Sie sind hier
E-Book

Produktgestaltung für die Additive Fertigung

AutorAlexander Schwarz, Andreas Gebhardt, Julia Kessler
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2019
Seitenanzahl288 Seiten
ISBN9783446461338
FormatPDF/ePUB
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis79,99 EUR
Die Additive Fertigungstechnologie - 3D-Druck - wird zukünftig eine Schlüsseltechnologie darstellen, insbesondere im Zusammenhang mit Industrie 4.0 und einer zunehmend individualisierten Produktion. Um die Potenziale dieser Fertigungstechnologie vollständig auszuschöpfen, bedarf es eines tiefgründigen Wissens über die gesamte Prozesskette, von der Vor- und Nachbearbeitung, über die Fertigung, das Datenhandling und die verfügbaren Materialien und Maschinen.
Den Grundstein liefern virtuelle, dreidimensionale, rechnergestützte Modelle, aus denen die physischen Bauteile generiert werden. Der Umgang mit 3D-Konstruktionsprogrammen und die Erstellung von 3D-Modellen sind somit die Voraussetzung zur eigenständigen Anwendung der additiven Fertigungstechnologien.
Dieses Fachbuch zielt darauf ab, Einsteigern und Anwendern im Technologiefeld Additive Fertigung ein grundlegendes und zugleich detailliertes Fachwissen zur Gestaltung von Bauteilen zu liefern.
Dabei greift das Buch besonders die folgenden Themenschwerpunkte auf:
- Einordnung der Additiven Fertigungsverfahren und Übersicht
- Potenziale der Additiven Fertigung
- Entwicklung der Bauteilgestaltung und -auslegung
- Herausforderungen und Chancen für Konstrukteure
- Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) Verfahren und der besonderen Gestaltung von Bauteilen bedingen

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.
Dr.-Ing. Julia Kessler schloss ihr Studium als Bachelor für Biomedizintechnik und als Master für Produktentwicklung an der Fachhochschule Aachen ab. Von 2012 bis 2015 war sie wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Forschungsgruppe GoetheLab for Additive Manufacturing der Fachhochschule Aachen. Von 2015 bis 2017 leitete sie das GoetheLab-Team, das sich mit der Additiven Fertigung von Metallen, Kunststoffen und Keramiken beschäftigt. Im Oktober 2017 legte sie die Doktorprüfung erfolgreich ab. Im Jahr 2015 wurde sie zur Geschäftsführerin der IwF GmbH ernannt, die der Fachhochschule Aachen in Form eines An-Instituts angegliedert ist.
Alexander Schwarz (PhD Student) hat nach Abschluss seiner Ausbildung zum technischen Assistenten für Werkstoffkunde und Metallographie zunächst seinen Bachelor of Engineering im Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Entwicklung und Konstruktion und im Anschluss seinen Master of Engineering in der Fachrichtung Produktentwicklung mit der Vertiefung konstruktiver Maschinenbau an der Fachhochschule Aachen absolviert. Von 2012 bis 2016 war er Mitarbeiter im 'Lehrgebiet für Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik und Additive Manufacturing' von Professor Gebhardt an der FH Aachen. Seit Ende 2016 leitet er bei der IwF GmbH die Konstruktion und ist zusätzlich für die Durchführung von Schulungen und Seminaren zuständig.

Kaufen Sie hier:

Horizontale Tabs

Leseprobe
1) Einleitung
2) Addititve Fertigung
3) Laser Powder Bed Fusion
4) Bauteilgestaltung für den L-PBF-Prozess
5) Nachbearbeitung
5) Schlussfolgerung und Ausblick
Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Danksagung8
Die Autoren10
Inhalt14
1 Einleitung18
1.1 Zielsetzung für das Buch19
1.2 Einordnung der additiven Fertigungsverfahren21
1.3 Marktsituation23
1.4 Anwendungsgebiete25
1.5 Potenziale der additiven Fertigung32
1.5.1 Komplexe Geometrien34
1.5.2 Leichtbau35
1.5.3 Funktionsintegration36
1.5.4 Ressourcenschonung38
1.5.5 Losgrößen39
1.5.6 Materialvielfalt40
1.5.7 Individualisierung und Personalisierung41
1.6 Schlussfolgerung44
1.7 Historie der Produktgestaltung45
1.8 Herausforderungen für Konstrukteure48
1.8.1 Leichtbau & Ressourceneffizienz49
1.8.2 Funktionsintegration50
1.8.3 Reduktion des Montageaufwandes51
1.8.4 Leistungssteigerung51
1.9 Anwendungsbeispiele52
1.9.1 Luft- und Raumfahrt53
1.9.1.1 Airbus – Armlehne54
1.9.1.2 Premium AEROTEC – Vent Bend55
1.9.1.3 General Electric – Einspritzdüse56
1.9.2 Automotiv57
1.9.2.1 BMW i8 – Verdeckhalterung57
1.9.2.2 Ford – Ansaugstutzen57
1.9.2.3 APWORKS – Light Rider58
1.9.3 Werkzeugbau59
1.10 Ausblick Produktgestaltung60
2 Additive Fertigung62
2.1 Historie der Additiven Fertigung65
2.2 Übersicht der Additiven Fertigungsverfahren69
2.2.1 Polymerisation70
2.2.1.1 Stereolithographie72
2.2.1.2 Polymerdruckverfahren und Thermojet-Drucken (Polymer Jetting)72
2.2.1.3 HP Multi Jet Fusion74
2.2.2 Lasersintern und Laserschmelzen75
2.2.2.1 Lasersintern/Selektives Lasersintern (LS – SLS)75
2.2.2.2 Laserschmelzen/Selektives Laserschmelzen (SLM)78
2.2.2.3 Elektronenstrahl-Schmelzen79
2.2.3 Layer Laminated Manufacturing80
2.2.3.1 Laminated Object Manufacturing80
2.2.3.2 Selective Deposition Lamination (SDL)82
2.2.3.3 LLM Maschinen für Metallteile83
2.2.3.4 Bauteile aus Metalllamellen – Laminated Metal Prototyping83
2.2.4 3D-Drucken83
2.2.4.1 Metall- und Formsand-Printer – ExOne86
2.2.5 Extrusion/Fused Layer Manufacturing87
2.2.5.1 Fused Deposition Modeling (FDM)88
2.3 Materialvielfalt90
2.3.1 Werkstoffe für die Stereolithographie91
2.3.2 Werkstoffe für das Polyjetverfahren91
2.3.3 Werkstoffe für das Pulver-Binderverfahren92
2.3.4 Werkstoffe für das Lasersintern92
2.3.5 Werkstoffe für das FLM-Verfahren93
2.4 Gestaltungsgrundlagen94
2.4.1 Normung und Standardisierung95
2.4.2 Prozesseinfluss auf die Konstruktion97
3 Laser Powder Bed Fusion102
3.1 Prozessgrundlagen102
3.1.1 Prozessablauf105
3.1.2 Prozessparameter106
3.1.3 Herausforderungen und Prozessgrenzen113
3.1.4 Post-Processing117
3.1.5 Prozessgrenzen118
3.2 Materialien125
3.2.1 Pulverwerkstoffe125
3.2.1.1 Stähle125
3.2.1.2 Aluminium126
3.2.1.3 Titan127
3.2.1.4 Nickelbasislegierungen128
3.2.2 Pulverherstellung128
3.2.3 Werkstoffqualifizierung130
3.2.4 Werkstoffprüfung131
3.2.5 Werkstoffkennwerte133
3.2.6 Werkstoffkosten134
3.3 Anlagenüberblick136
3.3.1 Universalanlagen139
3.3.2 Kleine Anlagen141
3.3.3 Große Anlagen144
3.3.4 Low-Cost-Anlagen147
3.3.5 Integrierte Fertigungssysteme148
4 Bauteilgestaltung für den L-PBF-Prozess154
4.1 Grundlegende Konstruktionshinweise154
4.1.1 Systematische Unterschiede in Konstruktion156
4.1.2 Modelltypen und Datenformat158
4.1.2.1 STL-Datenformat160
4.1.2.2 AMF-Datenformat165
4.2 Oberflächenstrukturen167
4.2.1 Oberflächen167
4.2.2 Standardoberfläche169
4.2.3 Erzeugungsmethoden171
4.2.3.1 Konstruktion mittels Vorlage (Einheitszelle)171
4.2.3.2 Konstruktion mittels Visual Basic for Application (VBA)175
4.2.4 Anwendungsbeispiele178
4.3 Gitterstrukturen180
4.3.1 Einteilung von Gitterstrukturen183
4.3.2 Randbedingungen185
4.3.3 Vorgehensweisen und Anwendungsbeispiele187
4.3.3.1 Anwendungsbeispiele187
4.3.3.2 Systematik für den Einsatz von Gitterstrukturen192
4.3.4 Zusammenfassung214
4.4 Topologieoptimierung215
4.4.1 Randbedingungen216
4.4.2 Auslegung217
4.4.3 Vorgehensweise und Anwendungsbeispiele217
4.4.4 Topologieoptimierung mit Startgeometrie219
4.4.5 Topologieoptimierung mittels „Generative Design“222
4.5 Funktionsintegration224
4.5.1 Anwendungsbeispiele Kühlung225
Auslegung von Kühlkanälen228
4.5.1.2 Konstruktion einer Flächenkühlung231
4.5.1.3 Konstruktion einer Parallelkühlung233
4.5.2 Bewegliche Baugruppen235
4.5.3 Anwendungsbeispiele bewegliche Baugruppen236
4.5.4 Monolithische Bauweisen238
4.6 Stützstrukturen und Orientierung im Bauraum241
4.6.1 Einteilung241
4.6.2 Randbedingungen245
4.6.3 Auslegung246
4.6.4 Vorgehensweisen und Anwendungsbeispiele249
5 Nachbearbeitung256
5.1 Wärmebehandlung258
5.2 Grobbearbeitung259
5.2.1 Trennung der Bauteile von der Plattform259
5.2.2 Entfernung von Supportstrukturen260
5.2.3 Spanende Nachbearbeitung262
5.3 Feinbearbeitung264
5.3.1 Nachbearbeitung von Supportoberflächen265
5.3.2 Strahlen267
5.3.3 Gleitschleifen268
5.3.4 Polieren270
6 Schlussfolgerung und Ausblick272
6.1 Schlussfolgerung272
6.2 Ausblick273
Index280

Weitere E-Books zum Thema: Management - Wirtschaft - Coaching

Zeitmanagement im Projekt

E-Book Zeitmanagement im Projekt
Format: PDF

Von Projektleitern und ihren Mitarbeitern wird grundsätzlich eine exakte Punktlandung erwartet: Sie sollen das Projekt zum vereinbarten Termin beenden, selbstverständlich die Budgetvorgaben einhalten…

Zeitmanagement im Projekt

E-Book Zeitmanagement im Projekt
Format: PDF

Von Projektleitern und ihren Mitarbeitern wird grundsätzlich eine exakte Punktlandung erwartet: Sie sollen das Projekt zum vereinbarten Termin beenden, selbstverständlich die Budgetvorgaben einhalten…

Basiswissen Beschaffung.

E-Book Basiswissen Beschaffung.
Format: PDF

Anhand vieler Beispiele für die relevanten Aufgaben und Methoden der Beschaffung bietet der Band Grundwissen für den Quereinsteiger sowie ein Repetitorium für den Praktiker. Das Buch gibt eine kurze…

Basiswissen Beschaffung.

E-Book Basiswissen Beschaffung.
Format: PDF

Anhand vieler Beispiele für die relevanten Aufgaben und Methoden der Beschaffung bietet der Band Grundwissen für den Quereinsteiger sowie ein Repetitorium für den Praktiker. Das Buch gibt eine kurze…

Weitere Zeitschriften

Archiv und Wirtschaft

Archiv und Wirtschaft

"Archiv und Wirtschaft" ist die viermal jährlich erscheinende Verbandszeitschrift der Vereinigung der Wirtschaftsarchivarinnen und Wirtschaftsarchivare e. V. (VdW), in der seit 1967 rund 2.500 ...

Augenblick mal

Augenblick mal

Die Zeitschrift mit den guten Nachrichten "Augenblick mal" ist eine Zeitschrift, die in aktuellen Berichten, Interviews und Reportagen die biblische Botschaft und den christlichen Glauben ...

Berufsstart Gehalt

Berufsstart Gehalt

»Berufsstart Gehalt« erscheint jährlich zum Sommersemester im Mai mit einer Auflage von 50.000 Exemplaren und ermöglicht Unternehmen sich bei Studenten und Absolventen mit einer ...

BIELEFELD GEHT AUS

BIELEFELD GEHT AUS

Freizeit- und Gastronomieführer mit umfangreichem Serviceteil, mehr als 700 Tipps und Adressen für Tag- und Nachtschwärmer Bielefeld genießen Westfälisch und weltoffen – das zeichnet nicht ...

Der Steuerzahler

Der Steuerzahler

Der Steuerzahler ist das monatliche Wirtschafts- und Mitgliedermagazin des Bundes der Steuerzahler und erreicht mit fast 230.000 Abonnenten einen weitesten Leserkreis von 1 ...

building & automation

building & automation

Das Fachmagazin building & automation bietet dem Elektrohandwerker und Elektroplaner eine umfassende Übersicht über alle Produktneuheiten aus der Gebäudeautomation, der Installationstechnik, dem ...

filmdienst#de

filmdienst#de

filmdienst.de führt die Tradition der 1947 gegründeten Zeitschrift FILMDIENST im digitalen Zeitalter fort. Wir begleiten seit 1947 Filme in allen ihren Ausprägungen und Erscheinungsformen.  ...