Die innovative Produktionstechnik namens 3D-Drucken, wissenschaftlich als generative Fertigungsverfahren bezeichnet, zählt zweifelsohne zu den wichtigsten Zukunftstechnologien. Der Studiengang Energieökologie (EOE) der Reinhold-Würth-Hochschule Künzelsau will sich der zahlreichen Vorteile dieses Verfahrens, wie etwa der erhöhten konstruktiven Freiheit der herstellbaren Geometrien, bedienen, um kunststoffbasierte, funktionelle Prototypen für kleine Komponenten, die bei der Mikroenergiegewinnung eine Rolle spielen, herzustellen. Der Fachbereich Mikrosystemtechnik hat sich daher dazu entschlossen, einen hochauflösenden 3D-Drucker für Forschungs- und Entwicklungszwecke zu erwerben.
Ziel dieser Bachelor Thesis ist es, einen Überblick über das Thema 3D-Drucken zu erstellen und auf diesem Wissen aufbauend ein 3D-Druck-System auszuwählen, welches den besonderen Anforderungen des Studiengangs EOE am besten entspricht. Dazu sollen in dieser Arbeit der allgemeine Ablauf der Herstellung eines Prototypens mittels 3D-Druck erklärt, die wichtigsten generativen Fertigungsverfahren und deren Hersteller gegenübergestellt sowie anhand dessen die für den Studiengang infrage kommenden Anlagen eingegrenzt werden. Im Anschluss daran sollen in CAD konstruierte Test-Bauteile beschrieben werden, welche auf diesen Anlagen bei einem 3D-Druck-Dienstleister hergestellt und in den EOE-Laboren auf ihre Detailgenauigkeit hin untersucht werden, sodass am Ende dieser Arbeit ein oder mehrere 3D-Drucker feststehen, welche dem Fachbereich Mikrosystemtechnik empfohlen werden können.
Der Ablauf dieser Untersuchung kann als Modell für ähnliche Auswahlentscheidungen hinsichtlich der Beschaffung einer generativen Fertigungsanlage dienen.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung
- Abkürzungsverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Einleitung
- Ziel der Arbeit
- Gang der Untersuchung
- Begriffsabgrenzung
- Vorstellung des Labors Energieökologie
- Eigenschaften der generativen Fertigungsverfahren
- Komplexität der Geometrien
- Komplexität der Bauelemente
- Werkzeuge
- Baugeschwindigkeit
- Genauigkeit
- Programmierung
- Individualisierungen
- Folgerungen
- Ablauf des generativen Fertigungsprozesses
- 3D-Daten-Aufbereitung
- 3D-CAD-Modellerstellung
- Herkunft der 3D-Daten
- Konstruktionsrichtlinien für die 3D-Modellierung
- STL-Datei-Erstellung
- Generative Fertigung
- Datenübertragung und Rüsten der Maschine
- Slicing der STL-Datei
- Reparatur des CAD-Modells
- Bauprozessvorbereitung
- Positionierung, Orientierung und Skalierung im Bauraum
- Verwendeter Werkstoff und Farbe des Bauteils
- Erstellung von Stützstrukturen
- Schichthöhe
- Fülldichte
- Protokollierung von Prozessdaten
- Datenübertragung an die Maschine
- Rüsten der Maschine
- Bauprozess überwachen
- Fertigung der Bauteile
- Maschine abrüsten und Bauteil von Bauplattform entfernen
- Nachbearbeitung
- Wichtigste generative Fertigungsverfahren
- Fused Layer Modeling (Fused Deposition Modeling)
- Prozessbeschreibung
- Vorteile
- Nachteile
- 3D Printing (Pulver-Binder-Verfahren)
- Prozessbeschreibung
- Vorteile
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit hat zum Ziel, einen Überblick über generative Fertigungsverfahren im Kontext des 3D-Drucks zu geben und auf dieser Basis ein geeignetes 3D-Drucksystem für den Studiengang Energieökologie (EOE) an der Reinhold-Würth-Hochschule Künzelsau auszuwählen. Die Arbeit untersucht verschiedene Verfahren, bewertet deren Eignung für die Herstellung von kunststoffbasierten Prototypen für die Mikroenergiegewinnung und beschreibt den gesamten Prozess von der CAD-Modellierung bis zur Nachbearbeitung.
- Vergleich verschiedener generativer Fertigungsverfahren
- Anforderungsprofil für ein 3D-Drucksystem im Kontext des Studiengangs EOE
- Analyse des Herstellungsprozesses von Prototypen mittels 3D-Druck
- Bewertung der Genauigkeit und Detailtreue der produzierten Prototypen
- Empfehlung eines oder mehrerer geeigneter 3D-Drucksysteme
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Die Einleitung führt in das Thema generative Fertigungsverfahren und 3D-Druck ein und beschreibt die Zielsetzung der Arbeit. Sie erläutert den Bedarf an einem hochauflösenden 3D-Drucker im Studiengang Energieökologie und skizziert den methodischen Ablauf der Untersuchung. Der Fokus liegt auf der Auswahl eines geeigneten Systems zur Herstellung von kunststoffbasierten Prototypen für die Mikroenergiegewinnung.
Begriffsabgrenzung: Dieses Kapitel klärt wichtige Begriffe und Abgrenzungen im Kontext von generativen Fertigungsverfahren. Es schafft ein gemeinsames Verständnis der verwendeten Terminologie und legt den Grundstein für die nachfolgenden Analysen. Die Abgrenzung verschiedener Verfahren und Technologien wird detailliert betrachtet, um spätere Vergleiche zu ermöglichen.
Eigenschaften der generativen Fertigungsverfahren: Dieses Kapitel analysiert verschiedene Eigenschaften generativer Fertigungsverfahren, wie Komplexität der Geometrien und Bauelemente, benötigte Werkzeuge, Baugeschwindigkeit, Genauigkeit, Programmierung, Individualisierungsmöglichkeiten und zieht daraus Schlussfolgerungen für die Auswahl eines geeigneten Verfahrens. Die jeweilige Bedeutung dieser Eigenschaften für den Kontext der Prototypenherstellung wird ausführlich diskutiert.
Ablauf des generativen Fertigungsprozesses: Dieses Kapitel beschreibt detailliert den gesamten Ablauf der Prototypenherstellung mittels 3D-Druck, beginnend bei der 3D-Datenaufbereitung (CAD-Modellierung, STL-Datei-Erstellung) über die generative Fertigung (Datenübertragung, Slicing, Bauprozessvorbereitung, Fertigung, Nachbearbeitung) bis hin zum fertigen Bauteil. Es analysiert die einzelnen Prozessschritte und deren Einfluss auf das Endergebnis.
Wichtigste generative Fertigungsverfahren: Dieses Kapitel vergleicht die wichtigsten generativen Fertigungsverfahren, insbesondere Fused Deposition Modeling (FDM) und das Pulver-Binder-Verfahren. Für jedes Verfahren werden die Prozessbeschreibung, Vorteile und Nachteile im Detail erläutert und hinsichtlich der Anforderungen des EOE-Studiengangs bewertet. Die jeweilige Eignung für die angestrebte Prototypenherstellung wird ausführlich diskutiert.
Schlüsselwörter
Generative Fertigungsverfahren, 3D-Druck, Additive Fertigung, Rapid Prototyping, Fused Deposition Modeling (FDM), Pulver-Binder-Verfahren, Prototypenherstellung, Kunststoff, Mikroenergiegewinnung, CAD-Modellierung, STL-Datei, Genauigkeit, Detailtreue, Auswahlkriterien, Wirtschaftsingenieurwesen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Bachelorarbeit: Generative Fertigungsverfahren im Kontext des 3D-Drucks
Was ist das Thema der Bachelorarbeit?
Die Bachelorarbeit befasst sich mit generativen Fertigungsverfahren, insbesondere 3D-Druck, und der Auswahl eines geeigneten 3D-Drucksystems für den Studiengang Energieökologie (EOE) an der Reinhold-Würth-Hochschule Künzelsau. Der Fokus liegt auf der Herstellung von kunststoffbasierten Prototypen für die Mikroenergiegewinnung.
Welche Ziele verfolgt die Arbeit?
Die Arbeit hat zum Ziel, einen Überblick über generative Fertigungsverfahren zu geben, ein geeignetes 3D-Drucksystem für den EOE-Studiengang auszuwählen, verschiedene Verfahren zu vergleichen und deren Eignung für die Prototypenherstellung zu bewerten. Der gesamte Prozess von der CAD-Modellierung bis zur Nachbearbeitung wird analysiert.
Welche Verfahren werden verglichen?
Die Arbeit vergleicht verschiedene generative Fertigungsverfahren, wobei Fused Deposition Modeling (FDM) und das Pulver-Binder-Verfahren im Detail betrachtet werden. Die jeweiligen Prozessbeschreibungen, Vor- und Nachteile werden hinsichtlich der Anforderungen des EOE-Studiengangs bewertet.
Welche Aspekte des 3D-Druckprozesses werden behandelt?
Der gesamte Prozess der Prototypenherstellung mittels 3D-Druck wird detailliert beschrieben, von der 3D-Datenaufbereitung (CAD-Modellierung, STL-Datei-Erstellung) über die generative Fertigung (Datenübertragung, Slicing, Bauprozessvorbereitung, Fertigung) bis zur Nachbearbeitung. Der Einfluss einzelner Prozessschritte auf das Endergebnis wird analysiert.
Welche Eigenschaften generativer Fertigungsverfahren werden analysiert?
Die Arbeit analysiert Eigenschaften wie Komplexität der Geometrien und Bauelemente, benötigte Werkzeuge, Baugeschwindigkeit, Genauigkeit, Programmierung und Individualisierungsmöglichkeiten. Die Bedeutung dieser Eigenschaften für die Prototypenherstellung wird ausführlich diskutiert.
Welche Kriterien werden für die Auswahl eines 3D-Drucksystems verwendet?
Die Auswahlkriterien basieren auf einem Anforderungsprofil für ein 3D-Drucksystem im Kontext des Studiengangs EOE. Die Genauigkeit und Detailtreue der produzierten Prototypen spielen eine wichtige Rolle.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Generative Fertigungsverfahren, 3D-Druck, Additive Fertigung, Rapid Prototyping, Fused Deposition Modeling (FDM), Pulver-Binder-Verfahren, Prototypenherstellung, Kunststoff, Mikroenergiegewinnung, CAD-Modellierung, STL-Datei, Genauigkeit, Detailtreue, Auswahlkriterien, Wirtschaftsingenieurwesen.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit ist in Kapitel unterteilt, die eine Zusammenfassung, ein Abkürzungsverzeichnis, ein Abbildungsverzeichnis, ein Tabellenverzeichnis, eine Einleitung mit Zielsetzung und Vorgehensweise, eine Begriffsabgrenzung, die Beschreibung der Eigenschaften generativer Fertigungsverfahren, den Ablauf des Fertigungsprozesses, einen Vergleich wichtiger Verfahren und eine Schlussfolgerung enthalten.
- Arbeit zitieren
- Robert Komorowsky (Autor:in), 2014, Vergleich generativer Fertigungsverfahren zur Auswahl eines 3D-Druck- Systems für die Herstellung von kunststoffbasierten Prototypen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/276371
