In welcher Phase des Produktlebenszyklus befinden wir uns bei der additiven Fertugung?
Produktentwicklung
Welche Anwendungsbereiche hat die additve Fertigung?
-Rapid Prototyping
-Rapid Tooling
-Direct Manufacturing
-Rapid Repair
Beschreiben Sie Rapid Prototyping
Erstellen von Design-, Geometrie- und technischen Modellen
Beschreiben SIe Rapid Tooling
Erstellen von Werkzeugnegativen und Formen von Werkzeugfertigung
Beschreiben Sie Direct Manufacturing
direktes Fertigen von Endprodukten (Kleinserien- und Serienfertigung)
Beschreiben Sie Rapid Repair
Fertigen von Ersatzteilen und Reparieren von Defekten mittels AF
Was spricht eine Fertigung mit additiven Fertigungsverfahren im Vergleich zur konventionellen Fertigung
Wenn die Bauteilkomplexität bei gleichen Kosten wesentlich höher sind.
Merkwort; “Complexity for free” dt: “Komplexität - gratis”
Gemessen an dem klassischen Leistungsdreieck (Qualität, Zeit, Kosten), wie kann bei der addtiven Fertigung jeder der Parameter optimiert werden
Verfahrensoptimierung
Variantenreduzierung
Bauteiloptimierung
Was ist der SCRUM Prozess, beschreiben Sie diesen.
Eine agile Methode des Projektmanagements welche vordefinierte Ziele innerhalb einer kurzen Zeit (Sprint) zu erfüllen versucht.
Können die Probleme nicht gelöst werden kommen sie in einen Backlog und der Scrum Master entscheidet ob diese in den nächsten Sprint kommen
Vergleiche additive Fertigung mit konventioneller Fertigung. In Bezug auf den Konstruktionsprozess.
Die additiver Fertigung ist ein (schichtweise) auftragender Prozess, im Vergleich ist die konventionelle Fertigung ein substraktiver (abtragender) Prozess, Urformen ausgenommen.
Sortieren sie die Anwendungsbereiche der addtiven Fertigung in die Phasen der Produktentwicklung und Produktentstehungen ein.
Für Planung, Konzeption, Entwicklung und Ausarbeitung gilt das Rapid Prototyping verwendet wird.
Alles danach ist schon außerhalb der Produktenwicklung d.h. Rapid Manufacturing ist hier zuzuordnen.
Beschreiben Sie die Prozesskette der additiven Fertigung.
Beschreiben Sie in einem Satz was die einzelnen Punkte bedeuten.
CAD Dateien werden erstellt, Volumenmodelle des zu fertigenden Produktes
Daten werden in eine STL Datei mittels Tesselierung umgewandelt. Stützstrukturen werden erstellt.
Den Schichten der STL Dateien werden Fertigungsinformationen der Maschine zugewiesen, die Maschine wird vorbereitet: Befüllung der Maschine mit Materialien, und weitere maschinenspezifischen Parametern.
Der Bauprozess erfolgt in der Regel vollautomatisch
Bauteil wird Zeit gegeben abzukühlen, entnommen und Stützstrukten werden entfernt, die Maschine wird gereinigt.
Das Bauteil wird mit konventionellen Fertigungsverfahren bearbeitet um eventuell gefordetete Fertigungsparameter, z.B. Oberflächengüte, zu erreichen.
Nennen sie die wichtigsten additiven Verfahren im Überblick, charakterisieren Sie diese nach: Form des Ausgangsmaterials und Mechanismus der Verfestigung
Stereolithographie: Flüssigkeit - Verfestigung durch UV-Quelle
Selektives Lasersintern / Laserstrahlschmelzen: Pulver - Lasersinter- oder Laserschmelzschweißprozess
Extrusionsverfahren: Draht - Extrusion
Pulver-Binder-Verfahren: Pulver - Verkleben durch Binder
Nennen Sie die wesentlichen Vorteile der direkten Fertigung von Endprodukten mittels additiver Fertigung.
Funktionsintegration
Individualisierung
komplexe Geometrie
Nennen Sie welche richtungsgebundene Materialeigenschaften sich je nach Platzierung im Bauraum ergeben können.
Optisch:
Treppenstuffeneffekte
unsaubere Rundungen
Loch-Durchgang
Detailfehler
Mechanisch
unterschiedliche Zugfestigkeit je nach Ausrichtung in der Fertigung und Ausrichtung der Belastung
Beschreiben Sie den Treppenstufeneffekt.
Als Treppenstufeneffekt wird der Effekt bezeichnet welcher durch die kleinen Abstände beim schichtweisen Aufbau entsteht. Er kann durch höhere Auflösungen, das heißt kleinere Schichtdicken, vermindert werden aber nicht eliminiert werden.
Wie werden CAD-Dateien für die additive Fertigung nutzbar gemacht, nennen Sie den Dateityp.
Kontinuierliche Volumenmodelle aus CAD Dateien werden durch Tesselierung nutzbar gemacht. Tesselierung bedeutet das die Oberfläche der CAD Datei durch Dreiecke beschrieben wird.
Die Dateien werden im .STL Format gespeichert. Standard Triangle Language oder Standard Tessellation Language.
Was sind die wesentlichen Grenzen der Tesselierung?
Je feiner die Dreiecke desto besser können die Oberflächen der Volumenkörper beschrieben werden. (Auflösung)
Je feiner die Dreiecke desto höher die Rechenzeit zum Tesselieren einer kontinuierlichen Struktur.
(Rechenleistung)
Was sind Stützstrukturen, wann werden diese gebraucht?
Stützstrukturen dienen dem Abstützen der eigentlichen Bauteilgeometrie. Sie sind dann notwendig wenn neue Struktur auf eine nicht vorhandene Schicht abgelegt werden soll, z.B. bei Überhängen.
Metallpulberbett, Flüssigkeitsbett und Extrusionsverfahren sind besonders davon betroffen. Pulverbettbasierte Kunststoffverfahren können in den meisten Fällen darauf verzichten.
Geben Sie Beispiele für bestimmte Funktionen der Stützstruktur bei einzelen Fertigungsverfahren, wann kann auf diese verzichtet werden
Flüssigkeitsbett- und Extrusionsverfahren: Stützen der Struktur bei Überhängen
Metallpulverbettbasierte Verfahren: Verbessern der Wärmeleitung
Kunstoffpulverbettbasierte Verfahren können in den meisten Fällen auf Stützstrukturen verzichten.
Nennen Sie ein Möglichkeit die Wirtschaftlichkeit von additiven Fertigungsverfahren zu erhöhen.
Ausnutzen des gesammten Bauraums um den maximalen Volumenausnutzungsgrad zu erreichen.
Auslegen des Baujobs mit Maximal-Stapelung von mehreren Einzelteilen eines zusammengesetzen Bauteils.
Warum ist es sinnvoll bei einem größeren Baujobs Zugprobenkörper nach DIN EN ISO 6892-1 einzufügen?
Bei einem Baujob kann somit eine Prognose über Bauteilqualität einer Charge bei gewählten Parametern getroffen werden.
Warum ist es schwer Aussagen zur Qualität eines Druckjobs zu treffen? Was heißt die in Bezug auf Kontruktion wenn die additiv gefertigte Bauteile nutzen wollen?
Additive Fertigungsverfahren sind noch nicht stabil, d.h. bei gleichen Fertigungsparametern streut die Bauteilqualität.
Das führt zu fehlendem Wissen bei Konstruktion in Bezug auf:
Werkstoffeigenschaften
Es können vermehrt Poren beim Drucken auftreten
Fertigungstoleranzen
Stützstruktren können zu veränderten Wärmeleitungsprozessen führen und damit Toleranzen verändern
Wirkflächeninteraktion
Ohne Nachbearbeitung sind additiv gefertigte Bauteile nicht aus dem Drucker nutzbar
Welche Methoden können Sie für die Qualitätssicherung nutzen?
Einflussgrößensuche mittels Ishikawa Diagramm und anschließender FMEA
Welche Methoden können zur Potenzialanalyse eingesetzt werden?
SWOT-Analyse und
Technologiepotenziale (Zeit, Kosten, Qualität, Nachhaltigkeit, Flexibilität)
Welche Probleme gibt es bei der CE Zertifizierung bei der additiven Fertigung?
Qualifizierung und Zertifizierung der Dienstleister
Verlässlichkeit der Datenbereitstellung und Schutz des geistigen Eigentums
Leistungsparameter der 3D-Druckprozesse
Qualifizierung additiv gefertigter Bauteile
Wie kann die additive Fertigung Design Thinking unterstützen?
Design Thinking ist ein Ansatz, der zum Lösen von Problemen und zur Entwicklung neuer Ideen führen soll. Ziel ist dabei, Lösungen zu finden, die einerseits aus Anwender- oder Nutzersicht überzeugend, andererseits markt- und produktorientiert sind.
Gefunden Lösungen können mittels RP schneller umgesetzt, getestet und bewertet werden
Ermöglicht in Schleifen zu arbeiten
Prozessbeschleunigung, da PT schneller angepasst werden können. (Modell schnell erstellt und gedruckt)
Kunden können mittels PT einbezogen werden und Beigeisterungsanforderungen besser erfüllt werden
Phasen Gartner Hype Kurve
X-Achse: Aufmerksamkeit/Erwartungen, Y-Achse: Zeit
Technologischer Auslöser
Gipfel der überzogenen Erwartungen
Tal der Enttäuschungen
Pfad der Erläuchtung
Nennen sie die unternehmensrelevanten Anwendungsgebiete der additiven Fertigung
Wie steht die additive Fertigung im Zusammenhang mit den agilen Methoden wie SCRUM?
Nach SCRUM wird in kleinen Sprints gearbeitet. In diesen werden Arbeitspakete in kleinen interdiszplinären Teams umgesetzt und anschließend von (einer anderen Gruppe) bewertet. Wenn nicht erfolgreich —> Backlog.
Durch Rapid Prototyping und die schnelle Modellerstellung kann der Entwicklungsprozess beschleunigt werden. So sind Lösungen schneller gefunden, können günstiger und schneller als PT gedruckt werden und direkt bewertet werden.
(Keine Werkzeugherstellung, Fertigungsspezifische einzelne Dokumente, weniger Arbeitsschritte => Kosten- & Zeitersparnis)
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