Additive Fertigungsverfahren an der Universität Stuttgart

Karteikarten und Zusammenfassungen für Additive Fertigungsverfahren an der Universität Stuttgart

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Was haben SLS und SLM gemeinsam?

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Was sind Unterschiede zum Selektiven Lasersintern?

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Lohnt es sich, Frästeile oder Drehteile mit SLM herzustellen?

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Was sind Vorteile der Hybridbauweise?

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Ergänze:

Beim Laserschmelzen handelt es sich um einen _________ Aufbau. Jede neue Schicht wird von der darunterliegenden gestützt. Durch das Verschmelzen des Pulvers mit dem bereits generierten Bauteil kann eine _______ und die Aufnahme von _________ erfolgen. Metallpulver alleine hat keine Stützfunktion.

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Ab welchem Winkel werden beim SLM Stützkonstruktionen erforderlich?

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Wann werden trotz 45° Regel Stützstrukturen benötigt (also bei kleineren Winkeln)?

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Was bewirken Eigenspannungen im Bauteil?

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Mit welchen Design können Eigenspannungen reduziert werden?

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Beschreibe den Bauprozess beim SLS-Verfahren

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Auf welche Temperatur wird der Bauraum beim SLS geheizt?

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Warum wird der Bauraum vorgeheizt?

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Beispielhafte Karteikarten für Additive Fertigungsverfahren an der Universität Stuttgart auf StudySmarter:

Additive Fertigungsverfahren

Was haben SLS und SLM gemeinsam?

  • pulverförmiges Ausgangmaterial
  • Beschichter trägt Schicht auf
  • Laser verschmilzt Metall

Additive Fertigungsverfahren

Was sind Unterschiede zum Selektiven Lasersintern?

  • Metalle als Werkstoff (höhere Zugfestigkeit, härter, stabiler)
  • Einsatz eines stärkeren Lasers (ca. 500 W -> SLS ca. 80 – 100 W), da höhere Schmelzpunkte
  • Bauraum wird nicht bei allen Maschinen beheizt
  • Prozess findet unter Schutzatmosphäre statt um Oxidation zu verhindern (meist Argon als Schutzgas)
  • Restmaterial kann zu 100% wiederverwendet werden
  • Schichtdicken sind wesentlich kleiner, ca. 40-50µm (2 bis 2.5 mal weniger) -> lange Bauzeiten
  • Das pulverförmige Metall hat keine stützende Funktion (führt keine Wärme ab), d.h. Stützstrukturen werden benötigt und übereinanderliegende Bauteile sind nicht möglich
  • Sicherheitsvorkehrungen wegen Metallpulver (kleiner Staub ist gesundheitsschädlich)
  • Evtl. hoher Aufwand in der Nachbearbeitung, Entfernen der Stützstruktur, Planfräsen von Oberflächen

Additive Fertigungsverfahren

Lohnt es sich, Frästeile oder Drehteile mit SLM herzustellen?

Nein! Da unwirtschaftlich (Maschinenstunden und Material sind teuer)

Additive Fertigungsverfahren

Was sind Vorteile der Hybridbauweise?

  • Reduzierung des zu bauenden Volumens auf das für die Temperierung notwendige Minimum (Zeit = Geld)
  • Drastische Reduzierung der Herstellkosten
  • Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Lasergenerierens
  • Effiziente Nutzung der Laserkapazitäten

Additive Fertigungsverfahren

Ergänze:

Beim Laserschmelzen handelt es sich um einen _________ Aufbau. Jede neue Schicht wird von der darunterliegenden gestützt. Durch das Verschmelzen des Pulvers mit dem bereits generierten Bauteil kann eine _______ und die Aufnahme von _________ erfolgen. Metallpulver alleine hat keine Stützfunktion.

schichtweisen 

Wärmeableitung 

Schweißeigenspannungen

Additive Fertigungsverfahren

Ab welchem Winkel werden beim SLM Stützkonstruktionen erforderlich?

ab 45°

Additive Fertigungsverfahren

Wann werden trotz 45° Regel Stützstrukturen benötigt (also bei kleineren Winkeln)?

  • dünnwandige Bauteile (je kleiner, desto mehr können Bauteile unter Zug neigen)
  • parallele Ausrichtung zur Beschichtungsrichtung -> Bauteil etwas drehen, damit Beschichter nicht auf komplette Breitseite trifft oder Stützstrukturen verwenden

Additive Fertigungsverfahren

Was bewirken Eigenspannungen im Bauteil?

Eigenspannungen können zu Rissen im Bauteil führen:

  • Bauteile reißen von den Stützstrukturen ab
  • Das Bauteil bricht
  • Die Eigenspannung führt zu einem Verzug der Bauplattform (Bauteil wird vor jedem Job auf Bauplattform geschweißt und danach runtergesägt)

Additive Fertigungsverfahren

Mit welchen Design können Eigenspannungen reduziert werden?

  • Materialanhäufungen vermeiden
  • Konstante Wandstärken
  • „Dickere“ Bauplattform einsetzen, falls Verzüge befürchtet werden
  • Geeignete Scan-Strategie nutzten

Additive Fertigungsverfahren

Beschreibe den Bauprozess beim SLS-Verfahren

Vor dem Start

  • Auftragen einer Bodenschicht von ca. 6mm
    • verhindert "Festkleben" der Teile an der Platte
    • Geringerer Verzug durch Abstand zur schneller abkühlenden Bodenplatte (Temp.gradient kann sonst zu Verzug führen)
  • Aufheizen des Bauraums und des Pulvers der Bodenschicht bis kurz unter den Schmelzpunkt
    • Dauer: 2h


Während Bauprozess

  • Bauplattform um definierte Schichtdicke absenken
  • Eine Schicht Pulver mit dem Beschichter auftragen
  • 10-20sek Aufheizen, um Bauraumtemperatur konstant zu halten
  • Laser verfestigt Material an Stellen der Bauteile


Nach dem Bauprozess

  • langsames Abkühlen der Bauteile in der Maschine, 10 Stunden auf ca. 45 °C

Additive Fertigungsverfahren

Auf welche Temperatur wird der Bauraum beim SLS geheizt?

Knapp unter dem Schmelzpunkt des Materials (173-178°C)

Additive Fertigungsverfahren

Warum wird der Bauraum vorgeheizt?

  • Wenn große Energiemenge in kurzer Zeit zugeführt wird, schmilz das Material schlechter
  • Verzug der Bauteile wegen großem Temperaturgradienten (wichtigster Grund!)

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