Generative Fertigungsverfahren: additive Manufacturing und 3D Drucken für Prototyping - Tooling - Produktion
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Hanser
2013
|
| Ausgabe: | 4., neu bearb. und erw. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturverz. S. 611 - 618 |
| Beschreibung: | XXIV, 637 S. zahlr. Ill. und graph. Darst., Kt. 25 cm |
| ISBN: | 9783446436510 |
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WIDMUNG V
VORWORT VII
UEBER DEN AUTOR IX
DANKSAGUNG XI
1 EINORDNUNG UND BEGRIFFSBESTIMMUNG 1
1.1 SYSTEMATIK DER FERTIGUNGSVERFAHREN 1
1.2 SYSTEMATIK DER GENERATIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN 3
1.2.1 BEGRIFFSBESTIMMUNGEN 3
1.2.2 EIGENSCHAFTEN DER GENERATIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN 4
1.3 EINTEILUNG DER GENERATIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN 6
1.3.1 RAPID PROTOTYPING 7
1.3.2 RAPID MANUFACTURING 9
1.3.2.1 RAPID MANUFACTURING - DIRECT MANUFACTURING 10
1.3.2.2 RAPID MANUFACTURING - DIRECT TOOLING
(RAPID TOOLING - PROTOTYPE TOOLING) 10
1.3.3 NICHT-GENERATIVE VERFAHREN -
INDIRECT PROTOTYPING UND INDIRECT TOOLING 11
1.3.4 RAPID PROTOTYPING ODER RAPID MANUFACTURING? 12
1.3.5 BEGRIFFSVIELFALT 12
1.3.6 WIE SCHNELL IST RAPID? 13
1.4 INTEGRATION DER GENERATIVEN FERTIGUNGSTECHNIK IN DEN
PRODUKTENTSTEHUNGSPROZESS 14
1.4.1 GENERATIVE VERFAHREN IN DER PRODUKTENTWICKLUNG 14
1.4.2 GENERATIVE VERFAHREN FUER DIE STUECKZAHLEN-UNABHAENGIGE
PRODUKTION 16
1.4.3 GENERATIVE VERFAHREN FUER DIE INDIVIDUALISIERTE PRODUKTION... 16
1.5 MASCHINEN FUER DIE GENERATIVE FERTIGUNG 17
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XIV
INHALTSVERZEICHNIS
2 MERKMALE DER
GENERATIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN
21
2.1 VERFAH
RENSGRUNDLAGEN 21
2.2 ERZEUGUNG DER MATHEMATISCHEN SCHICHTINFORMATION 26
2.2.1 BESCHREIBUNG DER GEOMETRIE DURCH EINEN 3D DATENSATZ 26
2.2.1.1 DATENFLUSS UND SCHNITTSTELLEN 26
2.2.1.2 MODELLIERUNG DREIDIMENSIONALER KOERPER MITTELS 3D CAD 29
2.2.1.2.1 CAD-MODELLTYPEN 29
2.2.1.2.2 ANFORDERUNGEN AN CAD-SYSTEME 31
2.2.1.3 MODELLIERUNG DREIDIMENSIONALER KOERPER AUS MESSWERTEN ... 32
2.2.2 ERZEUGUNG DER GEOMETRISCHEN SCHICHTINFORMATIONEN
DER EINZELSCHICHTEN 34
2.2.2.1 STL-FORMAT 35
2.2.2.1.1 FEHLER IM STL-FILE 37
2.2.2.2 CLI-/SLC-FORMAT 40
2.2.2.3 PLY- UND VRML-FORMAT 43
2.2.2.4 AMF-FORMAT 44
2.3 PHYSIKALISCHE PRINZIPIEN ZUR ERZEUGUNG DER SCHICHT 46
2.3.1 GENERIEREN AUS DER FLUESSIGEN PHASE 47
2.3.1.1 PHOTOPOLYMERISATION - STEREOLITHOGRAPHIE (SL) 47
2.3.1.2 GRUNDLAGEN DER POLYMERISATION 48
2.3.1.2.1 LASERINDUZIERTE POLYMERISATION 51
2.3.1.2.2 VORTEILE DER STEREOLITHOGRAPHIE 57
2.3.1.2.3 NACHTEILE DER STEREOLITHOGRAPHIE 58
2.3.2 GENERIEREN AUS DER FESTEN PHASE 59
2.3.2.1 SCHMELZEN UND VERFESTIGEN VON PULVERN UND GRANULATEN -
SINTERN (LASERSINTERN, LS), SCHMELZEN 59
2.3.2.1.1 MATERIALIEN FUER DAS SINTERN UND SCHMELZEN 60
2.3.2.1.2 VOR- UND NACHTEILE DES SINTERNS UND SCHMELZENS 65
2.3.2.1.3 PROPRIETAERE ODER HANDELSUEBLICHE PULVER? 66
2.3.2.2 AUSSCHNEIDEN AUS FOLIEN UND FUEGEN - LAYER LAMINATE
MANUFACTURING (LLM) 68
2.3.2.2.1 VOR- UND NACHTEILE DER SCHICHTVERFAHREN (LLM) 69
2.3.2.3 SCHMELZEN UND VERFESTIGEN AUS DER FESTEN PHASE -
FUSED LAYER MODELING (FLM) 70
2.3.2.3.1 EXTRUDIERENDE UND BALLISTISCHE VERFAHREN 70
2.3.2.3.2 VOR- UND NACHTEILE DER FLM-VERFAHREN 73
2.3.2.4 VERKLEBEN VON GRANULATEN MIT BINDERN - 3D PRINTING (3DP) -
PULVER-BINDER VERFAHREN 73
2.3.2.4.1 VOR- UND NACHTEILE VON PULVER-BINDER VERFAHREN 74
2.3.3 GENERIEREN AUS DER GASPHASE 75
2.3.3.1 AEROSOLDRUCKVERFAHREN 75
INHALTSVERZEICHNIS
XV
2.3.3.1.1 VOR- UND NACHTEILE VON AEROSOLDRUCKVERFAHREN 76
2.3.3.2 LASER CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (LCVD) 76
2.3.4 SONSTIGE VERFAHREN 78
2.3.4.1 SONOLIMINESZENZ 78
2.3.4.2 ELEKTROVISKOSITAET 78
2.4 ELEMENTE ZUR ERZEUGUNG DER PHYSISCHEN SCHICHT 79
2.4.1 BEWEGUNGSELEMENTE 80
2.4.1.1 PLOTTER 80
2.4.1.2 SCANNER 80
2.4.1.3 PARALLELROBOTER (DELTA ROBOTER) 82
2.4.2 GENERIERENDE UND KONTURIERENDE ELEMENTE 82
2.4.2.1 LASER 83
2.4.2.2 DRUCKKOEPFE 85
2.4.2.3 EXTRUDER 88
2.4.2.4 SCHNEIDMESSER 89
2.4.2.5 FRAESER 89
2.4.3 SCHICHTERZEUGENDES ELEMENT 90
2.5 KLASSIFIZIERUNG DER GENERATIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN 91
2.6 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG DER THEORETISCHEN POTENZIALE DER
GENERATIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN 93
2.6.1 WERKSTOFFE 94
2.6.2 BAUTEILEIGENSCHAFTEN 96
2.6.3 DETAILS 97
2.6.4 GENAUIGKEITEN 98
2.6.5 OBERFLAECHENGUETE 98
2.6.6 ENTWICKLUNGSPOTENZIAL 99
2.6.7 KONTINUIERLICHE 3D MODELLIERUNG 99
3 GENERATIVE FERTIGUNGSANLAGEN FUER RAPID PROTOTYPING, DIRECT TOOLING UND
DIRECT MANUFACTURING 101
3.1 POLYMERISATION - STEREOLITHOGRAPHIE (SL) 105
3.1.1 MASCHINENSPEZIFISCHE GRUNDLAGEN 105
3.1.1.1 LASER-STEREOLITHOGRAPHIE 105
3.1.1.2 DIGITAL LIGHT PROCESSING (DLP) 115
3.1.1.3 POLYJET UND MULTI-JET MODELING (MJM) UND PASTE
POLYMERIZATION 116
3.1.2 UEBERSICHT: POLYMERISATION -STEREOLITHOGRAPHIE 118
3.1.3 STEREO LITHOGRAPHY APPARATUS (SLA) - 3D SYSTEMS 118
3.1.4 STEREOS - EOS 129
3.1.5 STEREOLITHOGRAPHIE - FOCKELE & SCHWARZE (F&S) 130
3.1.6 MIKROSTEREOLITHOGRAPHIE - MICROTEC 131
XVI
INHALTSVERZEICHNIS
3.1.7 SOLID GROUND CURING - CUBITAL 134
3.1.8 DIGITAL LIGHT PROCESSING - ENVISIONTEC 135
3.1.9 POLYMERDRUCKEN - STRATASYS/OBJET 141
3.1.10 MULTI-JET-MODELING (MJM) - PROJET - 3D SYSTEMS 146
3.1.11 DIGITAL WAX 150
3.1.12 FILM TRANSFER IMAGING - 3D SYSTEMS 153
3.1.13 SONSTIGE POLYMERISATIONSVERFAHREN 156
3.1.13.1 PASTE POLYMERIZATION - OPTOFORM 156
3.2 SINTERN/SELEKTIVES SINTERN - SCHMELZEN IM PULVERBETT 156
3.2.1 MASCHINENSPEZIFISCHE GRUNDLAGEN 157
3.2.2 UEBERSICHT: SINTERN - SCHMELZEN 162
3.2.3 SELEKTIVES LASERSINTERN - 3D SYSTEMS 164
3.2.4 LASERSINTERN - EOS 176
3.2.5 LASERSCHMELZEN - REALIZER GMBH 189
3.2.6 LASERSCHMELZEN - SLM-SOLUTIONS 193
3.2.7 LASERSCHMELZEN - RENISHAW LTD 195
3.2.8 LASER CUSING - CONCEPT LASER 197
3.2.9 DIREKTES LASERFORMEN - TRUMPF 204
3.2.10 ELEKTRONENSTRAHLSINTERN - ARCAM 205
3.2.11 SELECTIVE MASK SINTERING (SMS) - SINTERMASK 210
3.2.12 LASERSINTERN - PHENIX 213
3.3 BESCHICHTEN - SCHMELZEN MIT DER PULVERDUESE 216
3.3.1 VERFAHRENSPRINZIP 217
3.3.1.1 PULVERDUESENKONZEPTE 218
3.3.1.2 PROZESSUEBERWACHUNG UND-REGELUNG
2T9
3.3.2 LASER ENGINEERED NET SHAPING (LENS) - OPTOMEC 220
3.3.3 DIRECT METAL DEPOSITION (DMD) -
DM3D TECHNOLOGY, LLC (TRUMPF) 223
3.4 SCHICHT-LAMINAT-VERFAHREN - LAYER LAMINATE MANUFACTURING (LLM).. 227
3.4.1 UEBERSICHT: SCHICHT-LAMINAT-VERFAHREN 227
3.4.2 MASCHINENSPEZIFISCHE GRUNDLAGEN 228
3.4.3 * LAMINATED OBJECT MANUFACTURING (LOM) -
CUBIC TECHNOLOGIES 233
3.4.4 RAPID PROTOTYPING SYSTEM (RPS) - KINERGY 239
3.4.5 SELECTIVE ADHESIVE AND HOT PRESS PROCESS (SAHP) - KIRA.. 240
3.4.6 LAYER MILLING PROCESS (LMP) - ZIMMERMANN 240
3.4.7 STRATOCONCEPTION - RP2I 241
3.4.8 PAPER 3D PRINTING - MCOR 241 -
3.4.9 PLASTIC SHEET LAMINATION - SOLIDO 244
3.4.10 SONSTIGE SCHICHT-LAMINAT-VERFAHREN 247
3.4.10.1 BAUTEILE AUS METALLLAMELLEN - LAMINATED METAL PROTOTYPING 247
INHALTSVERZEICHNIS
XVII
3.4.10.1.1 METALLLAMELLENWERKZEUG - WEIHBRECHT 247
3.5 EXTRUSIONSVERFAHREN - FUSED LAYER MODELING (FLM) 248
3.5.1 UEBERSICHT: EXTRUSIONSVERFAHREN 248
3.5.2 FUSED DEPOSITION MODELING (FDM) - STRATASYS 249
3.5.3 WACFISPRINTER - SOLIDSCAPE. 260
3.5.4 MULTI-JET-MODELING (MJM) - THERMOJET - 3D SYSTEMS 263
3.6 THREE DIMENSIONAL PRINTING (3DP) 264
3.6.1 UEBERSICHT: 3D PRINTING 264
3.6.2 3D PRINTER - 3D SYSTEMS/Z-CORPORATION 265
3.6.3 METALL UND FORMSAND PRINTER - EXONE 269
3.6.3.1 METALL-LINIE: DIRECT METAL PRINTER 271
3.6.3.2 FORMSAND-LINIE: DIRECT CORE AND MOLD MAKING MACHINE .. 274
3.6.4 DIRECT SHELL PRODUCTION CASTING (DSPC) - SOLIGEN 276
3.6.5 3D DRUCKSYSTEM- VOXELJET 279
3.6.6 MASKLESS MASOSCALE MATERIAL DEPOSITION (M3D) - OPTOMEC 283
3.7 HYBRIDVERFAHREN 285
3.7.1 LASERAUFTRAGSSCHWEISSEN UND FRAESEN -
CONTROLLED METAL BUILD UP (CMB) - ROEDERS 286
3.7.2 LAMINIEREN UND ULTRASCHALLSCHWEISSEN - ULTRASONIC
CONSOLIDATION - FABRISONIC/SOLIDICA 288
3.8 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG DER RAPID PROTOTYPING VERFAHREN... 292
3.8.1 CHARAKTERISTISCHE EIGENSCHAFTEN DER GENERATIVEN
FERTIGUNGSVERFAHREN IM VERGLEICH ZU KONVENTIONELLEN
FERTIGUNGSVERFAHREN
293
3.8.2 GENAUIGKEIT 295
3.8.3 OBERFLAECHEN 299
3.8.4 BENCHMARK-TESTS UND USER-PARTS 302
3.9 ENTWICKLUNGSZIELE 305
3.10 FOLGEPROZESSE 306
3.10.1 ZIELWERKSTOFF KUNSTSTOFF 306
3.10.2 ZIELWERKSTOFF METALL 307
4 RAPID PROTOTYPING 309
4.1 EINORDNUNG UND BEGRIFFSBESTIMMUNG : 309
4.1.1 EIGENSCHAFTEN VON PROTOTYPEN 309
4.1.2 CHARAKTERISTIKA DES RAPID PROTOTYPING 311
4.2 STRATEGISCHE ASPEKTE BEIM EINSATZ VON PROTOTYPEN 312
4.2.1 PRODUKTENTWICKLUNGSSCHRITTE 312
4.2.2 TIME TO MARKET 312
4.2.3 FRONTLOADING . 313
4.2.4 DIGITALES PRODUKTMODELL 316
XVIII
INHALTSVERZEICHNIS
4.2.5 DIE GRENZEN DER PHYSISCHEN MODELLIERUNG 317
4.2.6 KOMMUNIKATION UND MOTIVATION 319
4.3 OPERATIVE ASPEKTE BEIM EINSATZ VON PROTOTYPEN 319
4.3.1 RAPID PROTOTYPING ALS WERKZEUG ZUR SCHNELLEN
PRODUKTENTWICKLUNG 320
4.3.1.1 MODELLE 320
4.3.1.2 MODELLKLASSEN 320
4.3.1.3 MODELLKLASSEN UND GENERATIVE VERFAHREN 324
4.3.1.4 ZUORDNUNG VON MODELLKLASSEN UND MODELLEIGENSCHAFTEN
ZU DEN FAMILIEN DER GENERATIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN 328
4.3.2 ANWENDUNG DES RAPID PROTOTYPING IN DER INDUSTRIELLEN
PRODUKTENTWICKLUNG 331
4.3.2.1 BEISPIEL: PUMPENGEHAEUSE 331
4.3.2.2 BEISPIEL: BUEROLEUCHTE 333
4.3.2.3 BEISPIEL: EINBAULEUCHTENFASSUNG 337
4.3.2.4 BEISPIEL: MODELLBAGGERARM 337
4.3.2.5 BEISPIEL: LCD-PROJEKTOR 341
4.3.2.6 BEISPIEL: KAPILLARBODEN FUER BLUMENTOEPFE 343
4.3.2.7 BEISPIEL: GEHAEUSE EINER KAFFEEMASCHINE 344
4.3.2.8 BEISPIEL: ANSAUGKRUEMMER EINES VIERZYLINDERMOTORS 344
4.3.2.9 BEISPIEL: COCKTAILBECHER 346
4.3.2.10 BEISPIEL: SPIEGELDREIECK 346
4.3.2.11 BEISPIEL: CABRIOVERDECK 347
4.3.3 RAPID PROTOTYPING MODELLE ZUR VISUALISIERUNG VON
3D DATEN 351
4.3.4 RAPID PROTOTYPING IN DER MEDIZIN 351
4.3.4.1 CHARAKTERISTIKA MEDIZINISCHER MODELLE 351
4.3.4.1.1 GROSSE DATENMENGEN 351
4.3.4.1.2 NICHT EXAKT DEFINIERTE MODELLABMESSUNGEN 352
4.3.4.1.3 MEHRERE MODELLE 352
4.3.4.1.4 TRANSPARENZ 352
4.3.4.1.5- STERILISIERBARKEIT 352
4.3.4.1.6 BIOKOMPATIBILITAET 353
4.3.4.1.7 STUETZSTRUKTUREN 353
4.3.4.1.8 UNVERBUNDENE MODELLTEILE 353
4.3.4.2 ANATOMISCHE FAKSIMILES 353
4.3.4.3 BEISPIEL: ANATOMISCHES FAKSIMILE FUER EINE
UMSTELLUNGSOSTEOTOMIE 355
4.3.5 RAPID PROTOTYPING IN DESIGN, KUNST UND ARCHITEKTUR 356
4.3.5.1 MODELLBILDUNG IN DESIGN UND KUNST 356
4.3.5.2 BEISPIEL KUNST: COMPUTER-SKULPTUR 357
INHALTSVERZEICHNIS
XIX
4.3.5.3 BEISPIEL DESIGN: FLASCHENOEFFNER 358
4.3.5.4 ANGEWANDTE KUNST - BILDHAUEREI UND PLASTIKEN 359
4.3.5.5 BEISPIEL ARCHAEOLOGIE: BUESTE DER KOENIGIN TEJE 361
4.3.5.6 MODELLBILDUNG IN DER ARCHITEKTUR 362
4.3.5.7 BEISPIEL ARCHITEKTUR: DEUTSCHER PAVILLON FUER DIE EXPO 92 . 362
4.3.5.8 BEISPIEL ARCHITEKTUR: GROUND ZERO 363
4.3.5.9 BEISPIEL ARCHITEKTURDENKMAELER:
DOKUMENTATION VON BAUGESCHICHTLICH RELEVANTEN GEBAEUDEN 364
4.3.6 RAPID PROTOTYPING ZUR UEBERPRUEFUNG VON RECHENVERFAHREN. 366
4.3.6.1 SPANNUNGSOPTISCHE UND THERMOELASTISCHE
SPANNUNGSANALYSE 366
4.3.6.1.1 SPANNUNGSOPTISCHE SPANNUNGSANALYSE 366
4.3.6.1.2 THERMOELASTISCHE SPANNUNGSANALYSE (THESA) 367
4.3.6.2 BEISPIEL: SPANNUNGSOPTISCHE SPANNUNGSANALYSE AN EINEM
KIPPHEBEL EINES LKW-VERBRENNUNGSMOTORS 368
4.3.6.3 BEISPIEL: THERMOELASTISCHE SPANNUNGSANALYSE ZUM
FESTIGKEITSNACHWEIS AN EINER AUTOMOBILFELGE 370
4.4 AUSBLICK 372
5 RAPID TOOLING 375
5.1 EINORDNUNG UND BEGRIFFSBESTIMMUNG 375
5.1.1 DIREKTE UND INDIREKTE VERFAHREN 376
5.2 EIGENSCHAFTEN GENERATIV GEFERTIGTER WERKZEUGE 378
5.2.1 STRATEGISCHE ASPEKTE BEIM EINSATZ GENERATIVER WERKZEUGE 378
5.2.1.1 SCHNELLIGKEIT 378
5.2.1.2 UMSETZUNG NEUER TECHNISCHER KONZEPTE 379
5.2.2 KONSTRUKTIVE EIGENSCHAFTEN GENERATIV GEFERTIGTER
WERKZEUGE 380
5.2.2.1 PROTOTYPWERKZEUGE 381
5.2.2.1.1 WEICHE GEGOSSENE WERKZEUGE 381
5.2.2.1.2 HARTE GEGOSSENE WERKZEUGE 382
5.2.2.1.3 HARTE DIREKT GEFERTIGTE WERKZEUGE UND WERKZEUGEINSAETZE. 382
5.2.2.2 BEREITSTELLUNG DER DATEN 384
5.3 INDIREKTE RAPID TOOLING VERFAHREN - ABFORMVERFAHREN UND
FOLGEPROZESSE 385
5.3.1 EIGNUNG GENERATIVER VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON
URMODELLEN FUER FOLGEPROZESSE 386
5.3.2 INDIREKTE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON WERKZEUGEN
FUER KUNSTSTOFFBAUTEILE 387
5.3.2.1 ABGIESSEN IN WEICHE WERKZEUGE ODER FORMEN 388
5.3.2.1.1 VAKUUMGIESSEN 388
XX
INHALTSVERZEICHNIS
5.3.2.1.2 NYLONGIESSEN 391
5.3.2.1.3 SILIKONABGUSS 392
5.3.2.1.4 PHOTOCASTING 392
5.3.2.1.5 SPINCASTING 392
5.3.2.2 ABGIESSEN IN HARTE WERKZEUGE 393
5.3.2.2.1 METALLSPRITZEN 393
5.3.2.2.2 GIESSHARZWERKZEUGE 394
5.3.2.2.3 MASKENWERKZEUGE, POLYURETHANGIESSEN 395
5.3.2.2.4 NIEDERDRUCKSPRITZGIESSEN, REACTION INJECTION MOLDING (RIM)396
5.3.2.2.5 3D KELTOOL - COURSE4 TECHNOLOGY 396
5.3.2.3 ANDERE ABFORMVERFAHREN FUER HARTE WERKZEUGE 397
5.3.2.3.1 FORD SPRAYFORM VERFAHREN 397
5.3.2.3.2 RAPID SOLIDIFICATION PROCESS, RSP 397
5.3.3 INDIREKTE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON METALLBAUTEILEN.. 398
5.3.3.1 DER FEINGUSSPROZESS MIT GENERATIVEN PROZESSSCHRITTEN 398
5.3.3.2 WERKZEUGE DURCH FEINGUSS VON RAPID PROTOTYPING
URMODELLEN 402
5.4 DIREKTE RAPID TOOLING VERFAHREN 402
5.4.1 PROTOTYPE TOOLING - WERKZEUGE AUF DER BASIS VON
KUNSTSTOFF-RAPID-PROTOTYPING-MODELLEN UND -VERFAHREN 402
5.4.1.1 ACES INJECTION MOLDING, AIM 403
5.4.1.2 TIEFZIEHEN ODER THERMOFORMEN 404
5.4.1.3 AUSGIESSEN VON RAPID PROTOTYPING MODELLEN 405
5.4.1.4 HERSTELLUNG VON KERNEN UND FORMEN FUER DEN METALLGUSS .. 405
5.4.1.4.1 SANDGUSS 405
5.4.1.4.2 DRUCKGUSS 407
5.4.2 METALLWERKZEUGE AUF DER BASIS VON MEHRSTUFIGEN
GENERATIVEN PROZESSEN 407
5.4.2.1 SELEKTIVES LASERSINTERN VON METALLEN - IMLS - 3D SYSTEMS 407
5.4.2.2 PASTE POLYMERIZATION - OPTOFORM 408
5.4.2.3 3D PRINTING VON METALLEN - EXONE 408
5.4.3 * DIRECT TOOLING - WERKZEUGE AUF DER BASIS VON METALL RAPID
PROTOTYPING VERFAHREN 409
5.4.3.1 MEHRKOMPONENTEN-METALLPULVER-LASERSINTERN
0
409
5.4.3.2 EINKOMPONENTEN-METALLPULVER-VERFAHREN - SINTERN UND
GENERIEREN 410
5.4.3.2.1 DIRECTTOOL - EOS 411
5.4.3.2.2 LASERSCHMELZEN - SLM-SOLUTIONS 412
5.4.3.2.3 LASER CUSING - CONCEPT LASER 413
5.4.3.2.4 DIREKTES LASERFORMEN - TRUMPF 413
5.4.3.2.5 ELEKTRONENSTRAHLSINTERN - ARCAM 414
INHALTSVERZEICHNIS
XXI
5.4.3.2.6 LASERSINTERN - PHENIX 415
5.4.3.3 LASER-GENERIEREN MIT PULVER UND DRAHT 415
5.4.3.3.1 LASER ENGINEERED NET SHAPING (LENS) - OPTOMEC 416
5.4.3.3.2 DIRECT METAL DEPOSITION (DMD).: R 416
5.4.3.4 SCHICHT-LAMINAT-VERFAHREN - METALLLAMELLENWERKZEUGE -
LAMINATED METAL TOOLING 417
5.4.3.4.1 ULTRASONIC CONSOLIDATION - FABRISONIC/SOLIDICA 417
5.4.3.4.2 LAMELLENWERKZEUG - WEIHBRECHT 417
5.5 AUSBLICK 418
6 DIRECT MANUFACTURING - RAPID MANUFACTURING 421
6.1 EINORDNUNG UND BEGRIFFSBESTIMMUNGEN ^421
6.1.1 BEGRIFFE 422
6.1.2 VOM RAPID PROTOTYPING ZUM RAPID MANUFACTURING 423
6.1.3 WORKFLOW FUER DAS RAPID MANUFACTURING 424
6.1.4 ANFORDERUNGEN AN DIE DIREKTE FERTIGUNG 425
6.2 POTENZIALE DER GENERATIVEN FERTIGUNG VON ENDPRODUKTEN 425
6.2.1 ERHOEHTE KONSTRUKTIONSFREIHEIT 425
6.2.1.1 ERWEITERTE KONSTRUKTIVE UND GESTALTERISCHE MOEGLICHKEITEN. 426
6.2.1.2 FUNKTIONSINTEGRATION 427
6.2.1.3 NEUARTIGE KONSTRUKTIONSELEMENTE 427
6.2.2 HERSTELLUNG TRADITIONELL NICHT HERSTELLBARER PRODUKTE 428
6.2.3 VARIATION VON MASSENPRODUKTEN 429
6.2.4 PERSONALISIERUNG VON MASSENPRODUKTEN 430
6.2.4.1 PASSIVE PERSONALISIERUNG - HERSTELLER PERSONALISIERUNG... 431
6.2.4.2 AKTIVE PERSONALISIERUNG - KUNDEN PERSONALISIERUNG 433
6.2.5 REALISIERUNG NEUER WERKSTOFFE 434
6.2.6 REALISIERUNG NEUER FERTIGUNGSSTRATEGIEN 435
6.2.7 ENTWURF NEUER ARBEITS- UND LEBENSFORMEN 436
6.3 ANFORDERUNGEN AN GENERATIVE VERFAHREN FUER DIE FERTIGUNG 436
6.3.1 ANFORDERUNGEN AN DIE GENERATIVE HERSTELLUNG EINES
BAUTEILS R 437
6.3.1.1 PROZESS^ 437
6.3.1.2 MATERIALIEN 439
6.3.1.3 ORGANISATION 440
6.3.1.4 KONSTRUKTION 441
6.3.1.5 QUALITAETSSICHERUNG 441
6.3.1.6 LOGISTIK 442
6.3.2 ANFORDERUNGEN AN DIE GENERATIVE SERIENFERTIGUNG
MIT HEUTIGEN VERFAHREN 442
6.3.2.1 PROZESS 442
XXII
INHALTSVERZEICHNIS
6.3.2.2 MATERIALIEN 444
6.3.2.3 ORGANISATION 445
6.3.2.4 KONSTRUKTION 445
6.3.2.5 QUALITAETSSICHERUNG 445
6.3.2.6 LOGISTIK 446
6.3.3 ZUKUENFTIGE ANFORDERUNGEN AN DIE GENERATIVE
SERIENFERTIGUNG 446
6.3.3.1 PROZESS 447
6.3.3.2 MATERIALIEN 449
6.3.3.3 ORGANISATION 449
6.3.3.4 KONSTRUKTION 450
6.3.3.5 QUALITAETSSICHERUNG 451
6.3.3.6 LOGISTIK 452
6.4 REALISIERUNG DES RAPID MANUFACTURING 453
6.4.1 GENERATIVE FERTIGUNGSANLAGEN ALS ELEMENTE EINER
FERTIGUNGSKETTE 453
6.4.2 GENERATIVE ANLAGEN ZUR KOMPLETTFERTIGUNG VON PRODUKTEN 454
6.4.2.1 INDUSTRIELLE KOMPLETTFERTIGUNG 454
6.4.2.2 INDIVIDUELLE KOMPLETTFERTIGUNG (PERSONAL FABRICATION) * 456
6.5 ANWENDUNGSBEREICHE 457
6.5.1 ANWENDUNGSFELDER NACH WERKSTOFFEN 458
6.5.1.1 METALLISCHE WERKSTOFFE UND LEGIERUNGEN 458
6.5.1.2 HOCHLEISTUNGSKERAMIKEN 459
6.5.1.3 KUNSTSTOFFE 461
6.5.1.4 NEUE WERKSTOFFE 461
6.5.2 ANWENDUNGSFELDER NACH BRANCHEN 462
6.5.2.1 WERKZEUGBAU 462
6.5.2.2 GIESSEREIWESEN 464
6.5.2.2.1 DENTALTECHNIK 465
6.5.2.2.2 SCHMUCKINDUSTRIE 466
6.5.2.3 MEDIZINISCHE GERAETE UND HILFSMITTEL, MEDIZINTECHNIK 467
6.5.2.3.1 ZAHNSPANGEN: ALIGNER - INVISALIGN 468
6.5.2.3.2 HOERGERAETESCHALEN, OTOPLASTIKEN 469
6.5.2.3.3 TECHNISCHE MEDIZINGERAETE 471
6.5.2.4 DESIGN UND KUNST 472
6.6 PERSPEKTIVEN 477
7 SICHERHEITSVORSCHRIFTEN UND UMWELTSCHUTZ 481
7.1 GESETZLICHE GRUNDLAGEN FUER DAS BETREIBEN UND DAS HERSTELLEN
VON GENERATIVEN FERTIGUNGSANLAGEN UND DEN UMGANG MIT DEN
ZUGEHOERIGEN WERKSTOFFEN 482
INHALTSVERZEICHNIS
XXIII
7.1.1 BAURECHT 483
7.1.2 WASSERRECHT 484
7.1.3 GEWERBERECHT.. 485
7.1.4 IMMISSIONSSCHUTZRECHT 486
7.1.5 ABFALLRECHT 488
7.1.6 CHEMIKALIENRECHT 489
7.1.6.1 SICHERHEITSDATENBLAETTER 491
7.1.6.2 REACH 492
7.2 ANMERKUNGEN ZU MATERIALIEN FUER DIE GENERATIVE FERTIGUNG 493
7.3 ANMERKUNGEN ZUR BENUTZUNG VON GENERATIV GEFERTIGTEN BAUTEILEN... 494
8 ASPEKTE ZUR WIRTSCHAFTLICHKEIT 497
8.1 STRATEGISCHE ASPEKTE 498
8.1.1 STRATEGISCHE ASPEKTE FUER DEN EINSATZ GENERATIVER VERFAHREN
IN DER PRODUKTENTWICKLUNG 498
8.1.1.1 QUALITATIVE ANSAETZE 498
8.1.1.2 QUANTITATIVE ANSAETZE 499
8.2 OPERATIVE ASPEKTE 500
8.2.1 AUSWAHL GEEIGNETER GENERATIVER FERTIGUNGSVERFAHREN 501
8.2.2 ZUR ERMITTLUNG DER KOSTEN VON RAPID PROTOTYPING
VERFAHREN 501
8.2.2.1 VARIABLE KOSTEN 502
8.2.2.2 FIXKOSTEN 504
8.2.3 CHARAKTERISTIKA GENERATIVER FERTIGUNGSVERFAHREN
UND IHRE AUSWIRKUNG AUF DIE WIRTSCHAFTLICHKEIT 507
8.3 MAKEORBUY? 513
9 ZUKUENFTIGE RAPID PROTOTYPING VERFAHREN 515
9.1 MIKROBAUTEILE 515
9.1.1 MIKROBAUTEILE AUS METALL UND KERAMIK 516
9.1.2 MIKROBAUTEILE AUS METALL UND KERAMIK MITTELS
LASERSCHMELZEN 516
9.1.2.1 SCHMELZVORGANG BEIM SELEKTIVEN LASERSCHMELZEN 517
9.1.2.2 MIKROSTRUKTUREN AUS METALLPULVER 518
9.1.2.3 MIKROSTRUKTUREN AUS KERAMIKPULVER 520
9.2 CONTOUR CRAFTING 523
9.3 D-SHAPE PROZESS 524
9.4 SELECTIVE INHIBITION OF SINTERING (SIS) 526
9.4.1 SIS-POLYMER-PROZESS 526
9.4.2 SIS-METALL-PROZESS 527
XXIV
INHALTSVERZEICHNIS
10 ANHANG 529
KRITISCHE ERFOLGSFAKTOREN UND WETTBEWERBSSTRATEGIEN 529
WIRTSCHAFTLICHKEITSMODELL NACH SIEGWART UND SINGER 530
TECHNISCHE DATEN UND INFORMATIONEN 535
BEGRIFFE UND ABKUERZUNGEN 602
11 LITERATURVERZEICHNIS 611
INDEX 619
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