In dieser Bachelorarbeit wird die Entwicklung eines additiven Fertigungssystem ( umgangssprachlich 3D-Drucker) beschrieben. Nach einer Einleitung in das Thema 3D-Druck und Materialien wird insbesondere auf die Konstruktion und die Berechnung per FEM-Analyse eingegangen.
Additive Fertigungsverfahren, auch bekannt unter den Begriffen generative Fertigungsverfahren, Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing, sind Fertigungsverfahren, welche Bauteile schichtweise aufbauen. Sie werden umgangssprachlich auch als 3D-Druck bezeichnet. Der schichtweise Aufbau ermöglicht die Fertigung von sehr komplexen Bauteilen, welche mit anderen Fertigungsverfahren teilweise gar nicht oder nur mit hohem Aufwand gefertigt werden können. Ausformschrägen oder die Vermeidung von Hinterschnitten müssen nicht beachtet werden, können jedoch abgebildet werden.
Somit lassen sich Prototypen fertigen, welche das äußere Erscheinungsbild wie z.B. dem eines Spritzgussteils haben. Ein weiterer Vorteil dieser Verfahren ist das wesentlich geringe anfallen von Abfall als z.B. bei der subtraktiven Fertigung, wie dem Drehen oder Fräsen. Additive Fertigungsverfahren eignen sich somit hervorragend zur Herstellung von Prototypen und Kleinstserien. Da die Fertigung der Bauteile lange dauert, sind sie für die Großserienproduktion eher ungeeignet.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Aufgabenstellung
- 1.2 Aufbau der Arbeit
- 2 Theoretische Grundlagen
- 2.1 VDI-Richtlinie 2221
- 2.2 Finite-Elemente-Methode
- 2.3 FLM-Fertigungsverfahren
- 2.3.1 Funktionsweise
- 2.3.2 Geometrische Freiheit
- 2.3.3 Fertigungszeit
- 2.3.4 Konstruktionsrichtlinien
- 2.3.5 Materialien
- 3 Konzeptentwicklung
- 3.1 Klärung der Aufgabenstellung
- 3.1.1 Anforderung Kunststoffe
- 3.1.2 Dimensionierung
- 3.1.3 Anforderungsliste
- 3.2 Bauformen FLM Fertigungssysteme
- 3.2.1 Kartesische FLM-Fertigungssysteme
- 3.2.2 Core XY- Fertigungssysteme
- 3.2.3 Delta- Fertigungssysteme
- 3.2.4 Polares Fertigungssystem
- 3.2.5 Förderband Fertigungssystem
- 3.3 Identifizierung geeigneter Bauform und Funktionseinheiten
- 3.3.1 Funktionseinheit Grundrahmen
- 3.3.2 Funktionseinheit Druckkopf
- 3.3.3 Funktionseinheit X-Achse
- 3.3.4 Funktionseinheit Y-Achse
- 3.3.5 Funktionseinheit Z-Achse
- 3.3.6 Funktionseinheit Druckbett
- 3.3.7 Funktionseinheit Steuerung
- 3.4 Konzeptlayout des Fertigungssystems
- 4 Ausarbeitung
- 4.1 Ausführung des Fertigungssystems
- 4.1.1 Extruder
- 4.1.2 Grundrahmen
- 4.1.3 X-Achse
- 4.1.4 Y-Achse
- 4.1.5 Z-Achse
- 4.1.6 Druckbett
- 4.1.7 Steuerungselektronik
- 4.1.8 Fehlerkorrektur nach Zusammensetzen der Funktionseinheiten
- 4.2 Kostenabschätzung
- 5 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Konstruktion eines additiven Fertigungssystems für kunststoffbasierte Prototypen von Exterieur-Karosseriekomponenten. Ziel ist die Entwicklung eines funktionsfähigen Systems, das die spezifischen Anforderungen an die Herstellung solcher Prototypen erfüllt.
- Konstruktion eines additiven Fertigungssystems
- Anforderungen an die Fertigung von Kunststoff-Prototypen
- Auswahl geeigneter Bauformen und Komponenten
- Kostenabschätzung des entwickelten Systems
- Ausführungsplanung und Detaillierung der Systemkomponenten
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1 führt in die Aufgabenstellung und den Aufbau der Arbeit ein. Kapitel 2 behandelt die theoretischen Grundlagen, einschließlich der VDI-Richtlinie 2221, der Finite-Elemente-Methode und verschiedener FLM-Fertigungsverfahren. Hier werden Funktionsweise, geometrische Freiheiten, Fertigungszeiten, Konstruktionsrichtlinien und verwendbare Materialien erläutert. Kapitel 3 konzentriert sich auf die Konzeptentwicklung, die Klärung der Aufgabenstellung (Anforderungen an Kunststoffe und Dimensionierung), die Betrachtung verschiedener Bauformen von FLM-Fertigungssystemen und die Identifizierung geeigneter Bauformen und Funktionseinheiten (Grundrahmen, Druckkopf, Achsen, Druckbett, Steuerung). Kapitel 4 beschreibt die Ausarbeitung des Fertigungssystems, inklusive der Detaillierung der einzelnen Komponenten und einer Kostenabschätzung.
Schlüsselwörter
Additives Fertigungssystem, FLM-Fertigungsverfahren, Kunststoff-Prototypen, Exterieur-Karosseriekomponenten, Konstruktion, Kostenabschätzung, Finite-Elemente-Methode, VDI-Richtlinie 2221.
- Citar trabajo
- Jan Thomas (Autor), 2023, Konstruktion eines additiven Fertigungssystems zur Herstellung kunststoffbasierter Prototypen für Exterieur- Karosseriekomponenten, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1500888
