung und -regelung	258
3.3.2?Laser Engineered Net Shaping (LENS) – OPTOMEC	258
3.3.3?Laser Metal Deposition (LMD), TRUMPF	262
3.4?Schicht-Laminat-Verfahren – Layer?Laminate Manufacturing (LLM)	267
3.4.1?Übersicht: Schicht-Laminat-Verfahren	267
3.4.2?Maschinenspezifische Grundlagen	267
3.4.3?Laminated Object Manufacturing (LOM) – Cubic Technologies	272
3.4.4?Rapid Prototyping System (RPS) – Kinergy	277
3.4.5?Selective Adhesive and Hot Press Process (SAHP) – Kira	277
3.4.6?Layer Milling Process (LMP) – Zimmermann	277
3.4.7?Stratoconception – rp2i	278
3.4.8?Selective Deposition Lamination (SDL) – Mcor	279
3.4.9?Plastic Sheet Lamination – Solido	283
3.4.10?Sonstige Schicht-Laminat-Verfahren	283
3.4.10.1?Bauteile aus Metalllamellen – Laminated Metal Prototyping	283
3.5?Extrusionsverfahren – Fused?Layer?Modeling (FLM)	284
3.5.1?Übersicht: Extrusionsverfahren	284
3.5.2?Fused Deposition Modeling (FDM) – Stratasys	285
3.5.3?Wachsprinter – Solidscape	297
3.5.4?Multi-Jet-Modeling (MJM) – ThermoJet – 3D?Systems	301
3.5.5?ARBURG Kunststoff-Freiformen (AF) – ARBURG GmbH	301
3.6?Three Dimensional Printing (3DP)	307
3.6.1?Übersicht: 3D?Printing	307
3.6.2?3D?Printer – 3D?Systems/Z-Corporation	308
3.6.3?Metall und Formsand Printer – ExOne	312
3.6.3.1?Metall-Linie: Direct Metal Printer	314
3.6.3.2?Formsand-Linie: Direct Core and Mold Making Machine	317
3.6.4?Direct Shell Production Casting (DSPC) – Soligen	320
3.6.5?3D-Drucksystem – Voxeljet	323
3.6.6?Maskless Masoscale Material Deposition (M3D) – OPTOMEC	327
3.7?Hybridverfahren	331
3.7.1?Laserauftragsschweißen und Fräsen – Controlled Metal Build Up (CMB) – Röders	332
3.7.2?Laminieren und Ultraschallschweißen – Ultrasonic Consolidation – Fabrisonic/Solidica	335
3.7.3?Metallpulverauftragsverfahren (MPA) – Hermle	339
3.7.4?Hybrid (Additive and Substractive manufacturing) – DGM-MORI	344
3.7.5?Extrudieren und Fräsen – Big Area Additive Manufacturing (BAAM) – Cincinnati	348
3.8?Zusammenfassende Betrachtung der?Additiven Fertigungsverfahren	353
3.8.1?Charakteristische Eigenschaften der Additiven Fertigungsverfahren?im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren	354
3.8.2?Genauigkeit	357
3.8.3?Oberflächen	360
3.8.4?Benchmark-Tests und User-Parts	364
3.9?Entwicklungsziele	367
3.10?Folgeprozesse	368
3.10.1?Zielwerkstoff Kunststoff	368
3.10.2?Zielwerkstoff Metall	368
4Rapid Prototyping	370
4.1?Einordnung und Begriffsbestimmung	370
4.1.1?Eigenschaften von Prototypen	370
4.1.2?Charakteristika des Rapid Prototyping	372
4.2?Strategische Aspekte beim Einsatz von?Prototypen	373
4.2.1?Produktentwicklungsschritte	373
4.2.2?Time to market	373
4.2.3?Frontloading	374
4.2.4?Digitales Produktmodell	377
4.2.5?Die Grenzen der physischen Modellierung	378
4.2.6?Kommunikation und Motivation	380
4.3?Operative Aspekte beim Einsatz von?Prototypen	380
4.3.1?Rapid Prototyping als Werkzeug zur schnellen Produktentwicklung	381
4.3.1.1?Modelle	381
4.3.1.2?Modellklassen	381
4.3.1.3?Modellklassen und Additive Verfahren	385
4.3.1.4?Zuordnung von Modellklassen und Modelleigenschaften zu?den?Familien der Additiven Fertigungsverfahren	389
4.3.2?Anwendung des Rapid Prototyping in der industriellen Produktentwicklung	392
4.3.2.1?Beispiel: Pumpengehäuse	392
4.3.2.2?Beispiel: Büroleuchte	394
4.3.2.3?Beispiel: Einbauleuchtenfassung	398
4.3.2.4?Beispiel: Modellbaggerarm	398
4.3.2.5?Beispiel: LCD-Projektor	402
4.3.2.6?Beispiel: Kapillarboden für Blumentöpfe	404
4.3.2.7?Beispiel: Gehäuse einer Kaffeemaschine	405
4.3.2.8?Beispiel: Ansaugkrümmer eines Vierzylindermotors	406
4.3.2.9?Beispiel: Cocktailbecher	407
4.3.2.10?Beispiel: Spiegeldreieck	407
4.3.2.11?Beispiel: Cabrioverdeck	408
4.3.3?Rapid Prototyping Modelle zur Visualisierung von 3D-Daten	412
4.3.4?Rapid Prototyping in der Medizin	412
4.3.4.1?Charakteristika medizinischer Modelle	412
4.3.4.1.1?Große Datenmengen	413
4.3.4.1.2?Nicht exakt definierte Modellabmessungen	413
4.3.4.1.3?Mehrere Modelle	413
4.3.4.1.4?Transparenz	413
4.3.4.1.5?Sterilisierbarkeit	414
4.3.4.1.6?Biokompatibilität	414
4.3.4.1.7?Stützstrukturen	414
4.3.4.1.8?Unverbundene Modellteile	414
4.3.4.2?Anatomische Faksimiles	415
4.3.4.3?Beispiel: Anatomisches Faksimile für eine Umstellungsosteotomie	417
4.3.5?Rapid Prototyping in Design, Kunst und Architektur	418
4.3.5.1?Modellbildung in Design und Kunst	418
4.3.5.2?Beispiel Kunst: Computer-Skulptur	418
4.3.5.3?Beispiel Design: Flaschenöffner	419
4.3.5.4?Angewandte Kunst – Bildhauerei und Plastiken	420
4.3.5.5?Beispiel Archäologie: Büste der Königin Teje	422
4.3.5.6?Modellbildung in der Architektur	423
4.3.5.7?Beispiel Architektur: Deutscher Pavillon für die Expo ’92	424
4.3.5.8?Beispiel Architektur: Ground Zero	425
4.3.5.9?Beispiel Architekturdenkmäler: Dokumentation?von?baugeschichtlich?relevanten?Gebäuden	426
4.3.6?Rapid Prototyping zur Überprüfung von Rechenverfahren	427
4.3.6.1?Spannungsoptische und thermoelastische Spannungsanalyse	427
4.3.6.1.1?Spannungsoptische Spannungsanalyse	428
4.3.6.1.2?Thermoelastische Spannungsanalyse (THESA)	429
4.3.6.2?Beispiel: Spannungsoptische Spannungsanalyse an?einem?Kipphebel eines Lkw-Verbrennungsmotors	429
4.3.6.3?Beispiel: Thermoelastische Spannungsanalyse zum?Festigkeitsnachweis an einer Automobilfelge	431
4.4?Ausblick	434
5Rapid Tooling	436
5.1?Einordnung und Begriffsbestimmung	436
5.1.1?Direkte und indirekte Verfahren	437
5.2?Eigenschaften additiv gefertigter Werkzeuge	439
5.2.1?Strategische Aspekte beim Einsatz Additiver Werkzeuge	439
5.2.1.1?Schnelligkeit	439
5.2.1.2?Umsetzung neuer technischer Konzepte	440
5.2.2?Konstruktive Eigenschaften additiv gefertigter Werkzeuge	441
5.2.2.1?Prototypwerkzeuge	442
5.2.2.1.1?Weiche gegossene Werkzeuge	442
5.2.2.1.2?Harte gegossene Werkzeuge	443
5.2.2.1.3?Harte direkt gefertigte Werkzeuge und Werkzeugeinsätze	443
5.2.2.2?Bereitstellung der Daten	445
5.3?Indirekte Rapid Tooling-Verfahren – Abformverfahren und Folgeprozesse	446
5.3.1?Eignung Additiver Verfahren zur Herstellung von Urmodellen für?Folgeprozesse	447
5.3.2?Indirekte Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen für?Kunststoffbauteile	448
5.3.2.1?Abgießen in weiche Werkzeuge oder Formen	449
5.3.2.1.1?Vakuumgießen	449
5.3.2.1.2?Nylongießen	452
5.3.2.1.3?Silikonabguss	453
5.3.2.1.4?Photocasting	453
5.3.2.1.5?Spincasting	453
5.3.2.2?Abgießen in harte Werkzeuge	454
5.3.2.2.1?Metallspritzen	454
5.3.2.2.2?Gießharzwerkzeuge	455
5.3.2.2.3?Maskenwerkzeuge, Polyurethangießen	456
5.3.2.2.4?Niederdruckspritzgießen, Reaction Injection Molding (RIM)	457
5.3.2.2.5?3D?Keltool – Course4 Technology	457
5.3.2.3?Andere Abformverfahren für harte Werkzeuge	458
5.3.2.3.1?Ford Sprayform-Verfahren	458
5.3.2.3.2?Rapid Solidification Process, RSP	458
5.3.3?Indirekte Verfahren zur Herstellung von Metallbauteilen	459
5.3.3.1?Der Feingussprozess mit additiven Prozessschritten	459
5.3.3.2?Werkzeuge durch Feinguss von Rapid Prototyping Urmodellen	462
5.4?Direkte Rapid Tooling-Verfahren	463
5.4.1?Prototype Tooling – Werkzeuge auf der Basis von Kunststoff – 3D-Druckverfahren	463
5.4.1.1?Ausgießen von 3D gedruckten Bauteilen	463
5.4.1.2?3D gedruckte Werkzeugeinsätze	464
5.4.1.2.1?ACES Injection Molding, AIM	464
5.4.1.2.2?3D printed injection molding, 3D-IM	465
5.4.1.3?Tiefziehen oder Thermoformen	466
5.4.1.4?Herstellung von Kernen und Formen für den Metallguss	467
5.4.1.4.1?Sandguss	467
5.4.1.4.2?Druckguss	468
5.4.2?Metallwerkzeuge auf der Basis von mehrstufigen additiven Prozessen	469
5.4.2.1?Selektives Lasersintern von Metallen – IMLS – 3D?Systems	469
5.4.2.2?Paste Polymerization – 3D?Systems	470
5.4.2.3?3D?Printing von Metallen – ExOne GmbH	470
5.4.3?Direct Tooling – Werkzeuge auf der Basis von Metall 3D-Druckverfahren	471
5.4.3.1?Mehrkomponenten-Metallpulver-Lasersintern	471
5.4.3.2?Einkomponenten-Metallpulver-Verfahren – Sintern?und?Generieren	472
5.4.3.2.1?DirectTool – EOS GmbH	472
5.4.3.2.2?Laserschmelzen – SLM-Solutions	473
5.4.3.2.3?LaserCusing – Concept Laser	474
5.4.3.2.4?TruPrint und Direktes Laserformen – TRUMPF	475
5.4.3.2.5?Elektronenstrahlsintern – ARCAM	476
5.4.3.2.6?Lasersintern – 3D?Systems/Phenix	476
5.4.3.3?Laser-Generieren mit Pulver und Draht	477
5.4.3.3.1?Laser Engineered Net Shaping (LENS) – OPTOMEC	477
5.4.3.3.2?Laser Metal Deposition (LMD)	478
5.4.3.4?Schicht-Laminat-Verfahren – Metalllamellenwerkzeuge – Laminated?Metal Tooling	479
5.4.3.4.1?Ultrasonic Consolidation – Fabrisonic/Solidica	479
5.4.3.4.2?Lamellenwerkzeug – Weihbrecht	479
5.5?Ausblick	479
6Direct Manufacturing – Rapid Manufacturing	482
6.1?Einordnung und Begriffsbestimmungen	483
6.1.1?Begriffe	483
6.1.2?Vom Rapid Prototyping zum Rapid Manufacturing	484
6.1.3?Workflow für das Rapid Manufacturing	486
6.1.4?Anforderungen an die direkte Fertigung	486
6.2?Potenziale der additiven Fertigung von?Endprodukten	487
6.2.1?Erhöhte Konstruktionsfreiheit	487
6.2.1.1?Erweiterte konstruktive und gestalterische Möglichkeiten	487
6.2.1.2?Geometrie- und Funktionsintegration	489
6.2.1.3?Neuartige Konstruktionselemente	489
6.2.2?Herstellung traditionell nicht herstellbarer Produkte	490
6.2.3?Variation von Massenprodukten	491
6.2.4?Personalisierung von Massenprodukten	492
6.2.4.1?Passive Personalisierung – Hersteller Personalisierung	493
6.2.4.2?Aktive Personalisierung – Kunden Personalisierung	495
6.2.5?Realisierung neuer Werkstoffe	496
6.2.6?Realisierung neuer Fertigungsstrategien	497
6.2.7?Entwurf neuer Arbeits- und Lebensformen	499
6.3?Anforderungen an additive Verfahren für?die Fertigung	500
6.3.1?Anforderungen an die additive Herstellung eines Bauteils	500
6.3.1.1?Prozess	500
6.3.1.2?Materialien	502
6.3.1.3?Organisation	504
6.3.1.4?Konstruktion	505
6.3.1.5?Qualitätssicherung	505
6.3.1.6?Logistik	506
6.3.2?Anforderungen an die additive Serienfertigung mit heutigen Verfahren	506
6.3.2.1?Prozess	506
6.3.2.2?Materialien	508
6.3.2.3?Organisation	509
6.3.2.4?Konstruktion	509
6.3.2.5?Qualitätssicherung	509
6.3.2.6?Logistik	510
6.3.3?Zukünftige Anforderungen an die additive Serienfertigung	510
6.3.3.1?Prozess	510
6.3.3.2?Materialien	512
6.3.3.3?Organisation	513
6.3.3.4?Konstruktion	514
6.3.3.5?Qualitätssicherung	515
6.3.3.6?Logistik	516
6.4?Fertigungsanlagen zur Realisierung des?Rapid Manufacturing	517
6.4.1?Additive Fertigungsanlagen als Elemente einer Fertigungskette	517
6.4.1.1?Industrielle Komplettfertigung	518
6.4.1.2?Individuelle Komplettfertigung (Personal Fabrication)	520
6.4.2?3D-Drucker als Flexible AM-Systeme (FAMS)	521
6.4.2.1?Vom Personal 3D-Drucker zum Flexiblen Additive Manufacturing System, FAMS	522
6.4.2.2?Concept Laser, Factory of Tomorrow	523
6.4.2.3?EOS M400	524
6.4.2.4?Additive Industries (AI) MetalFAB1	524
6.5?Anwendungen des Direct Manufacturing	526
6.5.1?Anwendungsfelder nach Werkstoffen	526
6.5.1.1?Metallische Werkstoffe und Legierungen	526
6.5.1.2?Hochleistungskeramiken	527
6.5.1.3?Kunststoffe	529
6.5.1.4?Neue Werkstoffe	529
6.5.2?Anwendungsfelder nach Branchen	530
6.5.2.1?Werkzeugbau	530
6.5.2.2?Gießereiwesen	532
6.5.2.2.1?Dentaltechnik	533
6.5.2.2.2?Schmuckindustrie	534
6.5.2.3?Medizinische Geräte und Hilfsmittel, Medizintechnik	536
6.5.2.3.1?Zahnspangen: Aligner – Invisalign	536
6.5.2.3.2?Hörgeräteschalen, Otoplastiken	537
6.5.2.3.3?Technische Medizingeräte	539
6.5.2.4?Design und Kunst	540
6.5.2.5?Automobilbau	546
6.6?Perspektiven	549
7Sicherheitsvorschriften und Umweltschutz	552
7.1?Gesetzliche Grundlagen für das Betreiben und das Herstellen von Generativen Fertigungsanlagen und den Umgang mit?den zugehörigen Werkstoffen	554
7.1.1?Baurecht	554
7.1.2?Wasserrecht	555
7.1.3?Gewerberecht	556
7.1.4?Immissionsschutzrecht	558
7.1.5?Abfallrecht	559
7.1.6?Chemikalienrecht	560
7.1.6.1?Sicherheitsdatenblätter	562
7.1.6.2?REACH	563
7.2?Anmerkungen zu Materialien für?die?Generative Fertigung	564
7.3?Anmerkungen zur Benutzung von?additiv?gefertigten Bauteilen	566
8Aspekte zur Wirtschaftlichkeit	568
8.1?Strategische Aspekte	569
8.1.1?Strategische Aspekte für den Einsatz additiver Verfahren in?der?Produktentwicklung	569
8.1.1.1?Qualitative Ansätze	569
8.1.1.2?Quantitative Ansätze	570
8.2?Operative Aspekte	571
8.2.1?Auswahl geeigneter additiver Fertigungsverfahren	572
8.2.2?Ermittlung der Kosten von Additiv-Manufacturing-Verfahren	572
8.2.2.1?Variable Kosten	573
8.2.2.2?Fixkosten	575
8.2.3?Charakteristika additiver Fertigungsverfahren und?ihre?Auswirkung?auf die Wirtschaftlichkeit	578
8.3?Make or buy?	584
9Zukünftige Rapid Prototyping-Verfahren	586
9.1?Mikrobauteile	586
9.1.1?Mikrobauteile aus Metall und Keramik	587
9.1.2?Mikrobauteile aus Metall und Keramik mittels Laserschmelzen	587
9.1.2.1?Schmelzvorgang beim selektiven Laserschmelzen	588
9.1.2.2?Mikrostrukturen aus Metallpulver	589
9.1.2.3?Mikrostrukturen aus Keramikpulver	591
9.2?Contour Crafting	594
9.3?D-Shape-Prozess	595
9.4?Selective Inhibition of Sintering (SIS)	597
9.4.1?SIS-Polymer-Prozess	597
9.4.2?SIS-Metall-Prozess	598
9.4.3?Continuous Liquid Interface Production (CLIP) – Carbon 3D	600
9.5?Fazit, Trends und Ausblick	603
9.5.1?Trends	603
9.5.2?Ausblick	603
10Anhang	606
Kritische Erfolgsfaktoren und Wettbewerbsstrategien	606
Wirtschaftlichkeitsmodell nach Siegwart und Singer	607
Technische Daten und Informationen	612
CAD-Systeme und Software für die additive Fertigung	613
Additive Fertigungsanlagen (Prototyper und Fabrikatoren)	613
Werkstoffe für additive Prozesse und Gießharze	614
Begriffe und Abkürzungen	693
11Literaturverzeichnis	704
Stichwortverzeichnis	714

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