Additive Manufacturing Quantifiziert: Visionäre Anwendungen und Stand der Technik
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Berlin
Springer Vieweg
[2017]
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INHALTSVERZEICHNIS
EINLEITUNG
.
1
RENE BASTIAN LIPPERT UND ROLAND LACHMAYER
1 ADDITIVE MANUFACTURING
QUANTIFIZIERT.2
LITERATURVERZEICHNIS.
6
ENTWICKLUNGSTRENDS ZUM EINSATZ DES SELEKTIVEN LASERSTRAHLSCHMELZENS
IN INDUSTRIE UND BIOMEDIZINTECHNIK
.
7
YVONNE WESSARGES, MATTHIAS GIESEKE, RONNY HAGEMANN, STEFAN KAIERLE
UND LUDGER OVERMEYER
1
EINLEITUNG.8
2 SELEKTIVES LASERSTRAHLSCHMELZEN VON METALLBAUTEILEN
.
9
2.1 FUNKTIONSWEISE UND CHARAKTERISTIKA
.
9
2.2 INDUSTRIELL ETABLIERTE WERKSTOFFE UND ANWENDUNGSBEISPIELE
.
10
3 SELEKTIVES LASERSTRAHLSCHMELZEN VON
NICKEL-TITAN-LEGIERUNGEN.13
3.1 EIGENE FORSCHUNGSARBEITEN ZUM EINSATZ DES SLM-VERFAHRENS ZUR
VERARBEITUNG VON NICKEL-TITAN-LEGIERUNGEN
.
13
3.2
FORSCHUNGSERGEBNISSE.14
4 SELEKTIVES LASERSTRAHLSCHMELZEN VON MAGNESIUM UND
MAGNESIUMLEGIERUNGEN.15
4.1 EIGENE FORSCHUNGSARBEITEN ZUR VERARBEITUNG VON MAGNESIUM
UND MAGNESIUMLEGIERUNGEN IM SLM-VERFAHREN
.
15
4.2
FORSCHUNGSERGEBNISSE.17
5 ZUSAMMENFASSUNG UND
AUSBLICK.18
LITERATURVERZEICHNIS.19
RESTRIKTIONSGERECHTE GESTALTUNG INNERER STRUKTUREN FUER DAS SELEKTIVE
LASERSTRAHLSCHMELZEN.23
RENE BASTIAN LIPPERT
1
EINLEITUNG.24
2
GESTALTUNGSPROZESS.26
2.1 GESTALTUNGSZIELE VON INNEREN
STRUKTUREN.27
2.2 VORGEHENSMODELL ZUR RESTRIKTIONSGERECHTEN
GESTALTUNG.27
2.3 RELEVANTE GESTALTUNGSRICHTLINIEN FUER INNERE STRUKTUREN
.
29
3 ANWENDUNGSBEREICHE INNERER STRUKTUREN
.
31
4 RESTRIKTIONSGERECHTE GESTALTUNG EINES
DEMONSTRATORBAUTEILS.34
4.1 UNTERSUCHUNG DES
AUSGANGSMODELLS.34
4.2 FESTLEGUNG EINES PHYSIKALISCHEN GESTALTUNGSRAUMS
.
37
4.3 POTENTIALANALYSE UND APPLIKATION
.
38
4.4 SPANNUNGSGERECHTE
DETAILLIERUNG.40
4.5 FERTIGUNGSGERECHTE
DETAILLIERUNG.41
5 ZUSAMMENFASSUNG UND
AUSBLICK.45
LITERATURVERZEICHNIS.46
UNTERSTUETZUNG DES ENTSCHEIDUNGSPROZESSES IN DER PRODUKTENTWICKLUNG
ADDITIV HERZUSTELLENDER PRODUKTE MITHILFE VON AEHNLICHKEITSKENNZAHLEN
.
49
PETER HARTOGH UND THOMAS VIETOR
1
EINLEITUNG.50
2 STAND DER
TECHNIK.51
2.1 ADDITIVE
FERTIGUNG.52
2.2
KOMPLEXITAET.53
2.3 AEHNLICHKEIT UND DEREN
KENNZAHLEN.54
2.4 FRAKTALE
GEOMETRIE.54
3 DEFINITION EINER DIMENSIONSLOSEN GEOMETRISCHEN AEHNLICHKEITSKENNZAHL
.
56
4 MODELL ZUR ABSTRAKTION GEOMETRISCHER VOLUMENKOERPER
.
60
4.1 REFERENZMODELL VOLUMENWUERFEL
.
60
4.2 DAS MENGER-SCHWAMM-MODELL
.
60
5 ANWENDUNG AUF EIN ADDITIVES FERTIGUNGSVERFAHREN
.
63
6 VALIDIERUNG AM BEISPIEL DES FUSED LAYER MODELING
.
64
7 ZUSAMMENFASSUNG UND
AUSBLICK.65
7.1
ZUSAMMENFASSUNG.66
7.2
AUSBLICK.66
LITERATURVERZEICHNIS.67
ENTWICKLUNG INDIVIDUALISIERTER PRODUKTE DURCH DEN EINSATZ ADDITIVER
FERTIGUNG.69
JOHANNA SPALLEK UND DIETER KRAUSE
1
EINLEITUNG.
70
2 PRODUKTVIELFALT UND INDIVIDUALISIERTE
PRODUKTE.71
3 POTENTIAL DER ADDITIVEN FERTIGUNG ZUR PRODUKTINDIVIDUALISIERUNG
.
72
3.1 HINTERGRUND DES INDIVIDUALISIERUNGSPOTENTIALS ADDITIVER FERTIGUNG
.
73
3.2 AKTUELLE ANWENDUNGEN ADDITIVER FERTIGUNG ZUR
INDIVIDUALISIERUNG.75
4 PRODUKTENTWICKLUNG ZUR AM-ERMOEGLICHTEN
INDIVIDUALISIERUNG.76
4.1 VORBEREITUNGSGRAD INDIVIDUALISIERBARER MODULE
.
76
4.2 ENTWICKLUNGSPROZESSTYPEN
.
77
4.3 ANWENDUNGSBEISPIEL: INDIVIDUALISIERTE BLUTGEFAESSMODELLE
.
78
5 KOMPLEXITAETSASPEKTE UND KUNDENNUTZEN DER
INDIVIDUALISIERUNG.80
6
ZUSAMMENFASSUNG.82
LITERATURVERZEICHNIS.82
DIE HYBRIDE MIKRO-STEREOLITHOGRAPHIE ALS WEITERENTWICKLUNG IN DER
POLYMERBASIERTEN ADDITIVEN FERTIGUNG
.
85
ARNDT HOHNHOLZ, KOTARO OBATA, CLAUDIA UNGER, JUERGEN KOCH, OLIVER
SUTTMANN
UND LUDGER OVERMEYER
1
EINLEITUNG.86
2 ADDITIVE MANUFACTURING MITTELS
MIKRO-STEREOLITHOGRAPHIE.87
2.1
PROZESSKETTE.
87
2.2 AUFBAU EINER MIKRO-STEREOLITHOGRAPHIEANLAGE
.
88
2.3
MATERIALIEN.
91
2.4 CHARAKTERISIERUNG DER
ANLAGE.92
3 DIE HYBRIDE
MIKRO-STEREOLITHOGRAPHIE.92
3.1 FUNKTIONSWEISE DES
AEROSOL-JETS.93
3.2 BESCHICHTUNGSERGEBNISSE
.
94
4
ANWENDUNGSBEISPIELE.96
4.1 POLYMERE LICHTWELLENLEITER
.
96
4.2
MULTIMATERIALDRUCK.96
5
ZUSAMMENFASSUNG.
97
LITERATURVERZEICHNIS.98
3D-GEDRUCKTE QUASIOPTISCHE BAUELEMENTE FUER DEN
TERAHERTZ-FREQUENZBEREICH. 101
MARCEL WEIDENBACH, STEFAN F. BUSCH UND JAN C. BALZER
1
EINLEITUNG.102
2 DAS ULTIMAKER
3D-DRUCKVERFAHREN.103
3 STRAHLFORMENDE
BAUELEMENTE.105
3.1 TERAHERTZ-ZEITBEREICHSSPEKTROMETER
.
105
3.2 MATERIALCHARAKTERISIERUNG VON TOPAS IM THZ-FREQUENZBEREICH
.
106
3.3
LINSEN.107
3.4
GITTER.109
4 STRAHLFUEHRENDE
BAUELEMENTE.110
4.1 DESIGN, HERSTELLUNG UND
MESSAUFBAU.110
4.2 CHARAKTERISIERUNG DER WELLENLEITER
.
111
5
ZUSAMMENFASSUNG.113
LITERATURVERZEICHNIS.114
3D MIKRO- UND NANO-STRUKTURIERUNG MITTELS ZWEI-PHOTONEN-POLYMERISATION
.
117
AYMAN EL-TAMER, ULF HINZE UND BORIS N. CHICHKOV
1
EINLEITUNG.
118
2 PRINZIP DER ZWEI-PHOTONEN-POLYMERISATION
.
119
2.1
2PP-AUFBAU.123
2.2 AUFBAU VON
STRUKTUREN.126
3
ANWENDUNGEN.127
3.1 MIKROMECHANISCHE, MIKROFLUIDISCHE UND MIKROOPTISCHE BAUTEILE
.
128
3.2 BIOMEDIZINISCHE
STRUKTUREN.130
4
ZUSAMMENFASSUNG.131
LITERATURVERZEICHNIS.132
GESCHAEFTSMODELLEVOLUTION IM TECHNISCHEN KUNDENDIENST DES MASCHINEN-
UND ANLANGENBAUS DURCH ADDITIVE FERTIGUNG - ERSATZTEILBEREITSTELLUNG
ALS SMART
SERVICE.133
ANDREAS VARWIG, FRIEDEMANN KAMMLER UND OLIVER THOMAS
1
EINLEITUNG.
134
2 SERVICEINNOVATIONSPOTENTIAL IM MASCHINEN- UND ANLAGENBAU
.
135
3 DIGITALE LAGERHALTUNG UND SMARTE ERSATZTEILBEREITSTELLUNG
.
137
4 ANFORDERUNGEN DURCH DEN MASCHINEN- UND ANLAGENBAU UND IMPLIKATIONEN
FUER DEN EINSATZ VON AM
.
139
5 ZUSAMMENFASSUNG UND
AUSBLICK.141
LITERATURVERZEICHNIS.142
SIMULATION VON SELECTIVE LASER MELTING
PROZESSEN.145
HENNING WESSELS, MATTHIAS GIESEKE, CHRISTIAN WEISSENFELS, STEFAN KAIERLE,
PETER WRIGGERS UND LUDGER OVERMEYER
1
EINLEITUNG.
146
2 PHYSIKALISCHE PHAENOMENE IN SLM
VERFAHREN.147
2.1
FEHLSTELLENBILDUNG.148
2.2
WAERMEENTWICKLUNG.149
2.3 PHASENUEBERGANG
.
149
2.4
VERDAMPFUNGS-RUECKPRALL.150
2.5
OBERFLAECHENSPANNUNG.150
2.6 PLATEAU-RAY LEIGH
INSTABILITAET.150
2.7
VERFESTIGUNG.151
3 THERMOMECHANISCHE MODELLIERUNG VON SLM PROZESSEN
.
151
4 SIMULATIONSTOOLS ZUR BESCHREIBUNG VON SLM-PROZESSEN
.
152
4.1 WAERMEQUELLEN
.
152
4.2 UNIVERSITY OF CALIFORNIA BERKELEY
.
154
4.3 LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL
LABORATORY.156
4.4 BCCMS UNIVERSITAET
BREMEN.158
4.5 NORTHWESTERN
UNIVERSITY.159
5
ZUSAMMENFASSUNG.160
LITERATURVERZEICHNIS.161
ADDITIVE FERTIGUNG TRANSPARENTER
OPTIKEN.163
OEROLK KLOPPENBURG, MARVIN KNOECHELMANN UND ALEXANDER WOLF
1
EINLEITUNG.164
2 FERTIGUNGSVERFAHREN FUER TRANSPARENTE
BAUTEILE.165
2.1 KLASSISCHE
FERTIGUNG.166
2.2 ADDITIVE
FERTIGUNG.
166
3
MUSTERTEILE.
168
4
MESSUNG.169
4.1
TRANSMISSION.169
4.2 BRECHKRAFT UND
DISPERSION.170
4.3 OBERFLAECHENBEWERTUNG MIT
MIKROSKOP.170
4.4 DEMO-SETUP LASERSCHEINWERFER
.
171
5 ZUSAMMENFASSUNG UND
FAZIT.173
LITERATURVERZEICHNIS.
174
ADDITIVE MANUFACTURING ALS BAUSTEIN ZUR GESTALTUNGSGERECHTEN
PRODUKTENTWICKLUNG IN DER FAHRZEUGELEKTRONIK AM BEISPIEL AUTOMOBILER
ZUGANGSSYSTEME.175
TOBIAS HEINE
1
EINLEITUNG.176
2 PROTOTYPISCHE VISUALISIERUNG IN FRUEHEN
ENTWICKLUNGSPHASEN.178
2.1 AUTOMOBILE
INNOVATIONSPROZESSE.179
2.2 BEDARF EINER PROTOTYPISCHEN PHASE IM ENTWICKLUNGSPROZESS
.
181
3 ADDITIVE MANUFACTURING UND DESIGN
.
182
3.1 PROTOTYPING IM ENTWURFSPROZESS DER
PRODUKTGESTALTUNG.183
3.2 PROTOTYPING ZUR UNTERSUCHUNG DER
GEBRAUCHSTAUGLICHKEIT.184
3.3 DESIGN
THINKING.185
3.4
AUTOMOBILDESIGNPROZESS.185
4 ANWENDUNGSBEISPIELE IM TECHNISCHEN
DESIGN.186
4.1 DESIGNORIENTIERTES ADDITIVE MANUFACTURING IN DER
ELEKTRONIKENTWICKLUNG.186
4.2 FALLSTUDIE: GESTALTERISCHER ENTWICKLUNGSPROZESS
.
187
4.3
ERGEBNISSE.190
5
ZUSAMMENFASSUNG.192
LITERATURVERZEICHNIS.193
ADDITIVE REPAIR VON MULTIMATERIALSYSTEMEN IM SELEKTIVEN
LASERSTRAHLSCHMELZEN.
195
YOUSIF AMSAD ZGHAIR UND GEORG LEUTERITZ
1
EINLEITUNG.196
2 GESTALTUNGSANSATZ FUER ADDITIVE REPAIR
.
197
3 MOEGLICHE BAUTEILORIENTIERUNGEN IM SLM-PROZESS
.
198
4 BELASTUNGSFAELLE UND AUFBAUWINKEL ZUR
OBERFLAECHE.200
4.1 BELASTUNGSARTEN UND RESULTIERENDE SPANNUNGEN
.
200
4.2 SPANNUNGSZUSTAENDE BEI
ZUGBELASTUNG.200
5 FALLUNTERSUCHUNG DER STATISCHEN
ZUGSPANNUNG.203
5.1 AUFBAU DER
ZUGPROBEN.203
5.2
MATERIALEIGENSCHAFTEN.203
5.3 RECHNERUNTERSTUETZTE AUSWERTUNG
.
204
5.4
ANWENDUNG.206
5.5 AUSWERTUNG DER ZUGVERSUCHE
.
210
5.6 MIKROSKOPISCHE
UNTERSUCHUNGEN.211
6
ERGEBNISSE.212
7
ZUSAMMENFASSUNG.212
LITERATURVERZEICHNIS.213
SACHWORTVERZEICHNIS.
217
STICHWORTVERZEICHNIS.
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