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Lattice structure tensile specimen manufactured with laser melting (LM) process out of the material H13. Bildinformationen anzeigen
Industry partners of the DMRC. Bildinformationen anzeigen
Industry partners of the DMRC. Bildinformationen anzeigen
Quality control during a Laser Sinter (LS) build job by a researcher of the DMRC. Bildinformationen anzeigen
Fused Deposition Modeling (FDM) process during the manufacture of an Ultem 9085 part. Bildinformationen anzeigen
Additive manufactured reaction wheel bracket for telecomunication satellites. Bildinformationen anzeigen
Employees of the DMRC working with the "freeformer" from Arburg. Bildinformationen anzeigen
Tactile measurement of a SLM part with a Coordinatemeasuring machine (CMM). Bildinformationen anzeigen

Lattice structure tensile specimen manufactured with laser melting (LM) process out of the material H13.

Industry partners of the DMRC.

Industry partners of the DMRC.

Quality control during a Laser Sinter (LS) build job by a researcher of the DMRC.

Fused Deposition Modeling (FDM) process during the manufacture of an Ultem 9085 part.

Additive manufactured reaction wheel bracket for telecomunication satellites.

Employees of the DMRC working with the "freeformer" from Arburg.

Tactile measurement of a SLM part with a Coordinatemeasuring machine (CMM).

Analyse der Qualität von FDM-Bauteilen aufgebaut mit dem Material ABS mit dem Fokus auf die Spielzeugindustrie

Durchzuführende Bauteiluntersuchungen gemäß den ISO-Normen für Kunststoffe

Analyse der mechanischen Eigenschaften

Zuerst werden die mechanischen Festigkeitseigenschaften von Bauteilen aus dem Material ABS gemäß den ISO-Normen für Kunststoffe untersucht. Durchzuführende Bauteiluntersuchungen sind in dem folgenden Bild dargestellt.

Die Prüfkörper werden dabei in unterschiedlichen Schichthöhen durch Variation der Düsengrößen aufgebaut. Weiterhin wird die Bauorientierung variiert. In ersten Analysen werden die Standard-Prozessparameter zur Ausfüllung der Schichten verwendet und anschließend werden diese variiert, um neben der Einflussgrößenanalyse auch eine Festigkeitsoptimierung zu erzielen. Zusätzlich werden einige Tests gemäß den Standards der Spielzeugindustrie durchgeführt, um mögliche Anwendungsbereiche der hergestellten Bauteile zu erarbeiten.

Oberflächennachbearbeitung

In diesem Arbeitspaket wird die Analyse möglicher Glättungsmethoden für ABS-Bauteile durchgeführt. Aufgrund der Anforderungen werden ausschließlich Schleifverfahren und keine chemischen Methoden behandelt, um die typisch raue und wellige Oberfläche von FDM-Bauteilen zu glätten. Der sogenannte Treppenstufeneffekt, der an allen Neigungen und Rundungen auftritt, wirkt sich besonders negativ auf die Oberflächengüte aus. Wichtige Einflussparameter des FDM-Prozesses auf die Oberflächencharakteristik sind die Schichthöhe, die Strangbreite, der Abstand zwischen den abgelegten Strängen und die Ausrichtung im Bauraum.

Um eine Reduzierung der Oberflächenrauheit zu erreichen, werden einige vielversprechende Methoden wie das Vibrationsschleifen und das Sandstrahlen im Detail analysiert, wobei der Einfluss der Prozessparameter (Schleifmedium, Geometrie des Mediums, Zeit, Geschwindigkeit, etc.) auf die Oberflächenbeschaffenheit experimentell untersucht wird.

Der Einfluss der Schichthöhe, der Bauteilorientierung und der Messrichtung auf die Oberflächenrauheit von unbehandelten Bauteilen ist im folgenden Bild dargestellt.

a) Gemittelte Rauhtiefe der Oberfläche von FDM-Bauteilen; b) Zugprobekörper aufgebaut in verschiedenen Orientierungen im Bauraum

Maßgenauigkeit

Weiterhin wird die Maßhaltigkeit der gefertigten ABS-Bauteile untersucht. Dazu werden Standardelemente im FDM Verfahren gebaut und Prozessparameter wie z.B. die Schichtstärke, Bauorientierung und die Ablagestrategie verändert sowie der jeweilige Einfluss auf die Geometriegenauigkeit untersucht. Ebenso wird die Maßhaltigkeit in Abhängigkeit von der Oberflächennachbearbeitung betrachtet. Die gewonnen Erkenntnisse werden außerdem auf Produkte der Spielzeugindustrie über-tragen, damit Endprodukte, die für das Spritzgießen ausgelegt sind, im FDM-Verfahren hergestellt werden können. Ziel ist es, eine allgemeine Richtlinie zum Erreichen einer erforderlichen Passgenauigkeit in Bezug auf den Herstellungsprozesses und der Oberflächenglättungsmethode zu definieren.

Der Einfluss der Schleifbehandlung auf die Maßgenauigkeit des Standardelements „Platte“ ist im folgenden Diagramm exemplarisch dargestellt.

a) Maßgenauigkeit des Standardelements „Platte“ nach dem Schleifprozess; b) Standardelement „Platte“ mit dem Sollmaß 50 x 50 x 2 mm (x/y/z)
Weiterführende Projektinformationen
ProjektstatusIn Bearbeitung
Projektdauer21 Monate
Finanzierung50 % Land Nordrhein-Westfalen
50 % DMRC Industriepartner
ProjektmanagerProf. Dr.-Ing. Volker Schöppner
Projektkoordinator/-enRonen Hadar (LEGO)
Jesse Hanssen (Stratasys)
Wissenschaftliche MitarbeiterMatthias Fischer
Frederick Knoop
Beteiligte LehrstühleKunststofftechnik Paderborn (KTP)
Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner

Kunststoffverarbeitung

Volker Schöppner
Telefon:
+49 5251 60-3057
Fax:
+49 5251 60-3821
Büro:
P1.5.11.3
Web:

M.Sc. Frederick Knoop

DMRC

Fused Deposition Modeling

Frederick Knoop
Telefon:
+49 5251 60-5518
Fax:
+49 5251 60-5409
Büro:
W2.102

Die Universität der Informationsgesellschaft