Produktgestaltung für die Additive Fertigung

1 - Vorwort [Seite 6]
2 - Danksagung [Seite 8]
3 - Die Autoren [Seite 10]
4 - Inhalt [Seite 14]
5 - 1 Einleitung [Seite 18]
5.1 - 1.1 Zielsetzung für das Buch [Seite 19]
5.2 - 1.2 Einordnung der additiven Fertigungsverfahren [Seite 21]
5.3 - 1.3 Marktsituation [Seite 23]
5.4 - 1.4 Anwendungsgebiete [Seite 25]
5.5 - 1.5 Potenziale der additiven Fertigung [Seite 32]
5.5.1 - 1.5.1 Komplexe Geometrien [Seite 34]
5.5.2 - 1.5.2 Leichtbau [Seite 35]
5.5.3 - 1.5.3 Funktionsintegration [Seite 36]
5.5.4 - 1.5.4 Ressourcenschonung [Seite 38]
5.5.5 - 1.5.5 Losgrößen [Seite 39]
5.5.6 - 1.5.6 Materialvielfalt [Seite 40]
5.5.7 - 1.5.7 Individualisierung und Personalisierung [Seite 41]
5.6 - 1.6 Schlussfolgerung [Seite 44]
5.7 - 1.7 Historie der Produktgestaltung [Seite 45]
5.8 - 1.8 Herausforderungen für Konstrukteure [Seite 48]
5.8.1 - 1.8.1 Leichtbau & Ressourceneffizienz [Seite 49]
5.8.2 - 1.8.2 Funktionsintegration [Seite 50]
5.8.3 - 1.8.3 Reduktion des Montageaufwandes [Seite 51]
5.8.4 - 1.8.4 Leistungssteigerung [Seite 51]
5.9 - 1.9 Anwendungsbeispiele [Seite 52]
5.9.1 - 1.9.1 Luft- und Raumfahrt [Seite 53]
5.9.1.1 - 1.9.1.1 Airbus - Armlehne [Seite 54]
5.9.1.2 - 1.9.1.2 Premium AEROTEC - Vent Bend [Seite 55]
5.9.1.3 - 1.9.1.3 General Electric - Einspritzdüse [Seite 56]
5.9.2 - 1.9.2 Automotiv [Seite 57]
5.9.2.1 - 1.9.2.1 BMW i8 - Verdeckhalterung [Seite 57]
5.9.2.2 - 1.9.2.2 Ford - Ansaugstutzen [Seite 57]
5.9.2.3 - 1.9.2.3 APWORKS - Light Rider [Seite 58]
5.9.3 - 1.9.3 Werkzeugbau [Seite 59]
5.10 - 1.10 Ausblick Produktgestaltung [Seite 60]
6 - 2 Additive Fertigung [Seite 62]
6.1 - 2.1 Historie der Additiven Fertigung [Seite 65]
6.2 - 2.2 Übersicht der Additiven Fertigungsverfahren [Seite 69]
6.2.1 - 2.2.1 Polymerisation [Seite 70]
6.2.1.1 - 2.2.1.1 Stereolithographie [Seite 72]
6.2.1.2 - 2.2.1.2 Polymerdruckverfahren und Thermojet-Drucken (Polymer Jetting) [Seite 72]
6.2.1.3 - 2.2.1.3 HP Multi Jet Fusion [Seite 74]
6.2.2 - 2.2.2 Lasersintern und Laserschmelzen [Seite 75]
6.2.2.1 - 2.2.2.1 Lasersintern/Selektives Lasersintern (LS - SLS) [Seite 75]
6.2.2.2 - 2.2.2.2 Laserschmelzen/Selektives Laserschmelzen (SLM) [Seite 78]
6.2.2.3 - 2.2.2.3 Elektronenstrahl-Schmelzen [Seite 79]
6.2.3 - 2.2.3 Layer Laminated Manufacturing [Seite 80]
6.2.3.1 - 2.2.3.1 Laminated Object Manufacturing [Seite 80]
6.2.3.2 - 2.2.3.2 Selective Deposition Lamination (SDL) [Seite 82]
6.2.3.3 - 2.2.3.3 LLM Maschinen für Metallteile [Seite 83]
6.2.3.4 - 2.2.3.4 Bauteile aus Metalllamellen - Laminated Metal Prototyping [Seite 83]
6.2.4 - 2.2.4 3D-Drucken [Seite 83]
6.2.4.1 - 2.2.4.1 Metall- und Formsand-Printer - ExOne [Seite 86]
6.2.5 - 2.2.5 Extrusion/Fused Layer Manufacturing [Seite 87]
6.2.5.1 - 2.2.5.1 Fused Deposition Modeling (FDM) [Seite 88]
6.3 - 2.3 Materialvielfalt [Seite 90]
6.3.1 - 2.3.1 Werkstoffe für die Stereolithographie [Seite 91]
6.3.2 - 2.3.2 Werkstoffe für das Polyjetverfahren [Seite 91]
6.3.3 - 2.3.3 Werkstoffe für das Pulver-Binderverfahren [Seite 92]
6.3.4 - 2.3.4 Werkstoffe für das Lasersintern [Seite 92]
6.3.5 - 2.3.5 Werkstoffe für das FLM-Verfahren [Seite 93]
6.4 - 2.4 Gestaltungsgrundlagen [Seite 94]
6.4.1 - 2.4.1 Normung und Standardisierung [Seite 95]
6.4.2 - 2.4.2 Prozesseinfluss auf die Konstruktion [Seite 97]
7 - 3 Laser Powder Bed Fusion [Seite 102]
7.1 - 3.1 Prozessgrundlagen [Seite 102]
7.1.1 - 3.1.1 Prozessablauf [Seite 105]
7.1.2 - 3.1.2 Prozessparameter [Seite 106]
7.1.3 - 3.1.3 Herausforderungen und Prozessgrenzen [Seite 113]
7.1.4 - 3.1.4 Post-Processing [Seite 117]
7.1.5 - 3.1.5 Prozessgrenzen [Seite 118]
7.2 - 3.2 Materialien [Seite 125]
7.2.1 - 3.2.1 Pulverwerkstoffe [Seite 125]
7.2.1.1 - 3.2.1.1 Stähle [Seite 125]
7.2.1.2 - 3.2.1.2 Aluminium [Seite 126]
7.2.1.3 - 3.2.1.3 Titan [Seite 127]
7.2.1.4 - 3.2.1.4 Nickelbasislegierungen [Seite 128]
7.2.2 - 3.2.2 Pulverherstellung [Seite 128]
7.2.3 - 3.2.3 Werkstoffqualifizierung [Seite 130]
7.2.4 - 3.2.4 Werkstoffprüfung [Seite 131]
7.2.5 - 3.2.5 Werkstoffkennwerte [Seite 133]
7.2.6 - 3.2.6 Werkstoffkosten [Seite 134]
7.3 - 3.3 Anlagenüberblick [Seite 136]
7.3.1 - 3.3.1 Universalanlagen [Seite 139]
7.3.2 - 3.3.2 Kleine Anlagen [Seite 141]
7.3.3 - 3.3.3 Große Anlagen [Seite 144]
7.3.4 - 3.3.4 Low-Cost-Anlagen [Seite 147]
7.3.5 - 3.3.5 Integrierte Fertigungssysteme [Seite 148]
8 - 4 Bauteilgestaltung für den L-PBF-Prozess [Seite 154]
8.1 - 4.1 Grundlegende Konstruktionshinweise [Seite 154]
8.1.1 - 4.1.1 Systematische Unterschiede in Konstruktion [Seite 156]
8.1.2 - 4.1.2 Modelltypen und Datenformat [Seite 158]
8.1.2.1 - 4.1.2.1 STL-Datenformat [Seite 160]
8.1.2.2 - 4.1.2.2 AMF-Datenformat [Seite 165]
8.2 - 4.2 Oberflächenstrukturen [Seite 167]
8.2.1 - 4.2.1 Oberflächen [Seite 167]
8.2.2 - 4.2.2 Standardoberfläche [Seite 169]
8.2.3 - 4.2.3 Erzeugungsmethoden [Seite 171]
8.2.3.1 - 4.2.3.1 Konstruktion mittels Vorlage (Einheitszelle) [Seite 171]
8.2.3.2 - 4.2.3.2 Konstruktion mittels Visual Basic for Application (VBA) [Seite 175]
8.2.4 - 4.2.4 Anwendungsbeispiele [Seite 178]
8.3 - 4.3 Gitterstrukturen [Seite 180]
8.3.1 - 4.3.1 Einteilung von Gitterstrukturen [Seite 183]
8.3.2 - 4.3.2 Randbedingungen [Seite 185]
8.3.3 - 4.3.3 Vorgehensweisen und Anwendungsbeispiele [Seite 187]
8.3.3.1 - 4.3.3.1 Anwendungsbeispiele [Seite 187]
8.3.3.2 - 4.3.3.2 Systematik für den Einsatz von Gitterstrukturen [Seite 192]
8.3.4 - 4.3.4 Zusammenfassung [Seite 214]
8.4 - 4.4 Topologieoptimierung [Seite 215]
8.4.1 - 4.4.1 Randbedingungen [Seite 216]
8.4.2 - 4.4.2 Auslegung [Seite 217]
8.4.3 - 4.4.3 Vorgehensweise und Anwendungsbeispiele [Seite 217]
8.4.4 - 4.4.4 Topologieoptimierung mit Startgeometrie [Seite 219]
8.4.5 - 4.4.5 Topologieoptimierung mittels "Generative Design" [Seite 222]
8.5 - 4.5 Funktionsintegration [Seite 224]
8.5.1 - 4.5.1 Anwendungsbeispiele Kühlung [Seite 225]
8.5.1.1 - Auslegung von Kühlkanälen [Seite 228]
8.5.1.2 - 4.5.1.2 Konstruktion einer Flächenkühlung [Seite 231]
8.5.1.3 - 4.5.1.3 Konstruktion einer Parallelkühlung [Seite 233]
8.5.2 - 4.5.2 Bewegliche Baugruppen [Seite 235]
8.5.3 - 4.5.3 Anwendungsbeispiele bewegliche Baugruppen [Seite 236]
8.5.4 - 4.5.4 Monolithische Bauweisen [Seite 238]
8.6 - 4.6 Stützstrukturen und Orientierung im Bauraum [Seite 241]
8.6.1 - 4.6.1 Einteilung [Seite 241]
8.6.2 - 4.6.2 Randbedingungen [Seite 245]
8.6.3 - 4.6.3 Auslegung [Seite 246]
8.6.4 - 4.6.4 Vorgehensweisen und Anwendungsbeispiele [Seite 249]
9 - 5 Nachbearbeitung [Seite 256]
9.1 - 5.1 Wärmebehandlung [Seite 258]
9.2 - 5.2 Grobbearbeitung [Seite 259]
9.2.1 - 5.2.1 Trennung der Bauteile von der Plattform [Seite 259]
9.2.2 - 5.2.2 Entfernung von Supportstrukturen [Seite 260]
9.2.3 - 5.2.3 Spanende Nachbearbeitung [Seite 262]
9.3 - 5.3 Feinbearbeitung [Seite 264]
9.3.1 - 5.3.1 Nachbearbeitung von Supportoberflächen [Seite 265]
9.3.2 - 5.3.2 Strahlen [Seite 267]
9.3.3 - 5.3.3 Gleitschleifen [Seite 268]
9.3.4 - 5.3.4 Polieren [Seite 270]
10 - 6 Schlussfolgerung und Ausblick [Seite 272]
10.1 - 6.1 Schlussfolgerung [Seite 272]
10.2 - 6.2 Ausblick [Seite 273]
11 - Index [Seite 280]