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Dieser Beitrag stellt die Möglichkeiten des 3D-Druckes unter der Berücksichtigung von Mensch-Roboter-Kollaborations-Anforderungen dar. Dabei werden die Vorteile mit besonderem Fokus auf die zusätzliche Gestaltungsfreiheit erläutert. Anhand von Beispielen wird der Stand der Technik bereits eingesetzter Sensorik sowie deren Notwendigkeit in Greifsystemen erläutert. Im weiteren Verlauf dieses Beitrags werden allgemeine Verfahren für die additive Verarbeitung von leitfähigen Materialien vorgestellt. Daran angeknüpft sind Beispiele speziell zur 3D-gedruckten Sensorik. Abgerundet wird der Beitrag mit einem Ausblick bezüglich 3D-gedruckter Sensorik in MRK-Greifsystemen.
Um medizinische Behandlungsverfahren in der Praxis besser verstehen und anwenden zu können, gewinnt die Visualisierung der Prozesse an immer größerer Bedeutung. Durch Anwendung der Computer-Simulationssoftware CST können elektromagnetische und thermische Simulationen zur Analyse verschiedener Herzrhythmusstörungen durchgeführt werden. Eine weitere Form der Visualisierung erfolgt durch haptische, dreidimensionale Druckmodelle. Diese Modelle können mit einem generativen Herstellungsverfahren, wie z. B. einem 3D-Drucker, in kürzester Zeit hergestellt werden.
Systematische Erfassung von Einflussfaktoren für das Additive Tooling von Spritzgusswerkzeugen
(2021)
Additive tooling is a quick and cost-effective way of producing injection molded products and high fidelity prototypes using the injection molding process. As part of product development, additive tooling is integrated into a complex process. A lack of design and application knowledge represents a barrier in its use. The present work shows how a Design-Structure-Matrix (DSM) can be used to systematically record and analyze influencing factors and their interrelationships. A systematic literature search is carried out to identify the factors and relationships.
In this study, we tested the function of a replica of the over 500-year-old original of the
famous Franconian Imperial Knight Götz von Berlichingen’s first “iron hand”, which we
reconstructed by computer-aided design (CAD) and recently printed using a multi-material
3D printer. In different everyday tasks, the artificial hand prosthesis proved to be remarkably
helpful. Thus, the hand could hold a wine glass, some grapes, or a smartphone. With a
suitable pencil, even writing was possible without any problem. Although for all these
functions the healthy other hand was necessary to assist at the beginning, the artificial hand
is an astonishing mechanical aid with many possibilities. Therefore, in certain cases, the
non-invasive approach of a passive mechanical hand replacement, which is an individual,
quick and cheap solution due to modern 3D printing, may always be worth considering
also for today’s requirements.
Wir haben die erste „Eiserne Hand“ des Götz von Berlichingen mit 3D-Computer-Aided Design rekonstruiert und über einen Multimaterial-3D-Drucker ausgedruckt. Dabei ließ sich feststellen, dass die 500 Jahre alte Technik keinesfalls veraltet ist: Das Innenleben der „Eisernen Hand“ ist ausgefeilter als bisher angenommen. Sie könnte sogar spannende Impulse für die Entwicklung neuer künstlicher Handprothesen liefern.
Zur Herstellung von Spritzgussformeinsätzen kommen in der Regel spanende Verfahren zum Einsatz. In den letzten Jahren hat sich allerdings auch die additive Herstellung dieser Werkzeuge als zweckmäßig erwiesen. In der Produktentwicklung spielt die Agilität heute eine immer wichtigere Rolle. Um mögliche Potentiale des Additive Tooling im Rahmen des Agile Prototyping und um Unterschiede zu den konventionellen Herstellverfahren aufzuzeigen, werden Angebote für die Fertigung mehrerer Formeinsätze durch eine CNC- und HSC-Fertigung, sowie durch additive Herstellung angefragt und hinsichtlich Beschaffungskosten und -zeiten miteinander verglichen. Zudem erfolgt eine Bewertung der technischen Unterschiede. Aus diesen beiden Betrachtungen kann schließlich ein Profil über die drei Herstellverfahren abgeleitet werden, welches bei der anwendungsfallspezifischen Verfahrensauswahl unterstützen soll.
The use of architectural models is a long-proven method for the visualization of designs. More recently, powerful 3D printers have enabled the rapid and cost-effective additive manufacturing (AM) of textured architectural models. The use of AM technology to sample terraced houses in a specific use case (sampling center with more than 1200 customers per year) is examined within this contribution. The aim is to offer customers with limited spatial imagination assistance in the form of detailed architectural models of the whole house, which are divided into different modules. For this purpose, the structure of the terraced house is first analysed and examined for flexible design elements. The implementation of different variants of each floor should serve as a basis for the customer's decision on design and equipment. Thus, the architectural models are additively manufactured using Polyjet modeling. The necessary CAAD-data and interfaces, the technical possibilities and limits of this approach as well as the resulting costs are analyzed. The results of the AM process are evaluated to determine their applicability for the sampling of terraced houses. In addition, the evaluation will show that the additively manufactured architectural models will allow a more precise visualization of the building and thus a faster understanding of the design choices.
Einsatz von Additive Manufacturing zur Darstellung von Simulationsergebnissen in der Blechumformung
(2016)
In recent years, the additive manufacturing processes have rapidly developed. The additive manufacturing processes currently present a high-performance alternative to conventional manufacturing methods. In particular, they offer the opportunity of previously hardly imaginable design freedom, i.e. the implementation of complex forms and geometries. This capability can, for example, be applied in the development of especially light but still loadable components in automotive engineering. In addition, waste material is seldom produced in additive manufacturing which benefits a sustainable production of building components. Until now, this design freedom was barely used in the construction of technical components and products because, in doing so, both specific design guidelines for additive manufacturing and complex strength calculations must be simultaneously observed. Yet in order to fully take advantage of the additive manufacturing potential, the method of topology optimization, based on FEM simulation, suggests itself. It is with this method that components that are precisely matched and are especially light, thereby also resource-saving, can be produced. Current literature research indicates that this method is used in automotive manufacturing for reducing weight and improving the stability of both individual parts and assembly units. This contribution will study how this development method can be applied in the example of a brake mount from an experimental vehicle. In this, the conventional design is improved by means of a simulation tool for topology optimization in various steps. In an additional processing step, the smoothing of the thus developed component occurs. Finally, the component is generatively manufactured by means of selective laser melting technology. Models are manufactured using binder jetting for the demonstration of the process. It will also be determined how this weight reduction affects the CO2 emissions of a vehicle in use.
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.
Fusion 360 – kurz und bündig
(2020)
Dieses Lehrbuch ermöglicht dem Anfänger in der 3D-Modellierung einen schnellen Einstieg in die Arbeit mit dem cloudbasierten CAD-System Autodesk® Fusion 360TM. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den grundlegenden Funktionen zur Modellierung von Einzelteilen und dem Zusammenbau von Produkten, sowie in der Erstellung von einfachen technischen Zeichnungen. Dabei werden bei jedem Schritt die besonderen Anforderungen an eine 3D-Druck-gerechte Gestaltung erläutert und umgesetzt. Somit ist das Ergebnis dieser „Schritt für Schritt“-Anleitung die vollständige Modellierung eines Miniatur-Automobils, das am 3D-Drucker in ein reales Modell umgesetzt werden kann. Das didaktische Konzept ist so ausgelegt, dass alle Schritte für ein Selbststudium geeignet sind. Die vorliegende Auflage wurde komplett überarbeitet, sie basiert auf der neuen Benutzeroberfläche User Interface (UI) und enthält ein neues Kapitel zum CNC-Blechbiegen.
Dieses Lehrbuch ermöglicht dem Anfänger in der 3D-Modellierung einen schnellen Einstieg in die Arbeit mit dem cloudbasierten praxisorientierten CAD-System Onshape. Dabei werden bei jedem Schritt die besonderen Anforderungen an eine 3D-Druck-gerechte Gestaltung erläutert und umgesetzt. Somit ist das Ergebnis dieser „Schritt für Schritt“-Anleitung die vollständige Modellierung eines Miniatur-Automobils, das am 3D-Drucker in ein reales Modell umgesetzt werden kann. Die aktuelle Auflage wurde zugunsten besserer Lesbarkeit in ein größeres Format gebracht, die Inhalte wurden neu gegliedert und aktualisiert und um das Kapitel „Blechbauteile für CNC-Biegen" erweitert.
Implementation of interdisciplinary student teams in design education for additive manufacturing
(2018)
Additive manufacturing (AM) technologies are becoming increasingly popular in all areas of product development. Therefore, it is imperative that students be taught Design for AM. However, due to the rapid development of new methods and materials for AM, it does not make sense to only teach particular design guidelines, as these can quickly become obsolete. Rather, students should acquire the competence to develop guidelines themselves, that take into account the current state of the art. Thus, they will be able to react to changing processes and new materials
in the future. In order to convey the independent development of design guidelines for additive manufacturing by students, a new concept was developed, which is presented in this contribution. In this process, the learning goal is worked out by a group of students on the basis of a practical
task. The group consists of an interdisciplinary team in order to combine different competencies and to provide different perspectives on the task. A case study will show the design and manufacture of a miniature aircraft using Fused Layer Modelling. The aim of the development is above all the design for additive manufacturing. In addition, a low use of resources in combination with lightweight construction should be achieved. In the implementation of the task, the students are confronted with challenging aerodynamic design of wings as well as with the economic evaluation of the development process. An examination of the level of knowledge before and after the case study examines the learning success.