Fraunhofer-Gesellschaft

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Untersuchung von Designgrenzen generativer Fertigungsverfahren

 
: Uhlmann, E.; Bergmann, A.; Kashevko, V.; John, P.

Verein der Ingenieure und Techniker in Thüringen, Erfurt:
Fachmesse und Anwendertagung für Rapid-Technologie 2014 : Rapid.Tech 2014; 14.-15. Mai 2014, Erfurt
Erfurt: DESOTRON Verlagsgesellschaft, 2014
ISBN: 978-3-932875-36-6
10 S.
Fachmesse und Anwendertagung für Rapid-Technologie (Rapid.Tech) <2014, Erfurt>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IPK ()

Abstract
Die Generative Fertigung (GF) wird als Ergänzung zu den konventionellen Fertigungsverfahren vermehrt in die Wertschöpfungskette integriert und könnte zukünftig bei Kleinserien eingesetzt werden. Selective Laser Melting (SLM) Verfahren bieten besondere Konstruktionsfreiheiten und erfordern damit tiefere fertigungstechnische Kenntnisse. Um grundlegende Geometrieelemente sowie Toleranzbreiten und Skalierungsoptionen abschätzen zu können, bedarf es einer geeigneten Teststruktur für eine fertigungsgerechte Bauteilkonstruktion. Deren Vermessung stellt eine Grundlage für Konstruktions- und Designentscheidungen dar. Sie besteht aus verschiedenen geometrischen Körpern, deren Abstufungen in mehreren Ebenen sowie in unterschiedlichen Orientierungen gefertigt werden. Im Rahmen der Rapid Tech soll der Hintergrund dieser Teststruktur näher erläutert werden. Die Messbarkeit ist eine der größten Herausforderungen solcher Teststrukturen. Ein erschwerender Faktor ist die Oberflächenbeschaffenheit, die teilweise starke Streuungen bei Messungen mit Tastsystemen verursachte (z. B. Koordinatenmessmaschine). Eine Alternative ist ein optisches Messsystem. Ein auswertbares Ergebnis mit dem verwendeten optischen Messsystem konnte allerdings nicht erzielt werden, da die glänzenden und rauhen Oberflächen keine Messung zuließen. Ein weiterer Nachteil ist die eng bebaute Teststruktur, die dafür sorgt, dass keine vollständige Aufnahme der Konturen der geometrischen Körper vorgenommen werden kann. Des Weiteren ist eine optische Aufnahme von sehr kleinen Geometrien, wie z. B. bei Bohrungen oder Spaltmaßen äußerst schwierig, da hier die erforderliche Zugänglichkeit nicht gegeben ist. Die Generierung der Teststrukturen zeigt die enorme Bedeutung der Positionierung der geometrischen Körper auf der Bauplattform. Hierbei werden geeignete Prozessparameter vorausgesetzt, um möglichst präzise Strukturen aufbauen zu können. Die Auswahl der geometrischen Körper zeigte die erwünschten Eigenschaften des SLM-Verfahrens auf und konnte ebenfalls die Abbildungsgenauigkeit sowie die minimalen Fertigungsgrenzen darstellen. Zudem ist die Generierung in mehreren Ebenen bzw. Ausrichtungen ein wichtiges Kriterium zur Bewertung der Anforderungen. Die betrachteten geometrischen Körper wiesen folgende geometrische Grenzen auf: (1) Bohrungen bis 0,4 mm bzw. 0,5 mm, (2) Spaltmaße bis 0,3 mm, (3) Wandstärken bis 0,1 mm, (4) Schräge Wände bis 5° und (5) Zylinder bis 0,3 mm Durchmesser.

 

Additive manufacturing (AM) processes become increasingly integrated in value added process chains partly replacing conventional manufacturing processes. AM is predestinated for complex ge-ometries of small lot size product series. Selective Laser Melting (SLM) methods for example offer in contrast to conventional processes a large freedom of design, but also require detailed knowledge in AM. Production-oriented component designs require a test structure, which allows to test the basic geometry elements, tolerances and scaling options. The measurement result of the developed test structure provides a basis for design decisions; it consists of various elements, whose geometry and orientation is varied. As part of the lecture this test structure will be presented.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-294521.html