Dieses Verfahren dient zur generativen Fertigung von physischen Prototypen, ohne dafür ein Werkzeug oder eine Form zu benötigen. Das Urmodell wird mittels punkt- oder schichtförmigen Auftragens erzeugt.
Ablauf:
Dabei wird am Computer ein CAD 3D-Modell angefertigt und anschließend in ein Programm konvertiert, welches es in mehrere Schichten umrechnet. Das nun erhaltene Modell wird mit einem generativen Verfahren hergestellt. Das erhaltene Teil nennt man Urmodell.
Anwendungen:
Der Einsatz als Werkzeug
Der Einsatz als Fertigteil
Stereolithographie (SL)
Ist ein technisches Prinzip des Rapid Prototyping oder des Rapid-Manufacturing, bei dem ein Werkstück durch frei im Raum materialisierende (Raster-)Punkte schichtenweise aufgebaut wird. Die Fertigung eines Teils oder mehrerer Teile gleichzeitig erfolgt üblicherweise vollautomatisch aus am Computer erstellten CAD-Daten.Dieses Verfahren beruht auf der Einwirkung von Laser auf flüssiges Photopolymer.
Es wird verwendet um Prototypen mit hoher Maß- und Formhaltigkeit, dünnen Wanddicken und komplexen geometrischen Formen zu fertigen. Der Nachteil dieses Verfahrens ist die leicht stufige oder schuppige Oberfläche bei zu hoher Schichtdicke, die aber der Nacharbeitung mühelos entfernt werden kann.
Ablauf:
Die 2D-Teilkontur wird mit einem UV-Laserstrahl belichtet. Durch diese Einwirkung härtet das Material aus und es bildet sich die Kontur. Dieser Vorgang wird öfters wiederholt und es entsteht eine vollständige Geometrie.
ïƒ Nachhärtung, Entgratung
Anwendung:
Designüberprüfung
Kollisionsprüfung
Einfache Funktionstests
Rapid Micro Product Developing (RMPD)
Dieses Verfahren ist dem SL-Verfahren ebenfalls sehr ähnlich. Der einzige Unterschied ist die begrenzte Größe der fertigbaren Bauteile, welche bei ca. 25x25 mm liegt.
Dieses Verfahren ist dem SL-Verfahren sehr ähnlich. Es wird wieder eine photopolymere Flüssigkeit belichtet (durch UV-Lampe). Der Unterschied ist das der Querschnitt des Modells, mit einem elektrostatischen Verfahren generiert wird.
Fused Deposition Modeling (FDM)
Dieses Verfahren funktioniert mit einem Heizkopf, in dem Fall ein Extruder, in dem der Kunststoff aufgeschmolzen wird und anschließend in Schichten zu einer gesamten Fläche aufgetragen wird. In manchen Fällen müssen zusätzlich noch Stützgeometrien ausgefertigt werden (z.B.: Überhänge).
Diese werden anschließend nach dem Prozess weggebrochen oder mit Hilfe von einem wasserlöslichen Kunststoff abgetrennt. Teile mit Wanddicken ab etwa 0,5 mm sind fertigbar.
Anwendung:
Urmodell für den Feinguss
Arburg Kunstsoff-Freiformen (AKF)
Das Verfahren ist anders zu den bislang angeführten Modellen, da dabei AKF Standardgranulate wie beim Spritzgießen aufgeschmolzen werden und das Bauteil schichtweise aus kleinen Tropfen geformt wird.
Mulit Jet Modeling (MJM)
MJM arbeitet mit Hilfe von mehreren einzelnen Düsen, die durch ein elektrisches Signal aktiviert werden. Diese tragen dann geschmolzenes thermoplastisches Material auf. Danach wird mittels UV-Licht ausgehärtet.
Laminated Object Manufacturing (LOM)
In der LOM-Anlage wird ständig eine neue Schicht (Folie oder Papier) aufgetragen und mittels Laser „ausgeschnitten“. Jede einzelne Schicht wird mit einer Walze bei ca. 320°C auf laminiert.
Es ist im Vergleich der anderen Verfahren kostengünstig, aber deswegen in der Geometrie begrenzt, da keine Hinterschnitte möglich sind.
Paper Laminated Technology (PLT)
Bei diesem Verfahren werden einzelne Bauteilschichten mit einem Laser ausgedruckt. Die nun erhaltenen Blätter werden schichtweise miteinander verklebt. Nach jeder Papierlage wird die Teilkontur ausgeschnitten.
Three Dimensional Printing, Color Jet Printing (CJP)
Ist eine additive Fertigungstechnologie, welche aus 2 Hauptkomponenten besteht:
Kermaterial und
Bindemittel.
Lasersintern (LS)
Pulver wird mit einem CO2-Laser erhitzt um die Randschichten der Körner zu verschmelzen. Schichtweise wird das Pulver auf die Oberfläche aufgetragen. Ein mögliches Pulver könnte Kunststoff, aber auch Metall sein.
Selektives Laserschmelzen (SLM)
Beim selektiven Laserschmelzen wird der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform in einer dünnen Schicht auf einer Grundplatte aufgebracht. Der pulverförmige Werkstoff wird mittels Laserstrahlung lokal vollständig umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht.[2] Anschließend wird die Grundplatte um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen.
Digital Light Processing (DLP)
Dieses Verfahren funktioniert ziemlich ähnlich dem SL-Verfahren mit dem entscheidenden Unterschied, dass hierbei zum Aushärten kein Laser verwendet wird, sondern ein Bild auf das Material projiziert wird und genau an den vorgegebenen Stellen ausgehärtet wird.
Hierbei werden Stützgeometrien verwendet um eine Vielfallt an Geometrien erhalten zu können.
Aerosolprinting (MMMD oder M3D)
MMMD ist ein 2D Druckverfahren. Hierbei können zB. Leiterplatten entwickelt werden ohne die laufende Produktion zu stören.
Contour Crafting (CC)
Ist ein Bauverfahren (computergestützt) zur Errichtung von Gebäuden. Das Haus wird am Computer entworfen und die Daten anschließend an den "Drucker" weitergeleitet. Der "Drucker" ist ein automatischer Portalroboter, der größer als das Gebäude ist.
Dieses Verfahren ist allerdings noch sehr kostspielig und deshalb nicht oft in Verwendung.
Rapid Tooling
Es gibt mehrere Daten von Rapid Tooling:
Stereolithographie:
Metallfütterung einer Schale aus Photpolymeren
Einsatz kann 120-mal verwendet werden
Lasersintern:
es wird mit einem Laser schmelzgesintert
Indirektes LS
Direktes LS
Selektives Laserschmelzen
Keltool-Verfahren
Der 3D Keltool Prozess wandelt SLA Modelle in Stahlmodelle um. Diese können sowohl Positiv- als auch Negativteile sein. Das Urmodell bildet das SLA Modell. Von diesem wird ein Silikonmodell erzeugt, in welches dann die Masse – ein Metallpulver-Gemisch – gefüllt wird.
Sobald dieses fest geworden ist, kann es aus der Form genommen werden. Anschließend muss das Teil noch im Brennofen gehärtet werden.
Metallspritzen hat den Vorteil, dass beliebig große Werkstücke beschichtet werden können und zudem ist der Verzug aufgrund der geringen Erwärmung der Werkstückoberfläche nicht sonderlich groß.
Feinguss
Feinguss ist ein Verfahren zur Herstellung von Gussteilen (Formguss). Unter Feinguss versteht man die Herstellung von kleinen Gussteilen nach dem Wachsausschmelzverfahren.Die Gussstücke zeichnen sich durch Detailstärke, Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität aus.
Oftmals kann eine spanende Bearbeitung eingespart werden. Das Modell wird dabei aus speziell geeigneten Wachsen oder ähnlichen Thermoplasten hergestellt. Feingießen ist nur bei größerer Stückzahl ab etwa 4000 Stück wirklich rentabel. Zudem zeichnen sich die gefertigten Teile durch Detailstärke, Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität aus.
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