Wieland Kniffka, Michael Eichmann, Gerd Witt
Rapid.Tech - International Trade Show & Conference for Additive Manufacturing
Proceedings of the 13th Rapid.Tech Conference Erfurt, Germany, 14 - 16 June 2016
Table of Contents
5
Greeting
10
Advisory Council & Review Committee
11
Part 1: User’s Conference
12
GENERATUM – interactive, webbased product generator (John)
13
1 Kurzfassung
13
2 Short Abstract
14
3 Langfassung | Full Abstract
14
Mechanical Characterization of structures produced by Fused FilamentFabrication (Wundes et al.)
22
1 Kurzfassung
22
2 Short Abstract
22
3 Langfassung
23
3.1 Einleitung
23
3.2 Aktueller Stand von Wissenschaft und Technik
23
3.3 Material und Methoden
24
3.4 Auswertung der Computertomographiedaten zur Bestimmung derVerschiebungen
25
3.5 Zusammenfassung
26
3.6 Literatur
27
3.7 Abbildungen
28
Industrial additive manufacturing: plastic laser sintering as branch of production (Prestien)
31
Langfassung
31
I. Was macht diese Technology so interessant?
31
II. Ist ein industrieller Standard möglich?
31
III. Welche Argumente (ver)führen dazu dieses Verfahren zu nutzen?
32
IV. Entscheidungskriterien um SLS als Produktionszweig zu nutzen
35
V. Wie sieht die Zukunft der industriellen Additiven Fertigung aus?
35
Part 2: Trade Forum “Science“
39
Increasing the build-up rate by High Power Selective Laser Melting for Ti6Al4V (Schniedenharn, Liu)
40
1 Kurzfassung
40
2 Short Abstract
40
3 Introduction
41
3.1 High-Power Selective Laser Melting
42
4 Experimental Setup
42
4.1 Equipment
42
4.2 Powder characteristics
43
4.3 Design of Experiments
44
5 Results
46
5.1 Density and Defects
46
5.2 Mechanical properties
49
5.3 Deformation
51
6 Summary
51
Strategies to achieve constant build-up with laser metal deposition (Petrat et al.)
53
1 Einleitung
53
2 Versuchsdurchführung
55
2.1 Einfluss unterschiedlicher Spurgrößen
55
2.2 Einfluss des Verfahrwegs auf rotationssymmetrische Bauteile
56
2.3 Einfluss einer Hülle-Kern-Strategie auf geneigte Seitenflächen
57
3 Ergebnisse und Diskussion
59
3.1 Einfluss unterschiedlicher Spurgrößen
59
3.2 Einfluss des Verfahrwegs auf rotationssymmetrische Bauteile
60
3.3 Einfluss einer Hülle-Kern-Strategie auf geneigte Seitenflächen
61
4 Zusammenfassung und Ausblick
63
5 Literatur
63
Reduction of the surface roughness of additively manufactured metallic parts byenhanced electrolytic smoothening
65
1 Short Abstract
65
2 Introduction
65
3 Experimental
67
3.1 Material
67
3.2 Analytical investigations and fatigue testing
68
3.3 Enhanced electrolytic smoothening
68
4 Results
69
4.1 Characterization of Ti-6Al-4V plates
69
4.2 Fatigue performance
71
4.3 Treatment of the bionic spoiler section
72
5 Conclusion
74
Machine-specific Cost Drivers in Additive Manufacturing Technologies like LaserBeam Melting (LBM) (Schrage)
76
1 Kurzfassung
76
2 Short Abstract
76
3 Langfassung | Full Abstract
77
3.1 Stand der Technik
77
3.2 Vorgehensweise bei der Modellentwicklung
80
3.3 Kostenmodell
85
3.4 Stückkostenbetrachtung LBM-gefertigter Werkstücke
86
3.5 Kostentreiber
88
3.6 Zusammenfassung und Ausblick
91
Machine-Related Dependance of Optimal Process Parameter Settings duringLaser Sintering of Different Thermoplastics (Wegner, Witt)
94
1 Einleitung
95
2 Stand der Technik
95
3 Versuchsbeschreibung
97
4 Versuchsergebnisse
99
4.1 Optimale Verarbeitungsbereiche
99
4.2 Erzielbare Packungsdichte im Prozess
106
5 Zusammenfassung
108
6 Danksagungen
108
7 Literaturverzeichnis
109
Dimensional accuracy of polymer laser sintered parts: Influences and measures (Josupeit et al.)
111
1 Kurzfassung
111
2 Short Abstract
111
3 Full Abstract
112
3.1 Introduction
112
3.2 State of the Art
112
3.3 Methods
114
3.4 Results
119
3.5 Conclusions & Outlook
122
Chemical Surface Treatment of Ultem 9085 Parts (Fischer et al.)
125
1 Kurzfassung
125
2 Short Abstract
125
3 Langfassung | Full Abstract
126
3.1 Introduction
126
3.2 State of the art
126
3.3 Experimental set-up
127
3.4 Results
130
3.5 Summary and Outlook
135
Investigations of the powder influence on the SLM process (Matthes et al.)
138
1 Einführung
139
2 Grundlagen
140
3 Experimentelles Vorgehen
142
3.1 Pulverwerkstoffe
142
3.2 SLM-Prozess
143
3.3 Charakterisierung
143
4 Ergebnisse und Diskussion
143
4.1 Pulvercharakterisierung
143
4.2 SLM-Prozess
147
4.3 Festkörpercharakterisierung
148
5 Zusammenfassung und Ausblick
150
High level process map for Selective Laser Melting (Uhlmann et al.)
153
1 Introduction
153
2 Selective Laser Melting manufacturing process
155
3 Basic Quality concepts applied in the research
155
3.1 SIPOC diagram
155
3.2 Process mapping
155
3.3 Key Performance Indicator
156
4 Methodology
156
5 Development of a high level process map for SLM
156
5.1 SIPOC diagram and the main steps/internal processes
156
5.2 SLM high level process map
157
5.3 Key Performance Indicators for the SLM process map
159
6 Results
160
7 Conclusions
161
Restriction oriented Component Design for Selective Laser Melting (Lippert, Lachmayer)
163
1 Kurzfassung
163
2 Short Abstract
163
3 Langfassung
164
3.1 Einleitung
164
3.2 Das Potential des Selektiven Laserstrahlschmelzens
164
3.3 Design for Additive Manufacturing
165
3.4 Adaption eines Demonstratorbauteils
169
3.5 Auswirkung einer Gestaltänderung des Demonstratorbauteils
171
3.6 Ergebnisse und Ausblick
172
3.7 Literaturverzeichnis
173
Leveraging AM-induced Design Potential Through Systematic Biomimetic PartDesign (Kamps et al.)
175
1 Kurzfassung
175
2 Short Abstract
175
3 Langfassung | Full Abstract
176
3.1 Einleitung
176
3.2 Stand der Technik
177
3.3 Anforderungen und Zielsetzung
181
3.4 Beschreibung des gewählten Ansatzes
182
3.5 Fallstudie
184
3.6 Diskussion
185
4 Zusammenfassung und Fazit
185
New methods for process-adapted characterization for selective beam meltingpowders (Fanselow et al.)
189
1 Kurzfassung
189
2 Short Abstract
190
3 Langfassung | Full Abstract
190
3.1 Einleitung
190
3.2 Methoden und experimentelle Durchführung
192
3.3 Ergebnisse
194
3.4 Zusammenfassung
198
3.5 Danksagung
199
3.6 Literaturverzeichnis
199
Investigation of surface modifications of particles used in laser beam melting (Sachs et al.)
201
1 Kurzfassung
201
2 Short Abstract
201
3 Langfassung | Full Abstract
202
3.1 Wissenschaftliche Motivation und Methoden
202
3.2 Ergebnisse
203
3.3 Zusammenfassung
210
3.4 Danksagung
211
3.5 Literaturverzeichnis
211
Thermal and Optical Behavior of LDS-functionalized Powders for Selective LaserSintering (Gath et al.)
214
1 Kurzfassung
214
2 Short Abstract
214
3 Langfassung | Full Abstract
215
3.1 Einleitung und Motivation
215
3.2 Grundlagen
216
3.3 Durchgeführte Untersuchungen
219
3.4 Ergebnisse
221
3.5 Zusammenfassung und Ausblick
227
Part 3: Trade Forum “Additive ContractManufacturing“
229
Occupational Safety in powder-bed based Additive Manufacturing (Dominik et al.)
230
1 Einleitung
231
2 Allgemeine Gefährdungen durch Pulverwerkstoffe
231
2.1 Staubbelastung / Gesundheit
231
2.2 Explosions- und Brandgefahren
232
3 Pulveremissionen entlang der Prozesskette
233
4 Umgang mit Pulverwerkstoffen
235
4.1 Gesundheitsschädliche Metallpulver
236
4.2 Reaktive Metallpulver
236
5 Zusammenfassung und Ausblick
237
Part 4: Trade Forum “3D Metal Printing“
240
Additive Manufacturing using water atomised steel powder (Höges)
241
1 Kurzfassung
241
2 Short Abstract
241
3 Langfassung
242
3.1 Einleitung
242
3.2 Verdüsungsprozess
244
3.3 Fließfähigkeit
244
3.4 AM Prozessentwicklung
245
3.5 Mechanische Eigenschaften
246
3.6 Zusammenfassung & Diskussion
246
3.7 Danksagung
247
3.8 Quellenverzeichnis
247
Selective Laser Melting of Elektron® MAP 43 Magnesium Powder (Gieseke et al.)
248
1 Kurzfassung
248
2 Short Abstract
248
3 Langfassung | Full Abstract
249
3.1 Introduction
249
3.2 State of the art
249
3.3 Enabling the SLM® process for magnesium and magnesium alloys
250
3.4 Materials and methods
251
3.5 Results
251
3.6 Discussion
254
3.7 Conclusion and Outlook
255
3.8 References
256
Additive Manufacturing with Metals in Production - Challenges and Solutions (Kaczmarzik)
257
1 Kurzfassung
257
2 Langfassung
258
Additive manufacturing with metal injection molding granules (Lieberwirth, Seitz)
266
1 Kurzfassung
266
2 Short Abstract
266
3 Langfassung | Full Abstract
267
1. Einleitung
267
2. Materialien und Methoden
267
3. Ergebnisse und Auswertung
270
4. Zusammenfassung
272
5. Danksagung
273
Part 5: Trade Forum “Design“
274
Think Additively! (Gittel)
275
1 Kurzfassung
275
1.1 Additiv denken!
275
2 Short Abstract
275
2.1 Think additively!
275
3 Langfassung | Full Abstract
276
Investigation in design recommendations for small structures in additivemanufacturing electron beam melting (Süß et al.)
283
1 Kurzfassung
283
2 Einleitung
283
2.1 Selektives Elektronenstrahlschmelzen
283
2.2 Konstruktionsempfehlungen
283
2.3 Zielsetzung
284
3 Herangehensweise und Versuchsbauteil
284
4 Ergebnisse
285
4.1 Konstruktionselement 1 – Zylinder:
285
4.2 Konstruktionselement 2 – Bohrungen:
287
4.3 Konstruktionselement 3 – Wände:
289
4.4 Konstruktionselement 4 – Spalten:
290
4.5 Konstruktionselement 5 – Winkel:
290
4.6 Konstruktionselement 6 – Überhangstege:
290
5 Zusammenfassung
291
6 Diskussion und Ausblick
292
7 Literatur
293
Strength and lightweight optimized design of an additive manufactured bicyclestem (Brüggemann et al.)
294
1 Kurzfassung
294
2 Short Abstract
294
3 Langfassung
295
3.1 EINLEITUNG
295
3.2 FESTIGKEITSBETRACHTUNG
295
3.3 KONSTRUKTION UND SIMULATION
297
3.4 LEICHTBAUOPTIMIERTE AUSLEGUNG DES FAHRRADVORBAUS
298
3.5 ADDITIVE FERTIGUNG DES FAHRRADVORBAUS
301
3.6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
303
3.7 DANKSAGUNG
303
3.8 LITERATUR
303
Hybrid structures for economic ultra lightweight end of arm tools (Doerffel)
305
1 Herausforderungen an die Greifertechnik bei Handhabung leichterVerarbeitungsgüter
305
2 Konzept der hybriden Ultraleichtbauweise
306
3 Vergleich mit konkurrierenden Leichtbautechnologien
309
4 Erste Anwendung im Labormaßstab
309
5 Komplexere industrielle Anwendung
312
6 Zusammenfassung und Ausblick
313
7 Literaturverzeichnis
314
Part 6: Trade Forum“Medical Technology“
315
Development of patient-specific orbital floor implants - results and perspectives (Rotsch et al.)
316
1 Kurzfassung
316
2 Short Abstract
316
3 Langfassung
317
3.1 Medizinische Problemstellung und Motivation
317
3.2 Lösungsweg
318
3.3 Ergebnisse und Perspektiven
320
Influence of the structural orientation on the mechanical properties of selectivelaser melted Ti6AL4V open-porous scaffold (Weißmann et al.)
323
1 Kurzfassung
323
2 Short Abstract
323
3 Langfassung | Full Abstract
324
3.1 Einleitung
324
3.2 Material und Methoden
325
3.3 Ergebnisse
327
3.4 Diskussion
330
3.5 Zusammenfassung
331
3.6 Literaturverzeichnis
332
Part 7: Trade Forum “Tools”
334
New solutions for cooling your tools– additive manufacturing with Hermle MPA technology (Derntl)
335
1 Kurzfassung
335
2 Short Abstract
335
3 Langfassung | Full Abstract
336
3.1 Generativ fertigen mit der Hermle MPA Technologie
336
3.2 MPA Technologie – Auftrag von Metallpulver im thermischen Spritzverfahren
336
3.3 Ein hybrides Maschinenkonzept für ein hybrides Fertigungsverfahren
338
3.4 Materialspektrum und Qualität der Gefüge
338
3.5 Das Fertigungsverfahren – Materialauftrag und Zerspanung geschicktkombiniert
339
3.6 Anwendungen der MPA Technologie
341
3.7 Hermle Maschinebau GmbH als Dienstleister
342
Robot based additive manufacturing process for the production of largecomplex parts (Felsch, Klaeger)
344
1 Kurzfassung
344
2 Short Abstract
344
3 Ausgangssituation
345
4 Stand der Forschung und Technik
346
4.1 Additive Verfahren
346
4.2 Roboter als Werkzeugmaschine
347
5 Lösungsansatz
347
5.1 Hybrides Fertigungsverfahren für Großbauteile
347
5.2 Neues Maschinenkonzept mit skalierbarer Systemarchitektur
348
5.3 Softwarepaket mit durchgängigem Datenfluss
349
6 Vorteile
350
7 Zusammenfassung / Ausblick
352
8 Literatur
352
Part 8: Trade Forum “Aviation”
353
Supporting the Decision Process in MRO Aerospace for an AM Integration (Deppe, Koch)
354
1 Kurzfassung
354
2 Short Abstract
354
3 Langfassung | Full Abstract
355
3.1 Additive Manufacturing und die Luftfahrtindustrie
355
3.2 MRO Prozesse und die Supply Chain
356
3.3 Produktionskostenkalkulation
357
3.4 Entscheidungsalternativen und -modell
358
3.5 Konfigurationsrelevante Subsysteme
359
3.6 Zusammenfassung
362
3.7 Anerkennung
362
3.8 Literaturverzeichnis
363
Part 9: Trade Forum“Automotive Industry”
365
Series-like product properties for automotive product development by additivetooling (Friedrich et al.)
366
1 Kurzfassung
366
2 Short Abstract
366
3 Langfassung | Full Abstract
367
3.1 Einleitung
367
3.2 Werkstoffe und Methoden
367
3.3 Ergebnisse und Diskussion
368
3.4 Zusammenfassung
371
4 Literaturverzeichnis
372
Improving Car Climate Control with SLS (Vetterli et al.)
374
1 Abstract
374
2 Introduction
374
2.1 Objective
375
3 Methods & Materials
376
3.1 Selective Laser Sintering (SLS)
376
3.2 Design Optimization
376
3.3 SLS Materials & Development
377
3.4 Surface characterization of AC box inserts
378
3.5 Test Cycles Measurements
378
4 Results & Discussion
378
5 Conclusion
382
6 Acknowledgments
382
7 References
383
Application-oriented usage of tool steels in 3D-Printing (Stache)
384
1 Langfassung | Full Abstract
384
Polymer-based Additive Manufacturing for E-Mobility Components (Triebes)
394
1 Kurzfassung
394
2 Short Abstract
394
3 Langfassung | Full Abstract (Kampker et al.)
395
4 Anhang
405
Joining and assembly manual as part of generic design guidelines in theautomobile industry (Fieger, Witt)
407
1. Einleitung und Zielsetzung
408
2. Stand der Technik
408
2.1 Konstruktionsrichtlinien für additive Verfahren
408
2.2 Fügen und Montieren im Automobilbau
409
3. Generische Konstruktionsrichtlinien
410
4. Laserstrahl- und Widerstandspunktschweißen
411
4.1 Versuchsaufbau und Vorversuche
411
4.2 Durchführung und Interpretation
412
5. Zusammenfassung und Ausblick
414
6. Literaturverzeichnis
415
Part 10: Trade Forum“Electronic Engineering”
417
3D Printed Electronics – Technology and Applications. (Hedges)
418
1 3D Printed Electronics – State of the Art.
418
2 Key Process Variables and Print Process Design.
419
3 Printed Functionality and Process Chain Configuration.
420
4 Summary.
426
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