Generative Fertigungsverfahren Urs Schnbchler BWZ Rapperswil Gesetz der

Generative Fertigungsverfahren Urs Schönbächler, BWZ Rapperswil

Gesetz der freien Marktwirtschaft: ist • sichert Arbeitsplätze • Ermöglicht Wohlstand • Sorgt für sozialen Frieden

Der Stärkere frisst den Schwächeren oder Der Schnellere frisst den Langsameren

Das gilt auch für unsere industrialisierte Welt: Nokia Samsung; Apple

Produktentwicklung einst Zeichnungen von Hand; Prototypenherstellung durch konventionelle Fertigung wie Fräsen, Drehen. . . heute Zeichnungen am PC; Prototypenherstellung durch generative Fertigungsverfahren wie Rapid-Prototyping. . .

Die Phasen der Produktentwicklung

Zahlenwerte Hauptanwendung der generativen Fertigungsverfahren Quelle: BWL-Marketing

Einfluss der generativen Fertigungsverfahren Die Anwendung von Rapid-Prototyping-Verfahren bringt in der Entwicklungsphase eines Projekts folgende Vorteile: 1. Verkürzung der Entwicklungszeit Um bis zu 80% schneller. 2. Senkung der Kosteneinsparungen um bis zu 75%; davon 50% für die Modellherstellung. 3. Verbesserung der Qualität Es wird bereits zu einem früheren Zeitpunkt ein höherer Produktionsreifegrad erzielt. 4. Steigerung der Flexibilität Veränderten Marktanforderungen kann schnell und wirkungsvoll durch serienidentische Prototypen begegnet werden.

Unterteilung Generative Fertigungsverfahren Rapid. Prototyping Rapid. Manufacturing Rapid. Tooling

Rapid-Prototyping Rapid rasch; schnell Prototyping Muster; Urform von etwas Film; 1. 01 min; Musterteile http: //www. youtube. com/watch? v=w. P 4 LK 1 Gm. Jg&feature=related

Rapid-Manufacturing Rapid rasch; schnell Manufacturing Produktion; Fertigung Film; 3. 10 min; Anwendung gem. Bild http: //www. youtube. com/w atch? v=C--mzmrd. GXM

Rapid-Tooling Rapid rasch; schnell Tooling Fertigungsmittel; Werkzeuge Film; 1. 30 min; Anwendung g. Bild http: //www. omegaplastics. co. uk/tpl/ome

Praxisbeispiel Giessharz. Werkzeug STL Giessharz. Werkzeug

Rapid-Prototyping-Verfahren Quelle: Universität Magdeburg Nr. 2 der Verfahren Nr. 1 der Verfahren Nr. 3 der Verfahren Nr. 4 der Verfahren

Rapid-Prototyping SLS – Selektives Lasersintern

Rapid-Prototyping SLS – Selektives Lasersintern 1 2 1 3 1 4 2 3 4 Film; 1. 45 Min http: //www. youtube. com/watch? v=6 N 7 W 1 k. Pu. Bcg&feature=related

Rapid-Prototyping SLS – Selektives Lasersintern Vorteile • Geeignet für Kunststoffe und Metalle • Die Werksstücke sind hoch belastbar • Es können Modelle mit komplexer Geometrie und darin beweglichen Teilen hergestellt werden • Die Modelle können gut nachbearbeitet werden. Bei Metallen ist auch Härten möglich Nachteile • Raue Oberflächen bedingen Nacharbeit • Es ist ein Abkühl- (Kunststoff) oder ein Nachhärteprozess (Metall) erforderlich

Rapid-Prototyping-Verfahren Quelle: Universität Magdeburg Nr. 2 der Verfahren Nr. 1 der Verfahren Nr. 3 der Verfahren Nr. 4 der Verfahren

Rapid-Prototyping STL - Stereolithographie Quelle: Universität Aachen

Rapid-Prototyping STL - Stereolithographie

Rapid-Prototyping STL - Stereolithographie Film; 5. 03 Min http: //www. youtube. com/wat ch? v=e. Kk 2 v. Rysio. E Film; 2. 10 Min http: //www. youtube. com/wat ch? v=BUfh 5 wxj 3 q. A&feature =related Ein computergesteuerter UV-Laserstrahl bildet die jeweiligen Konturen der Schichten auf einem flüssigen Polymerharz ab. Dort, wo der Laserstrahl auf das Harz trifft, härtet dieses aus. Das entstehende Kunststoff-Modell wird um eine Schichtdicke in das Harz abgesenkt und die nächste, darüber liegende Schicht kann ausgehärtet werden.

Rapid-Prototyping STL - Stereolithographie Vorteile • Sehr gute Modellgenauigkeit und Detailtreue • Hohe Oberflächengüte • Die Modelle können durchgefärbt oder lackiert werden • Die Modelle können mechanisch gut nachbearbeitet werden Nachteile • Material: Nur durch UV-Licht aushärtbare Harze können verwendet werden • Es ist ein Nachhärteprozess erforderlich

Rapid-Prototyping-Verfahren Quelle: Universität Magdeburg Nr. 2 der Verfahren Nr. 1 der Verfahren Nr. 3 der Verfahren Nr. 4 der Verfahren

Rapid-Prototyping 3 D-Printing Scheinwerferlicht BMW-MINI

Rapid-Prototyping 3 D-Printing 1. Generation: Technologie mit Kunststoffpulver Film; 5. 54 Min http: //www. youtube. com/watch? v=HMQ 8 -B 9 Fp-c&feature=fvsr 2. Generation: Verfahren ähnlich Tintenstrahldrucker; durch UV-Licht aushärtbarer Kunststoff Film; 1. 17 Min http: //www. youtube. com/watch? v=s. Ny. IOPr. Xhd 8&feature=related

Objet-Verfahren (2. Generation) Das Verfahren im Überblick 1. Anlage Typ „Eden 350“ 220 V/16 A, Büroumgebung, Netzwerk 3. Der Druckkopf 768 Düsen, Lebensdauer ca. 3. 000 h 2. Das Verfahren 0. 016/0. 030 mm Schichtstärke, UV-Aushärtung 4. Das Kartuschensystem je 2 kg oder 3. 6 kg Inhalt

Objet-Verfahren (2. Generation) Das Verfahren im Überblick 5. Einlesen der STL-Daten autom. Platzierung und Supportauslegung 7. Der Bauprozess Geschwindigkeit in „Z“ von ca. 1 cm/h 7. Das Material-Managementsystem Materialberechnung und Information 8. Das fertige Modell mit Support Das Modell ist sofort ausgehärtet

Objet-Verfahren (2. Generation) Das Verfahren im Überblick 9. Das Reinigungsgerät Handelsübliche Geräte mit ca. 60 Bar Druck 11. Das fertiggestellte Modell Sehr gute Oberfläche und Genauigkeit 10. Der Reinigungsprozess Entfernen des Support‘s mit Wasserstrahl 12. Genauigkeiten Zwischen 0. 05 und 0. 1 mm

Objet-Verfahren (2. Generation) Das Verfahren im Überblick 13. Lackieren Grundieren und Lackieren der Modelle 15. Bedampfen mit Aluminium 14. Kleben Verkleben einzelner Segmente 16. Vervielfältigung Vakuumguss über Silikonwerkzeuge

Objet-Verfahren (2. Generation) Die Funktionsweise der „Poly. Jet Technologie“ Druckkopf aus 4/8 Segmenten § § Aufspritzen von 5 Millionen Tropfen/Sekunde a. 9 Piktoliter Simultanes Aufspritzen von “Build & Support” - Material; auch 2 K-Werkstoffe sind dadurch möglich Erzeugen von sehr dünnen Schichten von nur 0. 016 mm bzw. 0. 030 mm Sofortige Aushärtung des Harzes durch UV-Licht

Objet-Verfahren (2. Generation) Maschinenansicht § Ein “Bad” ist nicht vorhanden = das Teil ist trocken § Das fertige Bauteil kann lediglich mit Hilfe eines “Spachtels” von der Grundplatte entfernt werden § Das Material des Bauteils ist nicht toxisch (giftig)

Rapid-Prototyping 3 D-Printing (2. Generation) Vorteile • Gute Modellgenauigkeit und Detailtreue • Verschiedene Kunststoffe in unterschiedlichen Härtegraden sind möglich • Modelle können in 2 K-Ausführung hergestellt werden • Grosse Farbenvielfalt • Kein Abfall Nachteile • Material: Nur durch UV-Licht aushärtbare Harze können verwendet werden • Die Modelle sind «zerbrechlicher» als z. B. solche des SLS- oder STL-Verfahrens

Rapid-Prototyping-Verfahren Quelle: Universität Magdeburg Nr. 2 der Verfahren Nr. 1 der Verfahren Nr. 3 der Verfahren Nr. 4 der Verfahren

Rapid-Prototyping FDM - Fused Deposition Modelling

Rapid-Prototyping FDM - Fused Deposition Modelling Das FDM-Verfahren generiert das Bauteil aus thermoplastischem Draht. Über einen Vorschub wird der Draht einer Düse zugeführt und dort bis kurz unter Schmelztemperatur erhitzt. Das halbflüssige Material wird – konturgemäß - als neue Schicht auf die schon bestehende Struktur aufgebracht und erkaltet beim Kontakt mit der schon festen unterliegenden Schicht sofort. Werkstoffe: PA, PE, ABS, Feinguss -Wachs u. a. Film; 1. 25 Min http: //www. youtube. com/watch? v=SPtk. Om. P_Ho. A Film; 1. 40 Minhttp: //www. youtube. com/watch? feature=endscreen&NR= 1&v=c. Fc. WFB 0 Fl. Lo Die einzelnen Schichten haften aneinander, da bei der Auftragung der heißen neuen Schicht, die unterliegende lokal und temporär aufschmilzt und so eine Verbindung eingeht

Rapid-Prototyping FDM - Fused Deposition Modelling Vorteile • Relativ einfache Verfahrenstechnik • Kein Laser erforderlich • Kein Materialverlust • Vielfältige Auswahl an Kunststoffen Nachteile • Feine Konturen, Schlitze, Rippen und dünnwandige Konturen sind nicht möglich • Nur für kleine Teile geeignet

Rapid-Prototyping-Verfahren Quelle: Universität Magdeburg Nr. 2 der Verfahren Nr. 1 der Verfahren Nr. 3 der Verfahren Nr. 4 der Verfahren

Rapid-Prototyping LLM - Layer Laminated Modelling Ein mit Klebstoff beschichtetes Material aus Papier-, Kunststoff- oder Metallfolie wird Schicht (Layer) für Schicht auf eine Bauplattform bzw. auf das teilfertige Modell aufgeklebt (laminated). Mit Hilfe eines Laserstrahles wird der Umriß der Kontur einer jeden Slice-Schicht nachgezeichnet und geschnitten. Film; 0. 45 Min http: //www. youtube. com/watch? v=Z 1 WNA 6 tdf. WM

Rapid-Prototyping LLM - Layer Laminated Modelling Vorteile • Schnelles Verfahren • Keine Nachhärteprozesse erforderlich • Praktisch keine inneren Spannungen und dadurch verursachte Verformungen Nachteile • Nicht für feine Konturen in z-Richtung geeignet • Komplexe Bauteile sind nicht möglich • Es können keine Bauteile ineinander verschachtelt werden. • Viel Abfall = unbrauchbares Restmaterial

Rapid-Prototyping-Verfahren Quelle: Universität Magdeburg

Rapid-Manufacturing Kunststoffspritzguss-Werkzeug Rapid-Manufacturing Herstellung eines Kunststoff. Spritzgusswerkzeugs mit Hilfe des SLS-Verfahrens (Selektives Lasersintern) Film; 6. 35 Min; Herstellung des Metallkerns http: //www. youtube. com/watch? v=UI 7 a. Mx. Cc 0 Fo&feature=related

Rapid-Manufacturing Vakuumgiessen mit Silikonformen

Rapid-Manufacturing Vakuumgiessen mit Silikonformen Häufig reicht einzelner Prototyp nicht aus. Es braucht Teile für Testversuche, Präsentationen, Photoshootings usw. Ausgehend von einem einzelnen Prototypen - typischerweise einem Teil das in SLS, Stereolithographie oder 3 -D-Printing gefertigt worden ist - erlaubt das Vakuumgiessen die Herstellung einer Kleinserie. Mit einer Silikonform können bis zu 30 Abgüsse in gleich bleibender Qualität hergestellt werden. Die Palette der verwendeten PUR Giessharze reicht von Thermoplasten, bis hin zu Elastomer ähnlichen Duroplasten. Auch Teile in Zwei-Komponenten-Ausführung sind möglich. Durch Oberflächenbehandlungen kann den Werkstücken ein Aussehen verpasst werden, sodass sie von Serienteilen fast nicht mehr zu unterscheiden sind.

Rapid-Manufacturing Vakuumgiessen mit Silikonformen Film; 4. 43 Min; Form aus Silikon herstellen http: //www. youtube. com/watch? v=Aof. KQX 8 G_g Film; 9. 19 Min; Form aus Silikon herstellen und Kunststoffteil giessen http: //www. youtube. com/watch? v=48 Uwkz. Nq. R EA&feature=related

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