In dieser Arbeit wird das klassische Konzept eines 3D-Druckers, der das FDM-Verfahren nutzt, in eine modulare Struktur überführt. Auf Basis der VDI Richtlinie 2221 wird ein Modell konzipiert, das bis auf wenige elektronische Komponenten vollständig einsatzbereit ist.
Innerhalb des Entwicklungsprozesses werden dabei vier verschiedene Konzepte aufgestellt und mit einer Nutzwertanalyse verglichen. Anschließend wird das Konzept mit dem höchsten Nutzwert in ein CAD-Modell umgewandelt und in der Feingestaltung ausgearbeitet. Das Resultat der Arbeit bildet ein 3D-Drucker, der schnell auseinandergebaut werden kann und einfach zu transportieren ist. Er kombiniert dabei die jeweiligen Vorteile von sowohl der portablen als auch der modularen Produktarchitektur.
Der Schwerpunkt der Arbeit liegt bei der Modularisierung der Produktarchitektur des 3D-Druckers. Bei der Bearbeitung der Aufgabe sollen im Speziellen folgende Punkte berücksichtigt werden: Einarbeitung in die Thematik Generative Fertigungsverfahren; Einarbeitung in die Thematik Modular- und Baukastenbauweise; Ermittlung und Erfassung der Anforderungen; Erarbeitung und Bewertung von Lösungsvarianten; Ausarbeitung einer Lösungsvariante in Form eines CAD-Modells mit NX.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Motivation und Vorgehensweise
- 1.1 Motivation
- 1.2 Ziel der Arbeit
- 1.3 Vorgehensweise
- 2 Theoretische Grundlagen
- 2.1 Klassische Fertigungsverfahren
- 2.2 Generative Fertigungsverfahren
- 2.3.1 Stereolithografie
- 2.3.2 Fused Deposition Modeling
- 2.4 Gängige Materialien des Fused Deposition Modeling
- 2.5 Modularbauweise
- 2.5.1 Grundidee
- 2.5.2 Vorteile
- 2.5.3 Abgrenzung der Thematik zum vorliegenden 3D-Drucker-Projekt
- 3 Entwicklungsprozess nach VDI 2221
- 3.1 Klären und präzisieren der Aufgabenstellung
- 3.1.1 Hauptaufgabe
- 3.1.2 Anforderungsliste
- 3.2 Ermittlung von Funktionen und Strukturen des 3D-Druckers
- 3.2.1 Teilfunktionen
- 3.2.2 Funktionsstrukturen
- 3.3 Lösungsprinzipien
- 3.3.1 Morphologischer Kasten
- 3.3.2 Konzept 1
- 3.3.3 Konzept 2
- 3.3.4 Konzept 3
- 3.3.5 Konzept 4
- 3.3.6 Auswertung
- 3.4 Produktmodellierung
- 3.4.1 Gliederung in realisierbare Module
- 3.4.2 Erstellung eines groben Modells (Prototyp)
- 3.5 Gestaltung der maßgebenden Module
- 3.5.1 Modul A
- 3.5.2 Modul B
- 3.5.3 Modul C
- 3.5.4 Modul D
- 3.5.5 Modul E
- 3.6 Gestaltung des gesamten Druckers
- 3.6.1 Feingestaltung
- 3.6.2 Drucker aufgebaut
- 3.6.3 Drucker zusammengebaut
- 3.6.4 Gestaltungsrichtlinien
- 3.7 Montageanleitung
- 4 Fazit
- 5 Aussicht
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines modularen 3D-Druckers basierend auf dem FDM-Verfahren. Der Fokus liegt auf der Umsetzung einer modularen Produktarchitektur, die einen einfachen Transport und schnelle Demontage ermöglicht. Die Arbeit untersucht verschiedene Konzepte und wählt das optimale mittels Nutzwertanalyse aus. Die Umsetzung erfolgt mittels CAD-Modellierung und detaillierter Gestaltung der einzelnen Module.
- Entwicklung eines modularen 3D-Druckers basierend auf dem FDM-Verfahren
- Optimierung der Transportfähigkeit und Demontage
- Anwendung der VDI 2221 für den Entwicklungsprozess
- Vergleich verschiedener Konzepte mittels Nutzwertanalyse
- CAD-Modellierung und Detaillierung der Module
Zusammenfassung der Kapitel
1 Motivation und Vorgehensweise: Dieses Kapitel erläutert die Motivation hinter der Entwicklung eines modularen 3D-Druckers, definiert das Ziel der Arbeit und beschreibt die gewählte Vorgehensweise. Es legt den Grundstein für die gesamte Arbeit, indem es den Kontext und die methodische Herangehensweise an das Projekt etabliert. Die Motivation wird begründet, das Ziel klar formuliert und der Ablauf der Arbeit detailliert dargestellt, um die Lesbarkeit und das Verständnis der folgenden Kapitel zu gewährleisten.
2 Theoretische Grundlagen: Dieses Kapitel bietet einen Überblick über klassische und generative Fertigungsverfahren, mit besonderem Fokus auf das FDM-Verfahren und gängige Materialien. Es werden die Prinzipien der Modularbauweise vorgestellt, ihre Vorteile diskutiert und ihre Relevanz für das Projekt begründet. Die theoretischen Grundlagen schaffen die notwendige Basis für das Verständnis der technischen und konzeptionellen Entscheidungen in den folgenden Kapiteln. Der Abschnitt über Modularbauweise dient als essentieller theoretischer Rahmen für die spätere Entwicklung des modularen 3D-Druckers.
3 Entwicklungsprozess nach VDI 2221: Dieses Kapitel beschreibt den gesamten Entwicklungsprozess des modularen 3D-Druckers, folgend der VDI-Richtlinie 2221. Es umfasst die Klärung der Aufgabenstellung, die Ermittlung von Funktionen und Strukturen, die Entwicklung und Bewertung verschiedener Konzepte mittels morphologischen Kastens und Nutzwertanalyse, die Produktmodellierung und die Detaillierung der einzelnen Module. Dieses Kapitel bildet den Kern der Arbeit, indem es den systematischen Entwurfsprozess des 3D-Druckers nachvollziehbar darstellt. Die Auswahl des optimalen Konzepts und die detaillierte Ausarbeitung der Module werden umfassend dokumentiert.
Schlüsselwörter
Modulare Bauweise, 3D-Drucker, FDM-Verfahren, VDI 2221, Nutzwertanalyse, CAD-Modellierung, Produktdesign, Transportfähigkeit, Demontage.
Häufig gestellte Fragen zur Bachelorarbeit: Modularer 3D-Drucker
Was ist das Thema der Bachelorarbeit?
Die Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines modularen 3D-Druckers basierend auf dem Fused Deposition Modeling (FDM)-Verfahren. Der Fokus liegt auf der Optimierung von Transportfähigkeit und Demontage durch eine modulare Produktarchitektur.
Welche Methode wird zur Entwicklung des 3D-Druckers verwendet?
Die Entwicklung folgt der VDI 2221 Richtlinie und beinhaltet die Klärung der Aufgabenstellung, die Ermittlung von Funktionen und Strukturen, die Entwicklung und Bewertung verschiedener Konzepte (mittels morphologischen Kastens und Nutzwertanalyse), die Produktmodellierung und die Detaillierung der einzelnen Module.
Welche Verfahren und Technologien werden in der Arbeit behandelt?
Die Arbeit behandelt klassische und generative Fertigungsverfahren, insbesondere das FDM-Verfahren. Es werden gängige FDM-Materialien, CAD-Modellierung und die Prinzipien der modularen Bauweise diskutiert. Die Nutzwertanalyse wird zur Konzeptauswahl eingesetzt.
Welche Ziele werden in der Bachelorarbeit verfolgt?
Das Hauptziel ist die Entwicklung eines funktionsfähigen, modularen 3D-Druckers, der einfach zu transportieren und zu demontieren ist. Die Arbeit zielt darauf ab, die Vorteile der modularen Bauweise im Kontext eines 3D-Druckers aufzuzeigen und ein optimales Design mittels systematischer Entwicklungsmethodik zu erarbeiten.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit ist in mehrere Kapitel gegliedert: Motivation und Vorgehensweise, Theoretische Grundlagen (einschließlich FDM, Materialien und Modularbauweise), Entwicklungsprozess nach VDI 2221 (mit detaillierter Beschreibung der einzelnen Phasen, Konzeptauswahl und Modulgestaltung), Fazit und Ausblick. Ein Inhaltsverzeichnis bietet eine detaillierte Übersicht.
Welche Schlüsselbegriffe sind für die Arbeit relevant?
Wichtige Schlüsselbegriffe sind: Modulare Bauweise, 3D-Drucker, FDM-Verfahren, VDI 2221, Nutzwertanalyse, CAD-Modellierung, Produktdesign, Transportfähigkeit, Demontage.
Welche Vorteile bietet die modulare Bauweise im Kontext des 3D-Druckers?
Die modulare Bauweise ermöglicht einen einfacheren Transport, eine schnellere Demontage und vereinfacht Reparatur und Wartung des 3D-Druckers. Diese Vorteile werden in der Arbeit ausführlich diskutiert.
Welche Software oder Tools wurden für die CAD-Modellierung verwendet?
Die konkrete CAD-Software wird in der Arbeit selbst benannt. Die Arbeit konzentriert sich aber auf die methodische Entwicklung und weniger auf die konkrete Softwareauswahl.
- Citar trabajo
- Tim Oberwahrenbrock (Autor), 2019, Entwicklung eines modularen 3D-Druckers. Generative Fertigungsverfahren, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/584982
