3D-Drucken - Grundlagen und Anwendungen des Additive Manufacturing (AM)
von: Andreas Gebhardt, Julia Kessler, Laura Thurn
Carl Hanser Fachbuchverlag, 2016
ISBN: 9783446448452
Sprache: Deutsch
234 Seiten, Download: 30382 KB
Format: EPUB, PDF, auch als Online-Lesen
Vorwort | 6 | ||
Danksagung | 8 | ||
Über die Autoren | 10 | ||
Inhaltsverzeichnis | 14 | ||
1 Grundlagen 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 | ||
2 Additive 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 | ||
3 Die 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 | ||
4 Anwendungen 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 | ||
5 Perspektiven 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 | ||
6 Materialien 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 | ||
7 Glossar: Begriffe und?Abkürzungen | 216 | ||
8 Literatur | 226 | ||
Stichwortverzeichnis | 230 |