Grundlagen der additiven Fertigung at Universität Bochum

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Beschreiben Sie das "Geometriemodell" (nach VDI 3404) und nennen Sie dessen Anwendung.

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Beschreiben Sie das "Funktionsprototyp" (nach VDI 3404) und nennen Sie dessen Anwendung.

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Ordnen Sie den Werkstoffen die jeweiligen Verfahren zu: Kunststoff, Formsand, Metall, Papier und Keramik

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Wie unterscheiden sich Modelle und Prototypen voneinander? In welchen Stadien der Produktentwicklung werden diese eingesetzt?

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Was versteht man unter den additiven Fertigungsverfahren? Nennen Sie 4 mögliche Ausgangsmaterialien!

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Nennen Sie 5 Kennzeichen der additiven Fertigungsverfahren.

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Wie ist das Simultaneous Engineering definiert? Nennen Sie 4 typische Merkmale!

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Wie unterscheiden sich Modelle und Prototypen voneinander? In welchen Stadien der Produktentwicklung werden diese eingesetzt?

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Nennen Sie jeweils 3 Vorteile durch den Einsatz von Modellen.

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Nennen Sie 3 Nachteile durch den Einsatz von Modellen.

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Beschreiben Sie das "Konzeptmodell" (nach VDI 3404) und nennen Sie dessen Anwendung.

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Beschreiben Sie den "technischen Prototyp" (nach VDI 3404) und nennen Sie dessen Anwendung.

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Grundlagen der additiven Fertigung

Beschreiben Sie das "Geometriemodell" (nach VDI 3404) und nennen Sie dessen Anwendung.
– Additiv gefertigte Bauteile, bei denen die Beurteilung von Maß, Form und Lage von Bedeutung ist
– Materialeigenschaften sind sekundär
– Anwendung: Überprüfen der Geometrie (z.B.: Einbauuntersuchung)

Grundlagen der additiven Fertigung

Beschreiben Sie das "Funktionsprototyp" (nach VDI 3404) und nennen Sie dessen Anwendung.
– Additiv gefertigte Bauteile, die bereits definierte Produktinformationen des späteren Serienteiles erfüllen
– Überprüfung einiger oder aller Funktionalitäten ist möglich
– Form und Gestalt können vom späteren Produkt abweichen
– Anwendung: Überprüfen von (Teil-) Funktionen

Grundlagen der additiven Fertigung

Ordnen Sie den Werkstoffen die jeweiligen Verfahren zu: Kunststoff, Formsand, Metall, Papier und Keramik
– Kunstoff –> 3D-Druck, Laser sintern, Fused Layer Modelling, Sterolitographie, Thermotransfersintern, Multi/Poly Jet Modeling, Layer Laminated, Manufacturing
– Formsand –> 3D-Druck, Laser Sintern
– Metall –> 3D-Druck, Laser Sintern, Layer Laminated, Manufacturing, Laserstahlschmelten, Elektronenstahlschmelzen
– Papier –> Layer Laminated Manufacturing
– Keramik –> 3D-Druck, Laser Sintern, Stereolitographie, Layer Laminated Manufacturing

Grundlagen der additiven Fertigung

Wie unterscheiden sich Modelle und Prototypen voneinander? In welchen Stadien der Produktentwicklung werden diese eingesetzt?
– Modell kein hoher Detaillierungsgrad wie Prototyp
– Prototyp stimmt weitestgehend mit Endprodukt überein
– Modell kann auch in einem andern Maßstab gefertigt werden
– Prozess: Idee –> Planung (Modelerstellung) –> Ergonomiemodell –> Design Modell –> Funktionsmodell (Design, Konzeption und Entwurf (Ergonomiemodell)
– Modellarten: Proportionsmodell –> Ergonomiemodell –> Design Modell –> Funktionsmodell (Design, Konstruktion, Berechnungen)
– Parallel zu den Berechnungen wird der erste Prototyp entwickelt, danach Vorserienbautei und anschließend Musterbauteil

Grundlagen der additiven Fertigung

Was versteht man unter den additiven Fertigungsverfahren? Nennen Sie 4 mögliche Ausgangsmaterialien!
– Definition VDI 3405: “Fertigungsverfahren, bei dem das Werkstück element- oder schichtweise aufgebaut wird”
– Die additiven Fertigungsverfahren unterscheiden sich von den konventionellen spanenden Verfahren dadurch, dass sie ein Werkstück durch das schichtweise Aufeinander fügen von Werkstoff aufbauen, also generieren.
– Als Ausgangsmaterial sind heute Kunststoff-, Starke- und Metallpulver, flüssige Harze, kunststoffbeschichtete Folien und Kunststoffdraht im Einsatz

Grundlagen der additiven Fertigung

Nennen Sie 5 Kennzeichen der additiven Fertigungsverfahren.
– Generierung der Schichtgeometrie erfolgt direkt aus den 3D-CAD Daten
– Es ist kein Einsatz von Produktspezifischen Werkzeugen notwendig
– Die Erzeugung der mechanisch-technologischen Eigenschaften geschieht während des Bauprozesses
– Die Datensätze können grundsätzlich in jeder beliebigen Orientierung gebaut werden (Entfall der Spannproblematik)
– Alle heute auf dem Markt befindlichen Maschinen können mit dem gleichen (STL)-Datensatz angesteuert werden

Grundlagen der additiven Fertigung

Wie ist das Simultaneous Engineering definiert? Nennen Sie 4 typische Merkmale!
– Methode der Arbeitsorganisation, bei der von Beginn der Produktentstehung alle betroffenen Bereiche an parallel in sich überlappenden Tätigkeiten zusammenarbeiten und auf diese Weise rechtzeitig ihr spezifisches Wissen einbringen
1. Interdisziplinäre Teams unter Leitung von Projektmanagern
2. Arbeiten in Projektorganisationen anstelle arbeitsteiliger Zergliederung der Aufgaben
3. Frühe und vollständige Mitarbeit der wichtigen Zulieferer
4. Zum Teil Einbeziehung des Kunden oder eines ausgewählten repräsentativen Kundenstammes

Grundlagen der additiven Fertigung

Wie unterscheiden sich Modelle und Prototypen voneinander? In welchen Stadien der Produktentwicklung werden diese eingesetzt?
– Modell kein hoher Detaillierungsrad wie Prototyp
– Portotyp stimmt weitestgehend mit Endprodukt überein
– Modell kann auch in einem anderen Maßstab gefertigt werden
– Prozess: Idee –> Planung (Modellerstellung) –> Konzeption und Entwurf (Ergonomiemodell)
– Modellarten: Propoertionsmodell –> Ergonomiemodell –> Design Modell –> Funktionsmodell (Design, Konstruktion, Berechnungen)
– Parallel zu den Berechnungen wird der erste Prototyp entwickelt, danach Vorserienbauteil und anschließende Musterbauteil

Grundlagen der additiven Fertigung

Nennen Sie jeweils 3 Vorteile durch den Einsatz von Modellen.
Vorteile:
– Verringerung der Komplexität –> Gezielte Untersuchung/ Isolierung einzelner Parameter
– Leichtes “Durchspielen” von Alternativen möglich –> Höhere Anzahl der betrachteten und gegeneinander getestet Alternativen möglich, schnellere Umsetzung von Ideen, erleichterte Kommunikation
– Frühzeitige Kommunikation möglich –> Früh Ansatzpunkte für Änderungen/ Verbesserungen ausmachen (Zu dem Zeitpunkt sind Änderungen leichter und kostengünstiger durchzuführen)
– Unterstützung des Simutaneous Engineering –> Zeit und Kostenersparnis; verbesserte Kommunikation
– Verringerung der Anzahl benötigter physikalischer Prototypen –> Kostenersparnis

Grundlagen der additiven Fertigung

Nennen Sie 3 Nachteile durch den Einsatz von Modellen.
– Häufig ist nur die Betrachtung des statischen Falles möglich –> Dynamische Effekte bleiben unberücksichtigt
– Gegenseitige Beeinflussung verschiedener Parameter ist häufig unbekannt –> Kann zu ungenauen Annahmen oder der Entfernung von der Realität führen
– Genaue Kenntnis der Randbedingungen erforderlich –> Fehlerhafte oder nicht berücksichtigte Randbedingungen können das Ergebnis verfälschen

Grundlagen der additiven Fertigung

Beschreiben Sie das "Konzeptmodell" (nach VDI 3404) und nennen Sie dessen Anwendung.
– Frühst mögliche physische Realisierung eines Produktdesigns oder Produktkonzepts (Solid-Image)
– Material, Funktion und Maß entsprechen nicht den Produktanforderungen
– Wichtigste Zielgröße ist die Anmutung
– Es können skalierte, additiv gefertigte Bauteile (Proportionalmodelle) zum Einsatz kommen
– Anwendung: Überprüfen des ästhetischen Eindrucks im Anwendungsumfeld

Grundlagen der additiven Fertigung

Beschreiben Sie den "technischen Prototyp" (nach VDI 3404) und nennen Sie dessen Anwendung.
– Unterscheiden sich in den geforderten Eigenschaften nicht wesentlich vom späteren Serienteil
– Können jedoch auf einem anderen Wege als dem Serienverfahren gefertigt werden
– Anwendung: Überprüfen des Bauteils in Versuch und Vorserie

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