Additive Fertigungsverfahren

Additive Manufacturing und 3D-Drucken für Prototyping - Tooling - Produktion
 
 
Hanser, Carl (Verlag)
  • 5. Auflage
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  • erschienen am 10. Oktober 2016
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  • 736 Seiten
 
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978-3-446-44539-0 (ISBN)
 
Die aktualisierte 5. Auflage dieses Standardwerks beschreibt die, noch anhaltende, Entwicklung und Verbreitung der Generativen Fertigungstechnik über alle Branchen und viele Anwendergruppen hinweg. Leistungsfähige Production Printer arbeiten in der Industrie und Fabber, kleine, preiswerte und meist selbst zu bauende 3D-Drucker, erschließen die Generative Fertigung auch für Privatleute und an entlegenen Orten. Seriöse Journale und Tageszeitungen machen mit Druckern Erfolgsgeschichten auf. Drucker sind in aller Munde.
Daneben wird die Technik sukzessive verbessert. Die Prozesse werden stabiler und vor allem reproduzierbar. Eine wirkliche Massenproduktion von Einzelteilen gelingt in einzelnen Branchen und beginnt sich durchzusetzen.

Neu in der 5. Auflage sind:
- Aktualisierungen: Firmen, Maschinen und Material; Anwendungsbeispiele
- Erweiterungen: Fabbertechnologie, Do It Yourself Drucker
5., aktualisierte und erweiterte Auflage
  • Deutsch
  • München
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  • Deutschland
Komplett in Farbe
  • 29,20 MB
978-3-446-44539-0 (9783446445390)
3446445390 (3446445390)
http://dx.doi.org/10.3139/9783446445390
weitere Ausgaben werden ermittelt
Dr.-Ing. Andreas Gebhardt studierte an der technischen Hochschule Aachen Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Motoren- und Turbinenbau. Er promovierte 1986 bei Professor Dibelius mit einer Arbeit über das instationäre Verhalten konventioneller Dampfkraftwerksblöcke. Nach Stationen als Geschäftsführer in der mittelständischen Wirtschaft wurde er zum Sommersemester 2000 als Professor für Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik und Rapid Prototyping an die Fachhochschule Aachen berufen. Dort leitet er eine Forschergruppe und Labore zum Lasersintern von Metallen (SLM Verfahren), Polymerdrucken, 3D-Drucken (Pulver-Binder Verfahren), Extrusionsverfahren (FDM) und zum Einsatz unterschiedlicher Fabber. Seit dem Wintersemester 2000 ist Andreas Gebhardt Gastprofessor am City College der City University New York.
2004 gründete er das RTeJournal (www.rtejournal.de), eine "open-access" online-Zeitschrift für Rapid Technologie und ist dessen Herausgeber.
1 - Widmung [Seite 6]
2 - Vorwort [Seite 8]
3 - Über den Autor [Seite 10]
4 - Danksagung [Seite 12]
5 - Inhaltsverzeichnis [Seite 14]
6 - 1Einordnung und Begriffsbestimmung [Seite 26]
6.1 - 1.1?Systematik der Fertigungsverfahren [Seite 26]
6.2 - 1.2?Systematik der Additiven?Fertigungsverfahren [Seite 27]
6.2.1 - 1.2.1?Begriffsbestimmungen [Seite 28]
6.2.2 - 1.2.2?Eigenschaften der Additiven Fertigungsverfahren [Seite 28]
6.3 - 1.3?Einteilung der Additiven?Fertigungsverfahren [Seite 31]
6.3.1 - 1.3.1?Rapid Prototyping [Seite 31]
6.3.2 - 1.3.2?Rapid Manufacturing [Seite 33]
6.3.2.1 - 1.3.2.1?Rapid Manufacturing - Direct Manufacturing [Seite 34]
6.3.2.2 - 1.3.2.2?Rapid Manufacturing - Direct Tooling (Rapid Tooling - Prototype Tooling) [Seite 34]
6.3.3 - 1.3.3?Nicht-additive Verfahren - Indirect Prototyping und Indirect Tooling [Seite 35]
6.3.4 - 1.3.4?Rapid Prototyping oder Rapid Manufacturing? [Seite 36]
6.3.5 - 1.3.5?Begriffsvielfalt [Seite 37]
6.3.6 - 1.3.6?Wie schnell ist Rapid? [Seite 38]
6.4 - 1.4?Integration der Additiven Fertigungstechnik in den Produktentstehungsprozess [Seite 38]
6.4.1 - 1.4.1?Additive Verfahren in der Produktentwicklung [Seite 39]
6.4.2 - 1.4.2?Additive Verfahren für die stückzahl-unabhängige Produktion [Seite 40]
6.4.3 - 1.4.3?Additive Verfahren für die individualisierte Produktion [Seite 40]
6.5 - 1.5?Maschinen für die Additive Fertigung [Seite 41]
6.5.1 - 1.5.1?Fabber, Personal 3D-Drucker/Personal 3D?Printer [Seite 42]
6.5.1.1 - 1.5.1.1?Fabber [Seite 43]
6.5.1.2 - 1.5.1.2?Personal 3D-Drucker/Personal 3D?Printer [Seite 43]
6.5.2 - 1.5.2?Professional 3D-Drucker/Professional 3D?Printer [Seite 43]
6.5.3 - 1.5.3?Production 3D-Drucker/Production 3D?Printer oder?Produktionsmaschinen [Seite 43]
6.5.4 - 1.5.4?Industrial 3D-Drucker [Seite 44]
6.5.5 - 1.5.5?Maschinenklassen und Bauteileigenschaften [Seite 44]
7 - 2Merkmale der Additiven Fertigungsverfahren [Seite 46]
7.1 - 2.1?Verfahrensgrundlagen [Seite 46]
7.2 - 2.2?Erzeugung der mathematischen Schichtinformation [Seite 51]
7.2.1 - 2.2.1?Beschreibung der Geometrie durch einen 3D-Datensatz [Seite 52]
7.2.1.1 - 2.2.1.1?Datenfluss und Schnittstellen [Seite 52]
7.2.1.2 - 2.2.1.2?Modellierung dreidimensionaler Körper mittels 3D-CAD [Seite 54]
7.2.1.2.1 - 2.2.1.2.1?CAD-Modelltypen [Seite 55]
7.2.1.2.2 - 2.2.1.2.2?Anforderungen an CAD-Systeme [Seite 57]
7.2.1.3 - 2.2.1.3?Modellierung dreidimensionaler Körper aus Messwerten [Seite 58]
7.2.2 - 2.2.2?Erzeugung der geometrischen Schichtinformationen der?Einzelschichten [Seite 60]
7.2.2.1 - 2.2.2.1?STL-Format [Seite 60]
7.2.2.1.1 - 2.2.2.1.1?Fehler im STL-File [Seite 62]
7.2.2.2 - 2.2.2.2?CLI-/SLC-Format [Seite 65]
7.2.2.3 - 2.2.2.3?PLY- und VRML-Format [Seite 68]
7.2.2.4 - 2.2.2.4?AMF-Format [Seite 70]
7.3 - 2.3?Physikalische Prinzipien zur Erzeugung der Schicht [Seite 72]
7.3.1 - 2.3.1?Generieren aus der flüssigen Phase [Seite 73]
7.3.1.1 - 2.3.1.1?Photopolymerisation - Stereolithographie (SL) [Seite 73]
7.3.1.2 - 2.3.1.2?Grundlagen der Polymerisation [Seite 74]
7.3.1.2.1 - 2.3.1.2.1?Laserinduzierte Polymerisation [Seite 76]
7.3.1.2.2 - 2.3.1.2.2?Vorteile der Stereolithographie [Seite 82]
7.3.1.2.3 - 2.3.1.2.3?Nachteile der Stereolithographie [Seite 84]
7.3.2 - 2.3.2?Generieren aus der festen Phase [Seite 85]
7.3.2.1 - 2.3.2.1?Schmelzen und Verfestigen von Pulvern und Granulaten - Sintern?(Lasersintern,?LS), Schmelzen [Seite 85]
7.3.2.1.1 - 2.3.2.1.1?Materialien für das Sintern und Schmelzen [Seite 86]
7.3.2.1.2 - 2.3.2.1.2?Vor- und Nachteile des Sinterns und Schmelzens [Seite 91]
7.3.2.1.3 - 2.3.2.1.3?Proprietäre oder handelsübliche Pulver? [Seite 92]
7.3.2.2 - 2.3.2.2?Ausschneiden aus Folien und Fügen - Layer Laminate Manufacturing (LLM) [Seite 93]
7.3.2.2.1 - 2.3.2.2.1?Vor- und Nachteile der Schichtverfahren (LLM) [Seite 94]
7.3.2.3 - 2.3.2.3?Schmelzen und Verfestigen aus der festen Phase - Fused?Layer?Modeling?(FLM) [Seite 96]
7.3.2.3.1 - 2.3.2.3.1?Extrudierende und ballistische Verfahren [Seite 96]
7.3.2.3.2 - 2.3.2.3.2?Vor- und Nachteile der FLM-Verfahren [Seite 99]
7.3.2.4 - 2.3.2.4?Verkleben von Granulaten mit Bindern - 3D?Printing (3DP) - Pulver?Binder?Verfahren [Seite 99]
7.3.2.4.1 - 2.3.2.4.1?Vor- und Nachteile von Pulver-Binder-Verfahren [Seite 100]
7.3.3 - 2.3.3?Generieren aus der Gasphase [Seite 101]
7.3.3.1 - 2.3.3.1?Aerosoldruckverfahren [Seite 101]
7.3.3.1.1 - 2.3.3.1.1?Vor- und Nachteile von Aerosoldruckverfahren [Seite 102]
7.3.3.2 - 2.3.3.2?Laser Chemical Vapor Deposition (LCVD) [Seite 102]
7.3.4 - 2.3.4?Sonstige Verfahren [Seite 104]
7.3.4.1 - 2.3.4.1?Sonolumineszenz [Seite 104]
7.3.4.2 - 2.3.4.2?Elektroviskosität [Seite 105]
7.4 - 2.4?Elemente zur Erzeugung der physischen Schicht [Seite 105]
7.4.1 - 2.4.1?Bewegungselemente [Seite 106]
7.4.1.1 - 2.4.1.1?Plotter [Seite 106]
7.4.1.2 - 2.4.1.2?Scanner [Seite 107]
7.4.1.3 - 2.4.1.3?Parallelroboter (Delta Roboter) [Seite 108]
7.4.2 - 2.4.2?Generierende und konturierende Elemente [Seite 109]
7.4.2.1 - 2.4.2.1?Laser [Seite 109]
7.4.2.2 - 2.4.2.2?Druckköpfe [Seite 111]
7.4.2.3 - 2.4.2.3?Extruder [Seite 115]
7.4.2.4 - 2.4.2.4?Schneidmesser [Seite 115]
7.4.2.5 - 2.4.2.5?Fräser [Seite 116]
7.4.3 - 2.4.3?Schichterzeugendes Element [Seite 116]
7.5 - 2.5?Klassifizierung der additiven?Fertigungsverfahren [Seite 118]
7.6 - 2.6?Zusammenfassende Betrachtung der?theoretischen Potenziale der?additiven?Fertigungsverfahren [Seite 120]
7.6.1 - 2.6.1?Werkstoffe [Seite 121]
7.6.2 - 2.6.2?Bauteileigenschaften [Seite 123]
7.6.3 - 2.6.3?Details [Seite 123]
7.6.4 - 2.6.4?Genauigkeiten [Seite 124]
7.6.5 - 2.6.5?Oberflächengüte [Seite 125]
7.6.6 - 2.6.6?Entwicklungspotenzial [Seite 125]
7.6.7 - 2.6.7?Kontinuierliche 3D-Modellierung [Seite 126]
8 - 3Additive Fertigungsanlagen für Rapid Prototyping, Direct Tooling und Direct?Manufacturing [Seite 128]
8.1 - 3.1?Polymerisation - Stereolithographie (SL) [Seite 132]
8.1.1 - 3.1.1?Maschinenspezifische Grundlagen [Seite 132]
8.1.1.1 - 3.1.1.1?Laser-Stereolithographie [Seite 132]
8.1.1.2 - 3.1.1.2?Digital Light Processing (DLP) [Seite 142]
8.1.1.3 - 3.1.1.3?PolyJet und Multi-Jet Modeling (MJM) und Paste Polymerization [Seite 144]
8.1.1.4 - 3.1.1.4?Continuous Liquid Interface Production (CLIP) [Seite 144]
8.1.2 - 3.1.2?Übersicht: Polymerisation - Stereolithographie [Seite 145]
8.1.3 - 3.1.3?Stereo Lithography Apparatus (SLA) - 3D?Systems [Seite 146]
8.1.4 - 3.1.4?STEREOS - EOS GmbH [Seite 158]
8.1.5 - 3.1.5?Stereolithographie - Fockele & Schwarze (F&S) [Seite 159]
8.1.6 - 3.1.6?Mikrostereolithographie - microTEC [Seite 160]
8.1.7 - 3.1.7?Solid Ground Curing - Cubital [Seite 163]
8.1.8 - 3.1.8?Digital Light Processing - EnvisionTEC [Seite 164]
8.1.9 - 3.1.9?Polymerdrucken - Stratasys/Objet [Seite 171]
8.1.10 - 3.1.10?Multi-Jet-Modeling (MJM) - ProJet - 3D?Systems [Seite 178]
8.1.11 - 3.1.11?Digital Wax [Seite 183]
8.1.12 - 3.1.12?Film Transfer Imaging - 3D?Systems [Seite 186]
8.1.13 - 3.1.13?Sonstige Polymerisationsverfahren [Seite 189]
8.1.13.1 - 3.1.13.1?Paste Polymerization - 3D?Systems/OptoForm [Seite 189]
8.2 - 3.2?Sintern/Selektives Sintern - Schmelzen?im Pulverbett [Seite 189]
8.2.1 - 3.2.1?Maschinenspezifische Grundlagen [Seite 190]
8.2.2 - 3.2.2?Übersicht: Sintern - Schmelzen [Seite 195]
8.2.3 - 3.2.3?Lasersintern - 3D?Systems [Seite 197]
8.2.3.1 - 3.2.3.1?Laser Sintering, SLS - 3D?Systems [Seite 197]
8.2.3.2 - 3.2.3.2?Direct Metal Printing DMP-3D?Systems [Seite 207]
8.2.4 - 3.2.4?Lasersintern - EOS GmbH [Seite 214]
8.2.5 - 3.2.5?Laserschmelzen - ReaLizer GmbH [Seite 226]
8.2.6 - 3.2.6?Laserschmelzen - SLM Solutions GmbH [Seite 231]
8.2.7 - 3.2.7?Laserschmelzen - Renishaw LTD. [Seite 234]
8.2.8 - 3.2.8?LaserCusing - ConceptLaser GmbH [Seite 237]
8.2.9 - 3.2.9?Laser Metal Fusion (LMF) - TRUMPF [Seite 243]
8.2.10 - 3.2.10?Elektronenstrahlsintern - ARCAM [Seite 246]
8.2.11 - 3.2.11?Selective Mask Sintering (SMS) - Sintermask [Seite 252]
8.2.12 - 3.2.12?Lasersintern - Phenix [Seite 253]
8.3 - 3.3?Beschichten - Schmelzen?mit?der?Pulverdüse [Seite 254]
8.3.1 - 3.3.1?Verfahrensprinzip [Seite 255]
8.3.1.1 - 3.3.1.1?Pulverdüsenkonzepte [Seite 257]
8.3.1.2 - 3.3.1.2?Prozessüberwachung und -regelung [Seite 258]
8.3.2 - 3.3.2?Laser Engineered Net Shaping (LENS) - OPTOMEC [Seite 258]
8.3.3 - 3.3.3?Laser Metal Deposition (LMD), TRUMPF [Seite 262]
8.4 - 3.4?Schicht-Laminat-Verfahren - Layer?Laminate Manufacturing (LLM) [Seite 267]
8.4.1 - 3.4.1?Übersicht: Schicht-Laminat-Verfahren [Seite 267]
8.4.2 - 3.4.2?Maschinenspezifische Grundlagen [Seite 267]
8.4.3 - 3.4.3?Laminated Object Manufacturing (LOM) - Cubic Technologies [Seite 272]
8.4.4 - 3.4.4?Rapid Prototyping System (RPS) - Kinergy [Seite 277]
8.4.5 - 3.4.5?Selective Adhesive and Hot Press Process (SAHP) - Kira [Seite 277]
8.4.6 - 3.4.6?Layer Milling Process (LMP) - Zimmermann [Seite 277]
8.4.7 - 3.4.7?Stratoconception - rp2i [Seite 278]
8.4.8 - 3.4.8?Selective Deposition Lamination (SDL) - Mcor [Seite 279]
8.4.9 - 3.4.9?Plastic Sheet Lamination - Solido [Seite 283]
8.4.10 - 3.4.10?Sonstige Schicht-Laminat-Verfahren [Seite 283]
8.4.10.1 - 3.4.10.1?Bauteile aus Metalllamellen - Laminated Metal Prototyping [Seite 283]
8.5 - 3.5?Extrusionsverfahren - Fused?Layer?Modeling (FLM) [Seite 284]
8.5.1 - 3.5.1?Übersicht: Extrusionsverfahren [Seite 284]
8.5.2 - 3.5.2?Fused Deposition Modeling (FDM) - Stratasys [Seite 285]
8.5.3 - 3.5.3?Wachsprinter - Solidscape [Seite 297]
8.5.4 - 3.5.4?Multi-Jet-Modeling (MJM) - ThermoJet - 3D?Systems [Seite 301]
8.5.5 - 3.5.5?ARBURG Kunststoff-Freiformen (AF) - ARBURG GmbH [Seite 301]
8.6 - 3.6?Three Dimensional Printing (3DP) [Seite 307]
8.6.1 - 3.6.1?Übersicht: 3D?Printing [Seite 307]
8.6.2 - 3.6.2?3D?Printer - 3D?Systems/Z-Corporation [Seite 308]
8.6.3 - 3.6.3?Metall und Formsand Printer - ExOne [Seite 312]
8.6.3.1 - 3.6.3.1?Metall-Linie: Direct Metal Printer [Seite 314]
8.6.3.2 - 3.6.3.2?Formsand-Linie: Direct Core and Mold Making Machine [Seite 317]
8.6.4 - 3.6.4?Direct Shell Production Casting (DSPC) - Soligen [Seite 320]
8.6.5 - 3.6.5?3D-Drucksystem - Voxeljet [Seite 323]
8.6.6 - 3.6.6?Maskless Masoscale Material Deposition (M3D) - OPTOMEC [Seite 327]
8.7 - 3.7?Hybridverfahren [Seite 331]
8.7.1 - 3.7.1?Laserauftragsschweißen und Fräsen - Controlled Metal Build Up (CMB) - Röders [Seite 332]
8.7.2 - 3.7.2?Laminieren und Ultraschallschweißen - Ultrasonic Consolidation - Fabrisonic/Solidica [Seite 335]
8.7.3 - 3.7.3?Metallpulverauftragsverfahren (MPA) - Hermle [Seite 339]
8.7.4 - 3.7.4?Hybrid (Additive and Substractive manufacturing) - DGM-MORI [Seite 344]
8.7.5 - 3.7.5?Extrudieren und Fräsen - Big Area Additive Manufacturing (BAAM) - Cincinnati [Seite 348]
8.8 - 3.8?Zusammenfassende Betrachtung der?Additiven Fertigungsverfahren [Seite 353]
8.8.1 - 3.8.1?Charakteristische Eigenschaften der Additiven Fertigungs­verfahren?im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren [Seite 354]
8.8.2 - 3.8.2?Genauigkeit [Seite 357]
8.8.3 - 3.8.3?Oberflächen [Seite 360]
8.8.4 - 3.8.4?Benchmark-Tests und User-Parts [Seite 364]
8.9 - 3.9?Entwicklungsziele [Seite 367]
8.10 - 3.10?Folgeprozesse [Seite 368]
8.10.1 - 3.10.1?Zielwerkstoff Kunststoff [Seite 368]
8.10.2 - 3.10.2?Zielwerkstoff Metall [Seite 368]
9 - 4Rapid Prototyping [Seite 370]
9.1 - 4.1?Einordnung und Begriffsbestimmung [Seite 370]
9.1.1 - 4.1.1?Eigenschaften von Prototypen [Seite 370]
9.1.2 - 4.1.2?Charakteristika des Rapid Prototyping [Seite 372]
9.2 - 4.2?Strategische Aspekte beim Einsatz von?Prototypen [Seite 373]
9.2.1 - 4.2.1?Produktentwicklungsschritte [Seite 373]
9.2.2 - 4.2.2?Time to market [Seite 373]
9.2.3 - 4.2.3?Frontloading [Seite 374]
9.2.4 - 4.2.4?Digitales Produktmodell [Seite 377]
9.2.5 - 4.2.5?Die Grenzen der physischen Modellierung [Seite 378]
9.2.6 - 4.2.6?Kommunikation und Motivation [Seite 380]
9.3 - 4.3?Operative Aspekte beim Einsatz von?Prototypen [Seite 380]
9.3.1 - 4.3.1?Rapid Prototyping als Werkzeug zur schnellen Produktentwicklung [Seite 381]
9.3.1.1 - 4.3.1.1?Modelle [Seite 381]
9.3.1.2 - 4.3.1.2?Modellklassen [Seite 381]
9.3.1.3 - 4.3.1.3?Modellklassen und Additive Verfahren [Seite 385]
9.3.1.4 - 4.3.1.4?Zuordnung von Modellklassen und Modelleigenschaften zu?den?Familien der Additiven Fertigungsverfahren [Seite 389]
9.3.2 - 4.3.2?Anwendung des Rapid Prototyping in der industriellen Produktentwicklung [Seite 392]
9.3.2.1 - 4.3.2.1?Beispiel: Pumpengehäuse [Seite 392]
9.3.2.2 - 4.3.2.2?Beispiel: Büroleuchte [Seite 394]
9.3.2.3 - 4.3.2.3?Beispiel: Einbauleuchtenfassung [Seite 398]
9.3.2.4 - 4.3.2.4?Beispiel: Modellbaggerarm [Seite 398]
9.3.2.5 - 4.3.2.5?Beispiel: LCD-Projektor [Seite 402]
9.3.2.6 - 4.3.2.6?Beispiel: Kapillarboden für Blumentöpfe [Seite 404]
9.3.2.7 - 4.3.2.7?Beispiel: Gehäuse einer Kaffeemaschine [Seite 405]
9.3.2.8 - 4.3.2.8?Beispiel: Ansaugkrümmer eines Vierzylindermotors [Seite 406]
9.3.2.9 - 4.3.2.9?Beispiel: Cocktailbecher [Seite 407]
9.3.2.10 - 4.3.2.10?Beispiel: Spiegeldreieck [Seite 407]
9.3.2.11 - 4.3.2.11?Beispiel: Cabrioverdeck [Seite 408]
9.3.3 - 4.3.3?Rapid Prototyping Modelle zur Visualisierung von 3D-Daten [Seite 412]
9.3.4 - 4.3.4?Rapid Prototyping in der Medizin [Seite 412]
9.3.4.1 - 4.3.4.1?Charakteristika medizinischer Modelle [Seite 412]
9.3.4.1.1 - 4.3.4.1.1?Große Datenmengen [Seite 413]
9.3.4.1.2 - 4.3.4.1.2?Nicht exakt definierte Modellabmessungen [Seite 413]
9.3.4.1.3 - 4.3.4.1.3?Mehrere Modelle [Seite 413]
9.3.4.1.4 - 4.3.4.1.4?Transparenz [Seite 413]
9.3.4.1.5 - 4.3.4.1.5?Sterilisierbarkeit [Seite 414]
9.3.4.1.6 - 4.3.4.1.6?Biokompatibilität [Seite 414]
9.3.4.1.7 - 4.3.4.1.7?Stützstrukturen [Seite 414]
9.3.4.1.8 - 4.3.4.1.8?Unverbundene Modellteile [Seite 414]
9.3.4.2 - 4.3.4.2?Anatomische Faksimiles [Seite 415]
9.3.4.3 - 4.3.4.3?Beispiel: Anatomisches Faksimile für eine Umstellungsosteotomie [Seite 417]
9.3.5 - 4.3.5?Rapid Prototyping in Design, Kunst und Architektur [Seite 418]
9.3.5.1 - 4.3.5.1?Modellbildung in Design und Kunst [Seite 418]
9.3.5.2 - 4.3.5.2?Beispiel Kunst: Computer-Skulptur [Seite 418]
9.3.5.3 - 4.3.5.3?Beispiel Design: Flaschenöffner [Seite 419]
9.3.5.4 - 4.3.5.4?Angewandte Kunst - Bildhauerei und Plastiken [Seite 420]
9.3.5.5 - 4.3.5.5?Beispiel Archäologie: Büste der Königin Teje [Seite 422]
9.3.5.6 - 4.3.5.6?Modellbildung in der Architektur [Seite 423]
9.3.5.7 - 4.3.5.7?Beispiel Architektur: Deutscher Pavillon für die Expo '92 [Seite 424]
9.3.5.8 - 4.3.5.8?Beispiel Architektur: Ground Zero [Seite 425]
9.3.5.9 - 4.3.5.9?Beispiel Architekturdenkmäler: Dokumentation?von?baugeschichtlich?relevanten?Gebäuden [Seite 426]
9.3.6 - 4.3.6?Rapid Prototyping zur Überprüfung von Rechenverfahren [Seite 427]
9.3.6.1 - 4.3.6.1?Spannungsoptische und thermoelastische Spannungsanalyse [Seite 427]
9.3.6.1.1 - 4.3.6.1.1?Spannungsoptische Spannungsanalyse [Seite 428]
9.3.6.1.2 - 4.3.6.1.2?Thermoelastische Spannungsanalyse (THESA) [Seite 429]
9.3.6.2 - 4.3.6.2?Beispiel: Spannungsoptische Spannungsanalyse an?einem?Kipphebel eines Lkw-Verbrennungsmotors [Seite 429]
9.3.6.3 - 4.3.6.3?Beispiel: Thermoelastische Spannungsanalyse zum?Festigkeitsnachweis an einer Automobilfelge [Seite 431]
9.4 - 4.4?Ausblick [Seite 434]
10 - 5Rapid Tooling [Seite 436]
10.1 - 5.1?Einordnung und Begriffsbestimmung [Seite 436]
10.1.1 - 5.1.1?Direkte und indirekte Verfahren [Seite 437]
10.2 - 5.2?Eigenschaften additiv gefertigter Werkzeuge [Seite 439]
10.2.1 - 5.2.1?Strategische Aspekte beim Einsatz Additiver Werkzeuge [Seite 439]
10.2.1.1 - 5.2.1.1?Schnelligkeit [Seite 439]
10.2.1.2 - 5.2.1.2?Umsetzung neuer technischer Konzepte [Seite 440]
10.2.2 - 5.2.2?Konstruktive Eigenschaften additiv gefertigter Werkzeuge [Seite 441]
10.2.2.1 - 5.2.2.1?Prototypwerkzeuge [Seite 442]
10.2.2.1.1 - 5.2.2.1.1?Weiche gegossene Werkzeuge [Seite 442]
10.2.2.1.2 - 5.2.2.1.2?Harte gegossene Werkzeuge [Seite 443]
10.2.2.1.3 - 5.2.2.1.3?Harte direkt gefertigte Werkzeuge und Werkzeugeinsätze [Seite 443]
10.2.2.2 - 5.2.2.2?Bereitstellung der Daten [Seite 445]
10.3 - 5.3?Indirekte Rapid Tooling-Verfahren - Abformverfahren und Folgeprozesse [Seite 446]
10.3.1 - 5.3.1?Eignung Additiver Verfahren zur Herstellung von Urmodellen für?Folgeprozesse [Seite 447]
10.3.2 - 5.3.2?Indirekte Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen für?Kunststoffbauteile [Seite 448]
10.3.2.1 - 5.3.2.1?Abgießen in weiche Werkzeuge oder Formen [Seite 449]
10.3.2.1.1 - 5.3.2.1.1?Vakuumgießen [Seite 449]
10.3.2.1.2 - 5.3.2.1.2?Nylongießen [Seite 452]
10.3.2.1.3 - 5.3.2.1.3?Silikonabguss [Seite 453]
10.3.2.1.4 - 5.3.2.1.4?Photocasting [Seite 453]
10.3.2.1.5 - 5.3.2.1.5?Spincasting [Seite 453]
10.3.2.2 - 5.3.2.2?Abgießen in harte Werkzeuge [Seite 454]
10.3.2.2.1 - 5.3.2.2.1?Metallspritzen [Seite 454]
10.3.2.2.2 - 5.3.2.2.2?Gießharzwerkzeuge [Seite 455]
10.3.2.2.3 - 5.3.2.2.3?Maskenwerkzeuge, Polyurethangießen [Seite 456]
10.3.2.2.4 - 5.3.2.2.4?Niederdruckspritzgießen, Reaction Injection Molding (RIM) [Seite 457]
10.3.2.2.5 - 5.3.2.2.5?3D?Keltool - Course4 Technology [Seite 457]
10.3.2.3 - 5.3.2.3?Andere Abformverfahren für harte Werkzeuge [Seite 458]
10.3.2.3.1 - 5.3.2.3.1?Ford Sprayform-Verfahren [Seite 458]
10.3.2.3.2 - 5.3.2.3.2?Rapid Solidification Process, RSP [Seite 458]
10.3.3 - 5.3.3?Indirekte Verfahren zur Herstellung von Metallbauteilen [Seite 459]
10.3.3.1 - 5.3.3.1?Der Feingussprozess mit additiven Prozessschritten [Seite 459]
10.3.3.2 - 5.3.3.2?Werkzeuge durch Feinguss von Rapid Prototyping Urmodellen [Seite 462]
10.4 - 5.4?Direkte Rapid Tooling-Verfahren [Seite 463]
10.4.1 - 5.4.1?Prototype Tooling - Werkzeuge auf der Basis von Kunststoff - 3D-Druckverfahren [Seite 463]
10.4.1.1 - 5.4.1.1?Ausgießen von 3D gedruckten Bauteilen [Seite 463]
10.4.1.2 - 5.4.1.2?3D gedruckte Werkzeugeinsätze [Seite 464]
10.4.1.2.1 - 5.4.1.2.1?ACES Injection Molding, AIM [Seite 464]
10.4.1.2.2 - 5.4.1.2.2?3D printed injection molding, 3D-IM [Seite 465]
10.4.1.3 - 5.4.1.3?Tiefziehen oder Thermoformen [Seite 466]
10.4.1.4 - 5.4.1.4?Herstellung von Kernen und Formen für den Metallguss [Seite 467]
10.4.1.4.1 - 5.4.1.4.1?Sandguss [Seite 467]
10.4.1.4.2 - 5.4.1.4.2?Druckguss [Seite 468]
10.4.2 - 5.4.2?Metallwerkzeuge auf der Basis von mehrstufigen additiven Prozessen [Seite 469]
10.4.2.1 - 5.4.2.1?Selektives Lasersintern von Metallen - IMLS - 3D?Systems [Seite 469]
10.4.2.2 - 5.4.2.2?Paste Polymerization - 3D?Systems [Seite 470]
10.4.2.3 - 5.4.2.3?3D?Printing von Metallen - ExOne GmbH [Seite 470]
10.4.3 - 5.4.3?Direct Tooling - Werkzeuge auf der Basis von Metall 3D-Druckverfahren [Seite 471]
10.4.3.1 - 5.4.3.1?Mehrkomponenten-Metallpulver-Lasersintern [Seite 471]
10.4.3.2 - 5.4.3.2?Einkomponenten-Metallpulver-Verfahren - Sintern?und?Generieren [Seite 472]
10.4.3.2.1 - 5.4.3.2.1?DirectTool - EOS GmbH [Seite 472]
10.4.3.2.2 - 5.4.3.2.2?Laserschmelzen - SLM-Solutions [Seite 473]
10.4.3.2.3 - 5.4.3.2.3?LaserCusing - Concept Laser [Seite 474]
10.4.3.2.4 - 5.4.3.2.4?TruPrint und Direktes Laserformen - TRUMPF [Seite 475]
10.4.3.2.5 - 5.4.3.2.5?Elektronenstrahlsintern - ARCAM [Seite 476]
10.4.3.2.6 - 5.4.3.2.6?Lasersintern - 3D?Systems/Phenix [Seite 476]
10.4.3.3 - 5.4.3.3?Laser-Generieren mit Pulver und Draht [Seite 477]
10.4.3.3.1 - 5.4.3.3.1?Laser Engineered Net Shaping (LENS) - OPTOMEC [Seite 477]
10.4.3.3.2 - 5.4.3.3.2?Laser Metal Deposition (LMD) [Seite 478]
10.4.3.4 - 5.4.3.4?Schicht-Laminat-Verfahren - Metalllamellenwerkzeuge - Laminated?Metal Tooling [Seite 479]
10.4.3.4.1 - 5.4.3.4.1?Ultrasonic Consolidation - Fabrisonic/Solidica [Seite 479]
10.4.3.4.2 - 5.4.3.4.2?Lamellenwerkzeug - Weihbrecht [Seite 479]
10.5 - 5.5?Ausblick [Seite 479]
11 - 6Direct Manufacturing - Rapid Manufacturing [Seite 482]
11.1 - 6.1?Einordnung und Begriffsbestimmungen [Seite 483]
11.1.1 - 6.1.1?Begriffe [Seite 483]
11.1.2 - 6.1.2?Vom Rapid Prototyping zum Rapid Manufacturing [Seite 484]
11.1.3 - 6.1.3?Workflow für das Rapid Manufacturing [Seite 486]
11.1.4 - 6.1.4?Anforderungen an die direkte Fertigung [Seite 486]
11.2 - 6.2?Potenziale der additiven Fertigung von?Endprodukten [Seite 487]
11.2.1 - 6.2.1?Erhöhte Konstruktionsfreiheit [Seite 487]
11.2.1.1 - 6.2.1.1?Erweiterte konstruktive und gestalterische Möglichkeiten [Seite 487]
11.2.1.2 - 6.2.1.2?Geometrie- und Funktionsintegration [Seite 489]
11.2.1.3 - 6.2.1.3?Neuartige Konstruktionselemente [Seite 489]
11.2.2 - 6.2.2?Herstellung traditionell nicht herstellbarer Produkte [Seite 490]
11.2.3 - 6.2.3?Variation von Massenprodukten [Seite 491]
11.2.4 - 6.2.4?Personalisierung von Massenprodukten [Seite 492]
11.2.4.1 - 6.2.4.1?Passive Personalisierung - Hersteller Personalisierung [Seite 493]
11.2.4.2 - 6.2.4.2?Aktive Personalisierung - Kunden Personalisierung [Seite 495]
11.2.5 - 6.2.5?Realisierung neuer Werkstoffe [Seite 496]
11.2.6 - 6.2.6?Realisierung neuer Fertigungsstrategien [Seite 497]
11.2.7 - 6.2.7?Entwurf neuer Arbeits- und Lebensformen [Seite 499]
11.3 - 6.3?Anforderungen an additive Verfahren für?die Fertigung [Seite 500]
11.3.1 - 6.3.1?Anforderungen an die additive Herstellung eines Bauteils [Seite 500]
11.3.1.1 - 6.3.1.1?Prozess [Seite 500]
11.3.1.2 - 6.3.1.2?Materialien [Seite 502]
11.3.1.3 - 6.3.1.3?Organisation [Seite 504]
11.3.1.4 - 6.3.1.4?Konstruktion [Seite 505]
11.3.1.5 - 6.3.1.5?Qualitätssicherung [Seite 505]
11.3.1.6 - 6.3.1.6?Logistik [Seite 506]
11.3.2 - 6.3.2?Anforderungen an die additive Serienfertigung mit heutigen Verfahren [Seite 506]
11.3.2.1 - 6.3.2.1?Prozess [Seite 506]
11.3.2.2 - 6.3.2.2?Materialien [Seite 508]
11.3.2.3 - 6.3.2.3?Organisation [Seite 509]
11.3.2.4 - 6.3.2.4?Konstruktion [Seite 509]
11.3.2.5 - 6.3.2.5?Qualitätssicherung [Seite 509]
11.3.2.6 - 6.3.2.6?Logistik [Seite 510]
11.3.3 - 6.3.3?Zukünftige Anforderungen an die additive Serienfertigung [Seite 510]
11.3.3.1 - 6.3.3.1?Prozess [Seite 510]
11.3.3.2 - 6.3.3.2?Materialien [Seite 512]
11.3.3.3 - 6.3.3.3?Organisation [Seite 513]
11.3.3.4 - 6.3.3.4?Konstruktion [Seite 514]
11.3.3.5 - 6.3.3.5?Qualitätssicherung [Seite 515]
11.3.3.6 - 6.3.3.6?Logistik [Seite 516]
11.4 - 6.4?Fertigungsanlagen zur Realisierung des?Rapid Manufacturing [Seite 517]
11.4.1 - 6.4.1?Additive Fertigungsanlagen als Elemente einer Fertigungskette [Seite 517]
11.4.1.1 - 6.4.1.1?Industrielle Komplettfertigung [Seite 518]
11.4.1.2 - 6.4.1.2?Individuelle Komplettfertigung (Personal Fabrication) [Seite 520]
11.4.2 - 6.4.2?3D-Drucker als Flexible AM-Systeme (FAMS) [Seite 521]
11.4.2.1 - 6.4.2.1?Vom Personal 3D-Drucker zum Flexiblen Additive Manufacturing System, FAMS [Seite 522]
11.4.2.2 - 6.4.2.2?Concept Laser, Factory of Tomorrow [Seite 523]
11.4.2.3 - 6.4.2.3?EOS M400 [Seite 524]
11.4.2.4 - 6.4.2.4?Additive Industries (AI) MetalFAB1 [Seite 524]
11.5 - 6.5?Anwendungen des Direct Manufacturing [Seite 526]
11.5.1 - 6.5.1?Anwendungsfelder nach Werkstoffen [Seite 526]
11.5.1.1 - 6.5.1.1?Metallische Werkstoffe und Legierungen [Seite 526]
11.5.1.2 - 6.5.1.2?Hochleistungskeramiken [Seite 527]
11.5.1.3 - 6.5.1.3?Kunststoffe [Seite 529]
11.5.1.4 - 6.5.1.4?Neue Werkstoffe [Seite 529]
11.5.2 - 6.5.2?Anwendungsfelder nach Branchen [Seite 530]
11.5.2.1 - 6.5.2.1?Werkzeugbau [Seite 530]
11.5.2.2 - 6.5.2.2?Gießereiwesen [Seite 532]
11.5.2.2.1 - 6.5.2.2.1?Dentaltechnik [Seite 533]
11.5.2.2.2 - 6.5.2.2.2?Schmuckindustrie [Seite 534]
11.5.2.3 - 6.5.2.3?Medizinische Geräte und Hilfsmittel, Medizintechnik [Seite 536]
11.5.2.3.1 - 6.5.2.3.1?Zahnspangen: Aligner - Invisalign [Seite 536]
11.5.2.3.2 - 6.5.2.3.2?Hörgeräteschalen, Otoplastiken [Seite 537]
11.5.2.3.3 - 6.5.2.3.3?Technische Medizingeräte [Seite 539]
11.5.2.4 - 6.5.2.4?Design und Kunst [Seite 540]
11.5.2.5 - 6.5.2.5?Automobilbau [Seite 546]
11.6 - 6.6?Perspektiven [Seite 549]
12 - 7Sicherheitsvorschriften und Umweltschutz [Seite 552]
12.1 - 7.1?Gesetzliche Grundlagen für das Betreiben und das Herstellen von Generativen Fertigungsanlagen und den Umgang mit?den zugehörigen Werkstoffen [Seite 554]
12.1.1 - 7.1.1?Baurecht [Seite 554]
12.1.2 - 7.1.2?Wasserrecht [Seite 555]
12.1.3 - 7.1.3?Gewerberecht [Seite 556]
12.1.4 - 7.1.4?Immissionsschutzrecht [Seite 558]
12.1.5 - 7.1.5?Abfallrecht [Seite 559]
12.1.6 - 7.1.6?Chemikalienrecht [Seite 560]
12.1.6.1 - 7.1.6.1?Sicherheitsdatenblätter [Seite 562]
12.1.6.2 - 7.1.6.2?REACH [Seite 563]
12.2 - 7.2?Anmerkungen zu Materialien für?die?Generative Fertigung [Seite 564]
12.3 - 7.3?Anmerkungen zur Benutzung von?additiv?gefertigten Bauteilen [Seite 566]
13 - 8Aspekte zur Wirtschaftlichkeit [Seite 568]
13.1 - 8.1?Strategische Aspekte [Seite 569]
13.1.1 - 8.1.1?Strategische Aspekte für den Einsatz additiver Verfahren in?der?Produktentwicklung [Seite 569]
13.1.1.1 - 8.1.1.1?Qualitative Ansätze [Seite 569]
13.1.1.2 - 8.1.1.2?Quantitative Ansätze [Seite 570]
13.2 - 8.2?Operative Aspekte [Seite 571]
13.2.1 - 8.2.1?Auswahl geeigneter additiver Fertigungsverfahren [Seite 572]
13.2.2 - 8.2.2?Ermittlung der Kosten von Additiv-Manufacturing-Verfahren [Seite 572]
13.2.2.1 - 8.2.2.1?Variable Kosten [Seite 573]
13.2.2.2 - 8.2.2.2?Fixkosten [Seite 575]
13.2.3 - 8.2.3?Charakteristika additiver Fertigungsverfahren und?ihre?Auswirkung?auf die Wirtschaftlichkeit [Seite 578]
13.3 - 8.3?Make or buy? [Seite 584]
14 - 9Zukünftige Rapid Prototyping-Verfahren [Seite 586]
14.1 - 9.1?Mikrobauteile [Seite 586]
14.1.1 - 9.1.1?Mikrobauteile aus Metall und Keramik [Seite 587]
14.1.2 - 9.1.2?Mikrobauteile aus Metall und Keramik mittels Laserschmelzen [Seite 587]
14.1.2.1 - 9.1.2.1?Schmelzvorgang beim selektiven Laserschmelzen [Seite 588]
14.1.2.2 - 9.1.2.2?Mikrostrukturen aus Metallpulver [Seite 589]
14.1.2.3 - 9.1.2.3?Mikrostrukturen aus Keramikpulver [Seite 591]
14.2 - 9.2?Contour Crafting [Seite 594]
14.3 - 9.3?D-Shape-Prozess [Seite 595]
14.4 - 9.4?Selective Inhibition of Sintering (SIS) [Seite 597]
14.4.1 - 9.4.1?SIS-Polymer-Prozess [Seite 597]
14.4.2 - 9.4.2?SIS-Metall-Prozess [Seite 598]
14.4.3 - 9.4.3?Continuous Liquid Interface Production (CLIP) - Carbon 3D [Seite 600]
14.5 - 9.5?Fazit, Trends und Ausblick [Seite 603]
14.5.1 - 9.5.1?Trends [Seite 603]
14.5.2 - 9.5.2?Ausblick [Seite 603]
15 - 10Anhang [Seite 606]
15.1 - Kritische Erfolgsfaktoren und Wettbewerbsstrategien [Seite 606]
15.1.1 - Wirtschaftlichkeitsmodell nach Siegwart und Singer [Seite 607]
15.1.2 - Technische Daten und Informationen [Seite 612]
15.1.2.1 - CAD-Systeme und Software für die additive Fertigung [Seite 613]
15.1.2.2 - Additive Fertigungsanlagen (Prototyper und Fabrikatoren) [Seite 613]
15.1.2.3 - Werkstoffe für additive Prozesse und Gießharze [Seite 614]
15.1.3 - Begriffe und Abkürzungen [Seite 693]
16 - 11Literaturverzeichnis [Seite 704]
17 - Stichwortverzeichnis [Seite 714]
1. Einordnung und Begriffsbestimmung
2. Merkmale der Generativen Fertigungsverfahren
3. Generative Fertigungsanlagen für Rapid Prototyping, Direct Tooling und Direct Manufacturing
4. Rapid Prototyping
5. Rapid Tooling
6. Direct Manufacturing - Rapid Manufacturing
7. Sicherheitsvorschriften und Umweltschutz
8. Aspekte zur Wirtschaftlichkeit
9. Zukünftige Rapid Prototyping Verfahren
10. Anhang

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