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.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung
Abkürzungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Einleitung
- Ziel der Arbeit
- Vorstellung des Labors Energieökologie
- Begriffsabgrenzung
- Gang der Untersuchung
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
  - Nachteile
- Stereolithographie (SLA)
  - Prozessbeschreibung
  - Vorteile
  - Nachteile
- Selektives Lasersintern (SLS)
  - Prozessbeschreibung
  - Vorteile
  - Nachteile
- Direktes Metall-Lasersintern (DMLS)
  - Prozessbeschreibung
  - Vorteile
  - Nachteile
- Laminiertes Objekt-Manufacturing (LOM)
  - Prozessbeschreibung
  - Vorteile
  - Nachteile
- Fused Deposition Modeling (FDM)
  - Prozessbeschreibung
  - Vorteile
  - Nachteile
- Inkjet-3D-Druck
  - Prozessbeschreibung
  - Vorteile
  - Nachteile
- 3D-Druck mit Elektronenstrahlschmelzen (EBM)
  - Prozessbeschreibung
  - Vorteile
  - Nachteile
Vergleich der generativen Fertigungsverfahren
- Vergleichstabelle
- Bewertung der Verfahren
Auswahl eines 3D-Druck-Systems
- Anforderungen an das 3D-Druck-System
- Auswahlkriterien
- Bewertung der 3D-Druck-Systeme
- Empfehlung
Test-Bauteile
- Beschreibung der Test-Bauteile
- Herstellung der Test-Bauteile
- Untersuchung der Test-Bauteile
Fazit
Literaturverzeichnis

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Bachelor Thesis befasst sich mit der Auswahl eines 3D-Druck-Systems für den Studiengang Energieökologie (EOE) an der Reinhold-Würth-Hochschule Künzelsau. Ziel ist es, einen Überblick über die generativen Fertigungsverfahren zu geben und anhand dieser ein System zu identifizieren, das den spezifischen Anforderungen des Studiengangs am besten entspricht.

Generative Fertigungsverfahren: Überblick und Vergleich
Anforderungen an ein 3D-Druck-System für den Studiengang EOE
Auswahlkriterien und Bewertung von 3D-Druck-Systemen
Test-Bauteile: Herstellung und Untersuchung
Empfehlung eines 3D-Druck-Systems für den Fachbereich Mikrosystemtechnik

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung führt in das Thema 3D-Drucken ein und erläutert die Zielsetzung der Arbeit. Sie stellt den Studiengang Energieökologie und dessen Labor vor sowie die Begriffsabgrenzung von 3D-Drucken. Der Gang der Untersuchung wird ebenfalls dargelegt.

Kapitel 2 befasst sich mit den Eigenschaften der generativen Fertigungsverfahren. Es werden die Komplexität der Geometrien und Bauelemente, die Werkzeuge, die Baugeschwindigkeit, die Genauigkeit, die Programmierung, die Individualisierungen und die Folgerungen aus diesen Eigenschaften diskutiert.

Kapitel 3 beschreibt den Ablauf des generativen Fertigungsprozesses. Es werden die 3D-Daten-Aufbereitung, die generative Fertigung und die Nachbearbeitung detailliert erläutert.

Kapitel 4 stellt die wichtigsten generativen Fertigungsverfahren vor. Für jedes Verfahren wird die Prozessbeschreibung, die Vorteile und die Nachteile erläutert.

Kapitel 5 vergleicht die generativen Fertigungsverfahren anhand einer Tabelle und bewertet die Verfahren hinsichtlich ihrer Eignung für den Studiengang EOE.

Kapitel 6 befasst sich mit der Auswahl eines 3D-Druck-Systems. Es werden die Anforderungen an das System, die Auswahlkriterien und die Bewertung der Systeme erläutert. Am Ende des Kapitels wird eine Empfehlung für ein 3D-Druck-System abgegeben.

Kapitel 7 beschreibt die Test-Bauteile, die für die Untersuchung der Genauigkeit der 3D-Druck-Systeme verwendet werden. Es werden die Beschreibung der Bauteile, die Herstellung und die Untersuchung erläutert.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen 3D-Druck, generative Fertigungsverfahren, Prototypenbau, Kunststoff, Mikrosystemtechnik, Energieökologie, Auswahlkriterien, Test-Bauteile, Genauigkeit, Verfahrenvergleich, Empfehlung.

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Details

Titel: Vergleich generativer Fertigungsverfahren zur Auswahl eines 3D-Druck- Systems für die Herstellung von kunststoffbasierten Prototypen
Hochschule: Hochschule Heilbronn; Künzelsau
Note: 1,3
Autor: Robert Komorowsky (Autor:in)
Erscheinungsjahr: 2014
Seiten: 112
Katalognummer: V276371
ISBN (eBook): 9783656692546
ISBN (Buch): 9783656692621
Sprache: Deutsch
Schlagworte: 3D-Drucken generative Fertigungsverfahren 3D-Drucker generative Fertigung additive manufacturing 3D Printing Selektives Lasersintern Multi Jet Modeling Rapid Prototyping additive Fertigungsverfahren additive Fertigung

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

Vergleich generativer Fertigungsverfahren zur Auswahl eines 3D-Druck- Systems für die Herstellung von kunststoffbasierten Prototypen