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This paper presents a new approach for the teaching of competence in additive manufacturing to engineering students in product development. Particularly new to this approach is the combination of the students' autonomous assembly and commissioning of a 3D-printer, and the independent development of guidelines for this new technology regarding the design of components. This way the students will be able to gain first practical experiences with the data preparation, the additive manufacturing process itself and also the required post-treatment of the 3D-printed parts. To allow the students a significantly deeper insight into the functioning of 3D-printing, the workshop Rapid Prototyping developed a new approach in the course of which the students first assemble a construction kit for a 3D-printer themselves and then commission the printer. This enables the students to gain a better understanding of the functionality and configuration of additive manufacturing. In a next step, the students used the 3D-printers they constructed themselves to produce components which they take from a database. Finally, the experiences of the students in the course of the workshop will be evaluated to review the effectiveness of the new approach.
Der effektive Einsatz von Energie ist vor dem Hintergrund von begrenzten Ressourcen und der Forderung nach einer Reduzierung der bei der Energiegewinnung entstehenden Umweltbelastungen von wachsender Bedeutung. Für die noch relativ junge Gruppe der generativen Fertigungsverfahren liegen bis heute kaum Untersuchungen zum Energieverbrauch vor. Deshalb werden in diesem Beitrag zwei weit verbreitete Rapid-Prototyping-Verfahren (3D-Drucken und Fused Deposition Modeling) hinsichtlich ihres Energieverbrauchs untersucht und verglichen. Zudem werden Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz aufgezeigt und Einsparmöglichkeiten genannt.
Im Fokus dieser Arbeit steht die Analyse der mechanischen Eigenschaften von Gitterstrukturen. Die Gitterstrukturen werden aus einem niedrig legierten Stahl und mit Hilfe des L-PBF-Verfahrens gefertigt. Ein Teil der Gitterstrukturen wird im Prozess durch eine Doppelbelichtung wärmebehandelt. In einer weiteren Versuchsreihe wird die in-Situ-Wärmebehandlung nur lokal an Strebenelementen angewandt. Die Werkstoffeigenschaften der Gitterelemente werden durch die Methoden Dichtemessung und Härteprüfung charakterisiert sowie mit Hilfe der Elektronenrückstreubeugung metallografische untersucht. In dem Versuchsspektrum werden die Strebenwinkel, von 35° bis 60° und die Strebendurchmesser von 0,5 mm bis 2,25 mm variiert. Hierbei wird untersucht, ob sich die Werkstoffeigenschaften verändern.
In dieser Arbeit wird eine relative Dichte von über 99,7 % bei den Gitterstrukturen erreicht. Im Vergleich zu den einfachbelichteten Gitterelementen wird durch die in-Situ-Wärmebehandlung die Makrohärte signifikant gesteigert. Im Versuchsspektrum werden durch die Variation der Geometrie keine signifikanten Veränderungen der Makrohärte und der Mikrotextur des Gefüges festgestellt. Im Randbereich der Streben wird eine Reduzierung der Härte von bis zu 250 HV0,1 beobachtet. Eine messbare Veränderung der Mikrotextur ergibt sich nicht. Als Grund sind Anlasseffekte wahrscheinlich, welche bei der metallografischen Untersuchung im Randbereich festgestellt werden.