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Rapid Technologien


links: EOS Formiga P110; Rechts oben: FLM Drucker (Quelle Fa. Conrad); Rechts unten: Projet 1200 (Quelle 3D-Systems)

 

Die Vorlesung Rapid Technologien beinhaltet zunächst einen Überblick über die generativen Fertigungsverfahren zur Herstellung von Produktmodellen, Werkzeugen und Fertigteilen. Anschließend werden die einzelnen generativen Fertigungsverfahren, deren Anwendungsmöglichkeiten (Maschinenbau, Klima-, Strömungs-, Fahrzeugtechnik, Luft-, Raumfahrttechnik, Medizin, Biologie etc.) vorgestellt.

Die Übungen und Praktika im Labor Rapid Prototyping tragen wesentlich dazu bei, das in den Lehrveranstaltungen erworbene Wissen der Studenten zu festigen und in der praktischen Anwendung zu vertiefen. Sie befähigen zudem die Studierenden Konstruktionsaufgaben von der Idee bis zum fertigen Prototyp zu bearbeiten.

Zu diesem Zweck wurden im Labor Arbeitsbedingungen geschaffen, um Praktika und Untersuchungen durchführen zu können.Das Labor bietet vielfältige Möglichkeiten, wie einen PC-Arbeitsplatz zur Datenvorbereitung mittels "Magics" und mehrere Anlagen der generativen Fertigung. Dazu gehören 2 FLM Drucker (Fa. Conrad), eine Lasersinteranlage Formiga P110 (Fa. EOS) und ein SLA 3D Drucker Projet 1200 (Fa. 3D Systems).

Verfahren


Kunststoff Lasersintern

Das Ausgangsmaterial liegt in einer feinen Pulverschicht im Bauraum der Sinteranlage vor. Die Oberfläche des Pulverbettes bildet die Baufläche, in der mittels eines Laserscanners die aktuelle Schicht hergestellt wird. Dazu fährt der Laser die Kontur ab, schmilzt das Pulver an, welches sich dadurch innerhalb der Schicht und mit der darunterliegenden Schicht verbindet. Der Bauraum ist beheizt, um Verzüge zu minimieren und wird zur Vermeidung von Oxidationsvorgängen vollständig mit Schutzgas gefüllt. Der Boden des Bauraums ist als verfahrbarer Tisch ausgebildet, der sich nach jedem Prozessschritt absenkt, damit eine neue Schicht aufgetragen werden kann. Es sind alle Materialien verwendbar, die sich thermoplastisch verhalten. Diese schmelzen bei Wärmezufuhr und verfestigen bei Abkühlung. Ideal sind Kunststoffpulver, da diese einen niedrigen Schmelzpunkt haben, was günstig für das Versintern ist.


Fused Layer Modelling (FLM)

Der Prozess arbeitet mit thermoplastischem Filamenten mit Durchmessern von meist 1,75 oder 3 mm, die in geheizten Düsen aufgeschmolzen und als Strang aufgetragen werden. Das aufgebrachte Volumen erstarrt durch Wärmeleitung in das Bauteil. Materialzufuhr und Materialauftrag erfolgen in einer Düse mit relativ großem Materialquerschnitt. Die Detailgenauigkeit ist folglich einschränkt.

Materialien: u.a. ABS, Polyamid, WPC (Wood Plastic Components) und PLA (Polylactide)


Stereolithographie

Charakteristisch für die Stereolithographie ist der der Einsatz von flüssigen Kunststoffen, sogenannten Photopolymerharzen, die unter dem Einsatz von UV-Licht polymerisieren. Hierfür belichtet ein UV-Laser oder eine UV-Lampe den Kunststoff Schicht für Schicht. Die verwendeten Harze härten an den belichteten Stellen durch die Strahlungsenergie des Lasers im Rahmen der Polymerisation aus, sodass die entsprechenden Werkstücke schichtweise Gestalt annehmen. Dies geschieht in einem Bad des Polymerharzes. Nach jedem Schritt wird das Werkstück etwas abgesenkt und der flüssige Kunststoff an der Oberfläche durch einen Wischer gleichmäßig verteilt.

Anwendungen


Umsetzung von dreidimensionalen Grafikdateien in reelle dreidimensionale Modelle. Dies ermöglicht die individuelle Anpassung von Abdeckungen oder Steckverbindungen, ebenso wie das Kopieren von existierenden Gebäuden.

Kameragehäuse; Herstellungsverfahren: Lasersintern, Material: PA12

Clipverschluss (Belegarbeit); Herstellungsverfahren: Lasersintern, Material: PA12

Werkstück HTW-Modellfabrik; Herstellungsverfahren: Lasersintern, Material: PA12

Bauteil für ein mikrofluidisches System (Fraunhofer IWS); Herstellungsverfahren: Stereolithografie, Material: VisiJet FTX Green

Aktualisiert: 11.09.2018  |  Autor: T. Himmer