Michael F. Zäh
Wirtschaftliche Fertigung mit Rapid-Technologien
Anwender-Leitfaden zur Auswahl geeigneter Verfahren
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Wirtschaftliche Fertigung mitRapid-Technologien
4
Vorwort
6
Der Herausgeber
8
Das Autorenteam
9
Inhaltsverzeichnis
10
1 Einfu¨hrung in die aufbauenden Verfahren
14
1.1 Die Produktentstehung eines Handbremshebel s
14
1.2 Umfeldbetrachtung
16
1.3 Wegweiser fu¨r das Buch
18
2 Rapid-Technologien als Fertigungsverfahren
22
2.1 Begriffsdefi nitionen
22
2.2 Das Grund-Prinzip des schichtweisen Aufbaus
24
2.3 Vergleich von schichtweise aufbauenden Verfahren mit spanenden Technologien
25
2.3.1 Verfahrensablauf bei konventioneller Fertigungstechnologie
25
2.3.2 Vorteile beim generativen Fertigen des Schwungrades
26
2.4 Verfahrensablauf
27
2.4.1 3D-CAD-Modellierung
28
2.4.2 Triangulation
29
2.4.3 Slice-Prozess
29
2.4.4 Bauprozessvorbereitung
29
2.4.5 Bauprozess
30
2.5 Datenverarbeitung
32
2.5.1 Herausforderung
32
2.5.2 Grundlegende Softwarekomponenten
34
2.5.3 Standard-Dateiformate
36
2.5.4 Leistungsmerkmale
38
2.5.5 Marktu¨bersicht
42
2.6 Einteilung der Rapid-Technologien
45
2.6.1 Grundlegende Verfahrensgruppen
45
2.6.2 Stereolithographie (SLA)
46
2.6.3 Selektives Sintern
60
2.6.4 Extrusionsverfahren
83
2.6.5 Schicht (Laminat)-Verfahren
89
2.6.6 3D-Printing (3DP)
91
2.6.7 Kombination von Verfahren
93
2.7 Rapid Tooling
98
2.7.1 Prozessketten beim Rapid Tooling
98
2.7.2 Gießverfahren als Folgetechnologie
102
2.7.3 Gegenu¨berstellung der vorgestellten Verfahren
118
2.8 Konstruieren fu¨r Rapid-Technologien
121
2.8.1 Konventionelle Gestaltungsrichtlinien
121
2.8.2 Richtlinien und Restriktionen bei Rapid-Technologien
123
2.8.3 Neue Freiheiten durch Rapid-Technologien
128
2.9 Hersteller nachweis
133
3 Wirtschaftlicher Einsatz
134
3.1 Marktbedu¨rfnisse
134
3.2 Motivation fu¨r die Anwendung vonRapid-Technologien
136
3.3 Anwendung im Produktentstehungsprozess
139
3.3.1 Konzept -/Entwurfsphase – Rapid Prototyping
141
3.3.2 Detaillierung/Vorserie – Rapid Tooling
143
3.3.3 Markteinfu¨hrung – Rapid Manufacturing
147
3.4 Abgrenzung zu konventionellen Verfahren hinsichtlich Wirtschaftlichkeit
151
3.4.1 Anwendungsbeispiel Schwungrad
151
3.4.2 Anwendungsbeispiel Formeinsatz
162
3.4.3 Anwendungsbeispiel Kunststoffbauteil
177
3.5 Eigenfertigung oder Fremdbezug (Make or Buy)
185
3.5.1 Anlagenbetrieb im eigenen Unternehmen
185
3.5.2 Zukauf von Bauteilen u¨ber Lohnfertiger
201
4 Rapid-Technologien – Quo Vadis?
212
4.1 Abriss der bisherigen Entwicklungen
212
4.2 Derzeitiger Stand
215
4.3 Zuku¨nftige Entwicklungen
217
4.3.1 Verfahren im Entwicklungsstadium
217
4.3.2 Kontinuierliche Weiterentwicklung
224
4.3.3 Neue Anwendungsfelder
228
4.3.4 Arbeitsschutz
231
4.3.5 Steigerung des Bekanntheitsgrades
233
4.3.6 Normung
234
4.3.7 Auswirkungen auf die Fabrik von morgen –Änderung der Fertigungsorganisation
235
4.4 Visionen
240
4.5 Und so schließt sich der Kreis
241
5 Abbildungsverzeichnis
244
6 Literaturverzeichnis
252
7 Anhang
262
7.1 Abku¨rzungen
262
7.2 Checkliste fu¨r den Zukauf von Bauteilen
263
7.3 Checkliste fu¨r die Anlagenbeschaffung
265
8 Index
268
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274
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