Verfügbarkeit: Entwicklungsmethodik für die Additive Fertigung

Entwicklungsmethodik für die Additive Fertigung:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Lachmayer, Roland 1963- (VerfasserIn), Ehlers, Tobias (VerfasserIn), Lippert, René Bastian 1988- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin Springer Vieweg [2022]
Ausgabe:	2. Auflage
Schlagworte:	Engineering Design Machines, Tools, Processes Light-weight Construction, Steel and Timber Construction Construction Management Engineering design Manufactures Light construction Steel construction Lightweight construction Construction industry—Management Rapid Prototyping > Fertigung
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XIII, 259 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783662659236 3662659239

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG ................................................................................................................... 1 LITERATUR .................................................................................................................. 6 2 GRUNDLAGEN ............................................................................................................... 7 2.1 PROZESSKETTE ................................................................................................ 9 2.1.1 KONSTRUKTION (COMPUTER AIDED DESIGN) .................................... 10 2.1.2 PRE-PROZESS (COMPUTER AIDED PLANNING) .................................... 10 2.1.3 IN-PROZESS (COMPUTER AIDED MANUFACTURING) ............................ 11 2.1.4 POST-PROZESS .................................................................................. 11 2.1.5 FINISHING ...................................................................................... 11 2.2 UEBERSICHT ADDITIVER FERTIGUNGSVERFAHREN ................................................... 12 2.3 PRODUKTENTWICKLUNGSPROZESS DER ADDITIVEN FERTIGUNG .............................. 15 LITERATUR .................................................................................................................. 19 3 BAUTEILAUSWAHL ........................................................................................................ 21 3.1 SWOT-ANALYSE ......................................................................................... 21 3.1.1 STAERKEN .......................................................................................... 24 3.1.2 SCHWAECHEN .................................................................................... 25 3.1.3 CHANCEN ........................................................................................ 26 3.1.4 RISIKEN .......................................................................................... 27 3.2 POTENTIALABSCHAETZUNG ................................................................................. 27 3.2.1 STUECKZAHL ...................................................................................... 28 3.2.2 INDIVIDUALISIERUNGSGRAD ............................................................... 29 3.2.3 KOMPLIZIERTHEIT DER GEOMETRIE ................................................... 30 3.2.4 MATERIAL ........................................................................................ 30 3.2.5 GEWICHT ........................................................................................ 31 3.2.6 FERTIGUNGSDAUER ........................................................................... 31 3.2.7 NACHBEARBEITUNG ......................................................................... 32 3.2.8 GROESSE ............................................................................................ 32 3.2.9 NESTING .......................................................................................... 32 3.2.10 OEKOLOGISCHE NACHHALTIGKEIT ......................................................... 33 VII VIII INHALTSVERZEICHNIS 3.3 BAUTEILPORTFOLIOANALYSE .............................................................................. 34 3.4 BEWERTUNGSKATALOG ZUR BAUTEILAUSWAHL ..................................................... 35 LITERATUR .................................................................................................................. 36 4 KREATIVE METHODEN .................................................................................................. 37 4.1 ANFORDERUNGSIDENTIFIKATION ........................................................................ 38 4.2 GESTALTUNGSZIELE .......................................................................................... 41 4.3 AUFSTELLEN VON FUNKTIONSSTRUKTUREN ........................................................... 44 4.4 EFFECT-ENGINEERING ...................................................................................... 45 4.4.1 POTENTIALE DES EFFECT-ENGINEERINGS ............................................. 46 4.4.2 ANWENDUNGSGEBIETE DES EFFECT-ENGINEERINGS ............................. 53 4.4.3 ADDITIVE FERTIGUNGSTECHNOLOGIEN ZUR MULTIMATERIALFERTIGUNG ................................................................ 55 4.5 AUFBAU EINER PRODUKTARCHITEKTUR ............................................................... 56 4.5.1 VARIATION VON PRODUKTSTRUKTUR UND GESTALT ................................. 57 4.5.2 BIONIK ............................................................................................. 59 4.6 VORGEHEN BEIM ENTWERFEN .......................................................................... 60 4.6.1 GESTALTUNGSGRUNDREGELN ................................................................ 61 4.6.2 GESTALTUNGSPRINZIPIEN .................................................................. 62 4.6.3 METHODE DER EINTEILIGEN MASCHINE ............................................... 64 4.6.4 VON INNEN NACH AUSSEN .................................................................. 64 4.6.5 VON AUSSEN NACH INNEN .................................................................. 66 4.6.6 KONFIGURATION AUS BAUKAESTEN ........................................................ 66 4.6.7 ENTWICKLUNG VON BAUREIHEN .......................................................... 68 4.6.8 INNERE STRUKTUREN .......................................................................... 68 4.6.9 STRUKTUROPTIMIERUNG ...................................................................... 72 4.6.10 GRADIERTE UND KOMBINIERTE MATERIALIEN ....................................... 77 4.7 ENTWICKLUNGSUMGEBUNG ............................................................................. 78 LITERATUR .................................................................................................................. 80 5 RESTRIKTIVE METHODEN ................................................................................................ 89 5.1 GESTALTUNGSRICHTLINIEN ................................................................................. 89 5.2 KONKRETE RESTRIKTIONEN AM BEISPIEL LPBF ............................................... 92 5.3 NACHBEARBEITUNGS VERFAHREN ........................................................................ 98 5.3.1 MECHANISCHE NACHBEARBEITUNG ................................................... 98 5.3.2 THERMISCHE NACHBEARBEITUNG ..................................................... 100 5.3.3 CHEMISCHE NACHBEARBEITUNG ....................................................... 100 5.4 KOSTENKALKULATION ....................................................................................... 101 LITERATUR .................................................................................................................. 104 6 MASCHINENSETUP ......................................................................................................... 107 6.1 WERKSTOFF ..................................................................................................... 107 6.2 MASCHINENPARAMETER .................................................................................. 110 6.2.1 FUSED LAY ER MODELING ................................................................ 110 INHALTSVERZEICHNIS IX 6.2.2 LASERBASIERTE VERFAHREN ............................................................... 114 LITERATUR .................................................................................................................. 123 7 VALIDIERUNG UND QUALITAETSSICHERUNG ................................................................... 127 7.1 PROZESSSIMULATION ...................................................................................... 128 7.1.1 METHODE DER BLEIBENDEN DEHNUNG .............................................. 128 7.1.2 GEKOPPELTE THERMOMECHANISCHE SIMULATION .............................. 128 7.1.3 MEHRSKALENANSAETZE ....................................................................... 129 7.1.4 WEITERE VEREINFACHUNGEN ............................................................. 130 7.1.5 SIMULATIONSSOFTWARE ..................................................................... 130 7.1.6 VORGEHENSMODELL ZUR BEWERTUNG DER AUSSAGEWAHRSCHEINLICHKEIT VON PROZESSSIMULATIONEN .............. 133 7.2 PROZESSUEBERWACHUNG UND -REGELUNG ......................................................... 136 7.2.1 PYROMETRIE .................................................................................... 137 7.2.2 HIGH-SPEED-KAMERA ................................................................... 138 7.3 ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFUNG ............................................................................ 139 7.3.1 COMPUTERTOMOGRAPHIE (CT/UCT) .............................................. 140 7.3.2 OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY (OCT) ...................................... 141 7.3.3 3D-SCAN BILDKORRELATIONSSYSTEME .............................................. 142 7.3.4 3D-HIGHSPEED BILDKORRELATIONSSYSTEME .................................... 143 7.3.5 MULTIPHYSIK-PRUEFSTAENDE ............................................................... 145 7.4 ZERSTOERENDE PRUEFUNG .................................................................................... 145 LITERATUR .................................................................................................................. 150 8 PROJEKTBEISPIELE ........................................................................................................ 153 8.1 GEWICHTSREDUZIERTER RADTRAEGER FUER EINEN RENNWAGEN .............................. 154 8.1.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL .............................................................. 154 8.1.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS .................................................... 154 8.1.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE .......................................................... 157 8.2 FUNKTIONSINTEGRATION FUER EIN RAMANSPEKTROSKOP ...................................... 158 8.2.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL ........... 158 8.2.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS .................................................... 161 8.2.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE .......................................................... 162 8.3 GEWICHTSOPTIMIERTE FAHRRADTRETKURBEL ....................................................... 163 8.3.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL .............................................................. 163 8.3.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS ..................................................... 164 8.3.3 BEWERTUNG DER 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KURZSCHAFTENDOPROTHESE ............................................................................. 176 8.6.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL .............................................................. 176 8.6.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS ..................................................... 177 8.6.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE ........................................................... 179 8.7 DESIGN FUER DIE BEMUSTERUNG VON KFZ-SCHLUESSELN ................................... 180 8.7.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL .............................................................. 180 8.7.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS ..................................................... 180 8.7.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE ........................................................... 182 8.8 NET-SHAPE GEOMETRIEN FUER EINEN REFLEKTOR .............................................. 182 8.8.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL 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.................................................................................................................. 214 10 LOHNT SICH DIE ADDITIVE FERTIGUNG? ..................................................................... 217 10.1 OEKOLOGISCHE NACHHALTIGKEIT - LIFE CYDE ASSESSMENT ........................... 219 10.2 DOMAENENSPEZIFISCHE ANWENDUNGEN UND OEKONOMIE ............................... 227 10.3 DIGITALISIERUNG UND LEHRKONZEPT .............................................................. 228 LITERATUR .................................................................................................................. 234 KONSTRUKTIONSKATALOG DER ADDITIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN ..................................... 235 KONSTRUKTIONSKATALOG DER GESTALTUNGSRICHTLINIEN .................................................... 241 GLOSSAR ............................................................................................................................... 251 LITERATUR 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adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG . 1 LITERATUR . 6 2 GRUNDLAGEN . 7 2.1 PROZESSKETTE . 9 2.1.1 KONSTRUKTION (COMPUTER AIDED DESIGN) . 10 2.1.2 PRE-PROZESS (COMPUTER AIDED PLANNING) . 10 2.1.3 IN-PROZESS (COMPUTER AIDED MANUFACTURING) . 11 2.1.4 POST-PROZESS . 11 2.1.5 FINISHING . 11 2.2 UEBERSICHT ADDITIVER FERTIGUNGSVERFAHREN . 12 2.3 PRODUKTENTWICKLUNGSPROZESS DER ADDITIVEN FERTIGUNG . 15 LITERATUR . 19 3 BAUTEILAUSWAHL . 21 3.1 SWOT-ANALYSE . 21 3.1.1 STAERKEN . 24 3.1.2 SCHWAECHEN . 25 3.1.3 CHANCEN . 26 3.1.4 RISIKEN . 27 3.2 POTENTIALABSCHAETZUNG . 27 3.2.1 STUECKZAHL . 28 3.2.2 INDIVIDUALISIERUNGSGRAD . 29 3.2.3 KOMPLIZIERTHEIT DER GEOMETRIE . 30 3.2.4 MATERIAL . 30 3.2.5 GEWICHT . 31 3.2.6 FERTIGUNGSDAUER . 31 3.2.7 NACHBEARBEITUNG . 32 3.2.8 GROESSE . 32 3.2.9 NESTING . 32 3.2.10 OEKOLOGISCHE NACHHALTIGKEIT . 33 VII VIII INHALTSVERZEICHNIS 3.3 BAUTEILPORTFOLIOANALYSE . 34 3.4 BEWERTUNGSKATALOG ZUR BAUTEILAUSWAHL . 35 LITERATUR . 36 4 KREATIVE METHODEN . 37 4.1 ANFORDERUNGSIDENTIFIKATION . 38 4.2 GESTALTUNGSZIELE . 41 4.3 AUFSTELLEN VON FUNKTIONSSTRUKTUREN . 44 4.4 EFFECT-ENGINEERING . 45 4.4.1 POTENTIALE DES EFFECT-ENGINEERINGS . 46 4.4.2 ANWENDUNGSGEBIETE DES EFFECT-ENGINEERINGS . 53 4.4.3 ADDITIVE FERTIGUNGSTECHNOLOGIEN ZUR MULTIMATERIALFERTIGUNG . 55 4.5 AUFBAU EINER PRODUKTARCHITEKTUR . 56 4.5.1 VARIATION VON PRODUKTSTRUKTUR UND GESTALT . 57 4.5.2 BIONIK . 59 4.6 VORGEHEN BEIM ENTWERFEN . 60 4.6.1 GESTALTUNGSGRUNDREGELN . 61 4.6.2 GESTALTUNGSPRINZIPIEN . 62 4.6.3 METHODE DER EINTEILIGEN MASCHINE . 64 4.6.4 VON INNEN NACH AUSSEN . 64 4.6.5 VON AUSSEN NACH INNEN . 66 4.6.6 KONFIGURATION AUS BAUKAESTEN . 66 4.6.7 ENTWICKLUNG VON BAUREIHEN . 68 4.6.8 INNERE STRUKTUREN . 68 4.6.9 STRUKTUROPTIMIERUNG . 72 4.6.10 GRADIERTE UND KOMBINIERTE MATERIALIEN . 77 4.7 ENTWICKLUNGSUMGEBUNG . 78 LITERATUR . 80 5 RESTRIKTIVE METHODEN . 89 5.1 GESTALTUNGSRICHTLINIEN . 89 5.2 KONKRETE RESTRIKTIONEN AM BEISPIEL LPBF . 92 5.3 NACHBEARBEITUNGS VERFAHREN . 98 5.3.1 MECHANISCHE NACHBEARBEITUNG . 98 5.3.2 THERMISCHE NACHBEARBEITUNG . 100 5.3.3 CHEMISCHE NACHBEARBEITUNG . 100 5.4 KOSTENKALKULATION . 101 LITERATUR . 104 6 MASCHINENSETUP . 107 6.1 WERKSTOFF . 107 6.2 MASCHINENPARAMETER . 110 6.2.1 FUSED LAY ER MODELING . 110 INHALTSVERZEICHNIS IX 6.2.2 LASERBASIERTE VERFAHREN . 114 LITERATUR . 123 7 VALIDIERUNG UND QUALITAETSSICHERUNG . 127 7.1 PROZESSSIMULATION . 128 7.1.1 METHODE DER BLEIBENDEN DEHNUNG . 128 7.1.2 GEKOPPELTE THERMOMECHANISCHE SIMULATION . 128 7.1.3 MEHRSKALENANSAETZE . 129 7.1.4 WEITERE VEREINFACHUNGEN . 130 7.1.5 SIMULATIONSSOFTWARE . 130 7.1.6 VORGEHENSMODELL ZUR BEWERTUNG DER AUSSAGEWAHRSCHEINLICHKEIT VON PROZESSSIMULATIONEN . 133 7.2 PROZESSUEBERWACHUNG UND -REGELUNG . 136 7.2.1 PYROMETRIE . 137 7.2.2 HIGH-SPEED-KAMERA . 138 7.3 ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFUNG . 139 7.3.1 COMPUTERTOMOGRAPHIE (CT/UCT) . 140 7.3.2 OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY (OCT) . 141 7.3.3 3D-SCAN BILDKORRELATIONSSYSTEME . 142 7.3.4 3D-HIGHSPEED BILDKORRELATIONSSYSTEME . 143 7.3.5 MULTIPHYSIK-PRUEFSTAENDE . 145 7.4 ZERSTOERENDE PRUEFUNG . 145 LITERATUR . 150 8 PROJEKTBEISPIELE . 153 8.1 GEWICHTSREDUZIERTER RADTRAEGER FUER EINEN RENNWAGEN . 154 8.1.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 154 8.1.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 154 8.1.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 157 8.2 FUNKTIONSINTEGRATION FUER EIN RAMANSPEKTROSKOP . 158 8.2.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 158 8.2.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 161 8.2.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 162 8.3 GEWICHTSOPTIMIERTE FAHRRADTRETKURBEL . 163 8.3.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 163 8.3.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 164 8.3.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 166 8.4 KRAFTFLUSSANPASSUNG FUER EINEN KLINKENHEBER . 167 8.4.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 167 8.4.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 168 8.4.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 170 X INHALTSVERZEICHNIS 8.5 INTEGRIERTE STROEMUNGSKANAELE FUER EIN VENTIL . 171 8.5.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 171 8.5.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 173 8.5.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 175 8.6 COMPUTATIONAL DESIGN SYNTHESIS EINER PATIENTENINDIVIDUELLEN KURZSCHAFTENDOPROTHESE . 176 8.6.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 176 8.6.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 177 8.6.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 179 8.7 DESIGN FUER DIE BEMUSTERUNG VON KFZ-SCHLUESSELN . 180 8.7.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 180 8.7.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 180 8.7.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 182 8.8 NET-SHAPE GEOMETRIEN FUER EINEN REFLEKTOR . 182 8.8.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 182 8.8.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 183 8.8.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 185 8.9 MULTIMATERIALBAUWEISE AM BEISPIEL EINES WAERMEUEBERTRAGERS . 186 8.9.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 186 8.9.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 187 8.9.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 190 8.10 AUSLEGUNG EINER PARTIKELGEDAEMPFTEN MOTORRADGABELBRUECKE MIT INNEREN EFFEKTEN . 190 8.10.1 ANFORDERUNGEN AN DAS BAUTEIL, VERFAHREN UND MATERIAL . 190 8.10.2 METHODENEINSATZ UND PROZESS . 191 8.10.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE . 195 8.11 SCHLUSSFOLGERUNGEN UND LESSONS LEARNED . 196 8.11.1 MENSCH . 197 8.11.2 MASCHINE . 197 8.11.3 MATERIAL . 198 LITERATUR . 198 9 GESCHAEFTSMODELLE . 203 9.1 FERTIGUNGSDIENSTLEISTER . 204 9.2 FERTIGUNGS-LOS-GROESSE EINS UND KLEINE STUECKZAHL . 205 9.3 PRODUKTION OPTIMIERTER TEILE IN GROESSERER STUECKZAHL . 206 INHALTSVERZEICHNIS XI 9.4 INTEGRATION IN EINE LINIENFERTIGUNG . 206 9.5 KUENSTLERISCHE GESTALTUNG . 207 9.6 DEZENTRALISIERUNG DER FERTIGUNG VERSUS LAGERHALTUNG . 208 9.7 ADDITIVE REPAIR . 209 9.8 COLLABORATIVE CUSTOMER . 210 9.9 HANDHABUNGSTECHNIK, WERKZEUG UND FORMENBAU . 211 9.10 RAPID PROTOTYPING . 213 LITERATUR . 214 10 LOHNT SICH DIE ADDITIVE FERTIGUNG? . 217 10.1 OEKOLOGISCHE NACHHALTIGKEIT - LIFE CYDE ASSESSMENT . 219 10.2 DOMAENENSPEZIFISCHE ANWENDUNGEN UND OEKONOMIE . 227 10.3 DIGITALISIERUNG UND LEHRKONZEPT . 228 LITERATUR . 234 KONSTRUKTIONSKATALOG DER ADDITIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN . 235 KONSTRUKTIONSKATALOG DER GESTALTUNGSRICHTLINIEN . 241 GLOSSAR . 251 LITERATUR . 255 STICHWORTVERZEICHNIS . 257
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