Additive Manufacturing

Fach Deutsch

Klasse 11

Autor DidSky

Veröffentlicht am 10.09.2018

Schlagwörter

AM Additive Manufacturing 3D 3D-Druck

Zusammenfassung

Unter Additive Manufacturing (= AM) versteht man das Fertigen von dreidimensionalen Objekten auf Grundlage von digitalen Informationen und CAD/CAM Daten. Es handelt sich also um 3D Druck.

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Definition

Unter Additive Manufacturing (= AM) versteht man das Fertigen von dreidimensionalen Objekten auf Grundlage von digitalen Informationen und CAD/CAM Daten.
1984: erste Anwendung von AM für Prototypen im Bereich der IndustrieUnterschied zwischen klassischer und additiver Fertigung.

Klassische Fertigung: die Objekte werden durch subtraktive Fertigungsverfahren, wie beispielsweise Fräsen, Bohren und Drehen, hergestellt.

Additive Fertigung: die Produkte werden von Grund auf aufgebaut. Hierbei wird durch Laserschmelzen und erneutem Auftragen von mehreren Schichten der Materialien (z.B.Metallpulver, Kunststoff) und anschließendem Aushärten das Produkt hergestellt.


Die additive Fertigung kommt besonders dann zum Einsatz, wenn in der Produktion besondere Anforderungen an die Geometrie oder das Material bestehen. Bei Einzelteilen, Kleinstserien und Objekten die individualisiert hergestellt werden sollen, wird auch auf Additive Manufacturing zurück gegriffen. Man kann erkennen, dass bei einer hohen Komplexität und einer geringen Stückzahl die additive Fertigung sinnvoll ist. Der Punkt an dem es sich gleichbleibt, nennt man Break even. Übersteigt man ihn, ist die klassische Fertigung wirtschaftlicher.


Im Hinblick auf die Industrialisierung fokussierte sich Additive Manufacturing in den letzten Jahren auf die Entwicklung neuer druckbarer Materialien und die Weiterentwicklung der Fertigungstechnologien. Durch den dreidimensionalen Druck soll eine hohe Qualität aus einer Vielzahl an Materialien möglich gemacht werden. Die Herausforderung hierbei liegt in den vielen Zwischenschritten, die nötig sind, um die Produktidee zu einem fertigen Objekt zu generieren und in dem erforderlichen Experten Know-How, das jedoch durch lange F&E Erfahrung und Anwendung von Additive Manufacturing besitzt. Außerdem kann es durch momentan gängige AM-Datenformate zu Qualitätsverlusten kommen und die Qualitätseigenschaften müssen aufwändigen Prüfungen unterzogen werden, da die Maschinen keine vollständige Überwachung beinhalten.

Vertriebsansätze
Verschiedenste Gruppen bieten Vertriebsansätze. Unter Anderem spielen die „Early Birds“ eine Rolle. Gemeint sind die Hersteller von AM Maschinen und Technologien, hier wird angeboten, die Automatisierungs- und Antriebslösungen zu optimieren. Des Weiteren unterstützt Maschinenhersteller, sogenannte „Second Mice“, die sichals Visionäre in den AM Markt wagen, mit Experten Know-How.Auch die Endkunden bieten einen Vertriebsansatz, denn sie stellen ihre Anforderungen an die Hersteller. Das Ziel ist, dass die Endkunden Technologie fordern.Außerdem ist in Institute und Verbände, wie zum Beispiel Universitäten, involviert,um die Standardisierung von AM voranzutreiben.

Fertigungstechnologien
Im Folgenden werden die wesentlichen Fertigungstechnologien des Additive Manufacturing dargestellt. Es werden vier verschiedene erklärt, es gibt aber noch Sonderformen die nochmals unterteilt sind. Als erstes wird kurz der Grundprozess der Fertigungstechnologien des Additive Manufacturing beschrieben. Es wird dabei immer die richtige Form geschmolzen und wieder abgekühlt. Durch diesen Prozess härtet das Material aus. Man wiederholt diesen Vorgang Schicht für Schicht bishin zum fertigen Produkt.

Pulverbettschmelzen: Hier wird ein Laser über einen gelenkten Spiegel auf das Pulver aus demgeforderten Material gelenkt. Man ist durch dieses Verfahren an keinespeziellen Werkstoffe gebunden und es ist möglich feine Strukturen zuerzeugen.

Pulverauftragsschweißen: Der Laser wird mit einem Pulverstrahl direkt geleitet, dadurch ergibt sich eine hohe Aufbaugeschwindigkeit des Produktes.

Materialextrusion: Bei dieser Art der Fertigung wird ein Materialstrang über eine erhitze Düse auf die Arbeitsplatte gebracht. Das bietet die Möglichkeit große, massive Produkte herzustellen.

Material Jetting: Die Materialzuführung, sowie die Verklebung, erfolgt durchviele feine Druckknopfdüsen. Dies ermöglicht den Einsatzvon unterschiedlichen Materialien.

Welches Fertigungsverfahren letztendlich verwendet wird, wird durch das benötigte Materialund die erforderliche Genauigkeit des Endproduktes entschieden.

AM-Programme

AM stellt völlig neue Anforderungen an Design, Simulation und die daraus abzuleitenden Maschinendaten dar. Zur Unterstützung des AM werden drei verschiedene Programme verwendet. CAD Programm (Computer aided Design): Damit können Produkte konstruiert werden. Hierbei sind neue Konditionen in Konstruktionstools zu implementieren. CAE Programm (Computer aided engineering):Damit werden im Allgemeinen rechnergestützte Entwicklungen vollzogen. CAM Programm (Computer aided manufacturing):Dieses wird für die Unterstützung der Fertigung des 3D-Drucks für Produkte mit komplexen Daten verwendet. Das Standard Datenformat ist aktuell STL. Es stellt geometrische Informationen der Modellebereit für die Fertigung. Allerdings ist genanntes Datenformat den Anforderungen nicht mehrgewachsen. Es existiert bereits ein neuer Standard Datensatz, namens 3MF (3D ManufacturingFormat). Aber auch dieser beinhaltet nicht alle benötigten Daten für die industrielle Produktion.Das Additive Manufacturing Portfolio besteht aus: PLM (Product Lifecycle Management) Software: Sie enthält unter anderem die Produktions- und Produktplanung, das Design, Simulationenund Tests und ist produktgetrieben gesteuert. Integrated Automation (Integrierte Automatisierung): Sie besteht beispielsweise aus Integrated Engineering, auf Deutsch die integrierte Technik,und aus Industrial Safety and Security, womit der Arbeitsschutz gemeint ist. Dieser Teil des Portfolios ist prozessgetrieben. MOM (Manufacturing Operations Management Software) Software: Sie enthält die Planung und das Qualitätsmanagement und dient der nahtlosen Integration von PLM und Integrated Automation in das benötigte Portfolio der additiven Fertigung.