Rapid Prototyping

Fertigungsprozesse werden sich durch die additive Fertigung stark verändern. Zahlreiche konventionelle Bearbeitungsverfahren entfallen, ebenso Montagevorgänge. Ihr großer Durchbruch ist bisher allerdings ausgeblieben. Zur Vermittlung der wichtigsten Aspekte stehen in dieser Ausgabe neben einführenden Beiträgen zur additiven Fertigung Herausforderungen in den Bereichen Produktionssysteme, Logistik und Qualifizierung sowie im Bauwesen im Fokus.

Heutzutage beginnt ein Do it Yourself-Vorhaben einer Privatperson häufig mit einer Fahrt in den Baumarkt, wobei weitere Besuche im Verlauf der Arbeiten häufig nicht auszuschließen sind. Die aktuellen Entwicklungen im Bereich der so genannten 3D-Drucker versprechen hier bereits mittelfristig eine Autonomie des Endanwenders, der sich seine Ersatzteile eigenständig herstellen wird. Doch auch der Industrie steht durch die gegenwärtige Entwicklung des Additive Manufacturing vom Rapid Prototyping zum Rapid Manufacturing ein wesentlicher Wandel bevor, welcher aufgrund einer Verschiebung des Wertschöpfungsprozesses zwingend ein Umdenken in den Unternehmen erfordern wird. Der vorliegende Beitrag zeigt diesbezüglich den aktuellen Entwicklungsstand der generativen/additiven Fertigungsverfahren auf, beleuchtet die möglichen Konsequenzen für produzierende Unternehmen und soll den Leser bezüglich der neuen Einflüsse und Möglichkeiten sensibilisieren.

Zur Herstellung von Ausschmelzmodellen (Wachslinge), wie sie im Prozess des Vakuum-Differenzdruck-Gießens zur Anwendung kommen, werden oft Silikonformen verwendet. Diese Negativformen werden mithilfe von Rapid-Prototyping-Vollkörpern hergestellt. Jedoch ist für die Formgebung ausschließlich die äußere Hülle maßgebend, sodass die Verwendung von Hohlkörpern zur Material- und somit Kosteneinsparung möglich ist. In diesem Beitrag werden Berechnungen und Topologieoptimierungen am Beispiel eines Zylinders vorgestellt.

Zunehmende Bauteilkomplexität und kürzere Produktlebenszyklen stellen hohe Anforderungen an die Flexibilität sowie die Effizienz von Produktionsverfahren. Additive Fertigungsverfahren entsprechen diesem Anforderungsprofil. Bisher sind diese Verfahren im Prototypenbau bzw. Desktop Manufacturing verbreitet. Das hohe Potenzial zur individuellen Fertigung von Kleinserien mittels additiver Fertigungsverfahren wird bislang bedingt durch die geringe Reproduzierbarkeit der gefertigten Bauteile nicht vollkommen ausgeschöpft. Insbesondere pulver- und strahlbasierte additive Fertigungstechnologien bieten hinsichtlich der erzielbaren Bauteilfestigkeiten sowohl mit metallischen als auch polymeren Werkstoffen ein vielversprechendes Einsatzspektrum. Die grundlagenwissenschaftliche Aufarbeitung dieser Prozesse ist das Ziel des Sonderforschungsbereichs 814 - Additive Fertigung. Im folgenden Beitrag werden die Zielsetzung, die Vorgehensweise sowie erste Ergebnisse aus dem SFB 814 aufgezeigt.

Blechumformung können bereits heute relativ komplexe Blechbauteile mit sehr geringem Werkzeugaufwand in kurzer Zeit realisiert werden. Die Formgebung erfolgt durch die CNC-gesteuerte Bewegung eines universell einsetzbaren Umformkopfs in Kombination mit einer einfachen Unterstützung bestimmter Bauteilbereiche. Dies ermöglicht eine schnelle Anpassung an wechselnde Bearbeitungsaufgaben und Geometrievarianten. Die Nachrüstung einer Einspannvorrichtung für das zu bearbeitende Blech reicht aus, um das Verfahren auch auf Standard-CNC-Fräsmaschinen ausführen zu können.