Moderne Fertigungsverfahren

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Inhaltsverzeichnis

3D-Druck (FDM-Verfahren: fused deposition modelling)

Cura-Modell einer Motorlagerung
Quelle: Nagel 2016
Prinzip Ein drahtförmiger Kunststoff (oder Wachs) wird aufgeschmolzen, partiell aufgetragen und wieder abgekühlt. Fertigung eines Kunststoffbauteils mittels Delta-3D-Drucker als Film: [1]
Vorteile serienähnliches Material (ABS, PC/ABS, PC, …); relativ einfache Verfahrenstechnik; kein Laser notwendig; kein Materialverlust; keine besonderen Anforderungen an Maschinenumgebung
Nachteile geringere Genauigkeit als STL; feine Konturen und dünne Wandstärken nur stark eingeschränkt darstellbar
Anwendung Herstellung von dickwandigen Bauteilen; Herstellung von Prototypen mit geringen Ansprüchen an die Oberflächenqualitäten
Konstruktion sehr gute Hinweise zur konstruktiven Gestaltung von Bauteilen und Fehlerbehandlung am Beispiel des Druckers Ultimaker2 [2]

Stereolithografie STL

Modell einer Handorthese als STL-Bauteil
Quelle: Nagel 2016


Prinzip ein rechnergesteuerter Laserstrahl härtet selektiv flüssiges Photopolymer aus
Vorteile Bauteile mit hoher Komplexität herstellbar, hohe Genauigkeit, Oberflächen sind gut zu finishen
Nachteile Bau von Stützkonstruktionen,Belichtungsdauer ist abhängig von Querschnittsfläche
Parameter typische Abmessungen 360 x 360 x 400 mm³; max. Abmessungen bis 2100 x 700 x 800 mm³; Genauigkeit ± 0,1 % bzw. Allgemeintoleranz mittel; Schichtdicke 0,025 … 0,20 mm
Anwendung Fertigung von Urmodellen; Funktionsmuster; zunehmend auch Serienteile


selektives Lasersintern

Prinzip Ein Laserstrahl schmilzt lokal pulverförmigen, mit einem Binder ummantelten Kunststoff auf
Vorteile serienähnliches Material (PA, PS, PEEK); hohe mechanische und thermische Belastbarkeit der Teile; keine Nachvernetzung und nur geringe Nacharbeit nötig (möglich); Modelle sind sofort einsatzbereit; nicht versintertes Material kann bei Nachfolgeprozessen wiederverwendet werden; preiswert
Nachteile körnige Oberflächenstruktur, die nicht zu finishen ist; geringere Genauigkeit als STL; Belichtungsdauer ist abhängig von Querschnittsfläche
Anwendung Herstellung von ersten Einbaumustern mit hohen mechanischen und thermischen Ansprüchen; Funktionsmuster; Rapid Manufacturing



Reaction Injection Moulding (RIM)

Quelle: Dr. Hamann, Michael Sander Kunststofftechnik GmbH, Dresden

Prinzip Niederdruckspritzverfahren
Polyurethan-Materialien härten in der Form innerhalb weniger Minuten aus
Vorteile Niedrige Werkzeugkosten aufgrund geringer Zuhaltekräfte sowie kurzer Zykluszeiten; gute Oberflächenqualitäten; Realisierung von Wandstärkensprüngen; problemlose Integration von Einlegeteilen und Verstärkungsmaterialien
Nachteile keine technischen Kunststoffe verwendbar
Anwendung Vervielfältigung von RP-Modellen als Kleinserienteile, Funktionsmuster für schlagzähe Gehäuse, Blenden, Abdeckungen etc., Stückzahlen von ca. 50 bis 1000 Stück; mittlere bis große Teilegrößen


Vakuumgießen (kleine Losgrößen)

Quelle: Dr. Hamann, Michael Sander Kunststofftechnik GmbH, Dresden

Prinzip mittels eines Urmodells wird eine Silikonform gefertigt
Teile werden aus PU-Vakuumgießharzen unter Vakuum hergestellt
Vorteile kostengünstige und kurzfristige Formerstellung; leichte Entformbarkeit; hohe Vervielfältigungsgenauigkeit; Einbindung von Norm- und Formteilen; breite Materialvielfalt
Nachteile Standzeit von „nur“ ca. 20 Abgüssen; keine technischen Kunststoffe verwendbar
Parameter typische max. Abmessungen 900 x 600 x 750 mm³
Anwendung Vervielfältigung von RP-Modellen als Ergonomiemuster, Funktionsmuster, Montagemuster, Marketingmuster, Kleinserienteile, typische Stückzahlen: 2 bis 200 Stück


Moulded Interconnect Devices MID

MID-Bauteil
Quelle: Xenon Automatisierungstechnik 2011

Quelle: Xenon Automatisierungstechnik Dresden GmbH

Prinzip metallische Leiterbahnen werden auf spritzgegossene Kunststoffträger aufgetragen
Vorteile Kunststoffgehäuse wird zur Leiterplatte; Kombination elektrisch/elektronischer, mechanischer, fluidischer und optischer Funktionen
Nachteile
Anwendung bei notwendigen Miniaturisierungen und wachsender Funktionsdichte in mechatronischen Systemen, z.B. Automotive, Medizintechnik, Telekommunikation


Mikrostrukturierung mittels Direkt-LIG

Uhrenbauteil mittels LIG-Verfahren
Quelle: Mikromotion Mainz GmbH
Prinzip direkte Herstellung von miniaturisierten Bauteilen aus Nickel-Eisen-Legierung ähnlich dem bekannten LIGA-Verfahren, nur ohne Abformung
Vorteile Fertigungsgenauigkeit: < 1µm; Aspektverhältnis 200:1 (Verhältnis der Höhe zu den lateralen Abmessungen)
Nachteile maximale Dicke der Bauteile: 1,2mm
Anwendung für miniaturisierte Bauteile, wie z.B. in Uhrenindustrie und Medizintechnik; Bericht als pdf
Ansichten
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