Das Foam Reaction Prototyping (FRP)

Das FRP-Verfahren ist eine neuentwickelte Technologie, die andere Verfahren des Prototypenbaus bzw. der Prototypenerzeugung an Präzision, Schnelligkeit und Rentabilität um ein Vielfaches übertrifft. Generell verringert sich damit der Zeitrahmen von der Idee bis zum fertigen Modell (time-to-market) dramatisch.

Wie und wann werden Rapid-Technologien in der Medizintechnik wirtschaftlich?

Die Dentalindustrie heutzutage steht vor einem grundlegendem Wechsel der Herstellverfahren vom handgefertigten Objekt durch den Zahntechniker zur Mass Customization mittels Rapid-Technologien. Durch fortwährende Entwicklungen im Bereich bildgebender Verfahren stehen sowohl dem Mediziner als auch für die nachfolgenden Prozeßketten in steigendem Maße 3 dimensionale Datensätze zur Verfügung.

Rapid Manufacturing - auch mit SLM

Rapid Manufacturing (RM) wurde als Schlagwort in der letzten Zeit insbesondere aus dem Bereich des Selective Laser Sintering (SLS) bekannt. In dieser inzwischen über 15-jährigen Technologieentwicklung wurden in den vergangenen Jahren bedeutende Fortschritte erzielt, die die Bauteileigenschaften nahe an die Anforderungen für End-Teile heran brachten. So ist das RM denn auch weniger aus der Sicht grösserer Losgrösse zu verstehen. Viel mehr bedeutet Rapid Manufacturing, dass die Bauteile nach einer generativen Fertigung direkt im Endprodukt resp. der Endanwendung zum Einsatz kommt. Das Selective Laser Melting, mit welchem aus metallischen Pulvermaterialien direkt Metallteile in Standardmaterialien hergestellt werden können, ist aufgrund der guten Materialeigenschaften für RM prädestiniert. In den ersten Anwendungsfeldern des SLM–Verfahrens standen die Herstellung von Werkzeugeinsätzen mit konturnaher Kühlung (Conformal Cooling) im Vordergrund, wobei diese Werkzeuge unter dem Begriff RM verstanden werden müssen, da die Werkzeuge direkt für die Endanwendung - den Spritzgussprozess - verwendet werden. Aktuelle Trends gehen jedoch in Richtung der Fertigung von Funktionsteilen z.B. für den Maschinenbau. Obwohl sich in der Fertigung komplexer Funktionsteile noch Probleme, z.B. mit in Bezug auf die generative Baurichtung überhängender Bauteilstrukturen ergeben, zeigen sich trotzdem erhebliche Vorteile eines RM mittels SLM. Neben klaren Vorteilen durch das mögliche Customizing von Bauteilen können bei kleineren Bauteilgrössen auch erhebliche Kostenvorteile erzielt werden. Allerdings zeigen die Grenzen der aktuellen Möglichkeiten, in welchen Bereichen das SLM-Verfahren weiterer Entwicklung bedarf. Themen wie Produktivität, die Problematik der nach wie vor notwendigen Supportstrukturen wie auch Qualitätssicherung müssen in den nächsten Jahren angegangen werden, wenn dieses Verfahren den Schritt hin zu einem etablierten Produktionsverfahren und damit zu breiterer Akzeptanz und Anwendung finden soll

Funktionales Konstruieren – Rapid Technologien für Architektur und Baukonstruktion

Nicht nur in der Medizintechnik, in der Luftfahrt und in der Automobilindustrie werden die generativen Verfahren zunehmend mehr als wichtige Produktionsverfahren angesehen. Auch die (Bau-) Industrie nimmt mehr und mehr die Möglichkeiten und Chancen wahr, welche diese Verfahren für andersartige Konstruktionen und Details eröffnen. Die Ergründung von Veränderungen und Auswirkungen dieser neuen Technologien auf den Entwurf und auf die Umsetzung von Architektur und Baukonstruktion ist Schwerpunkt der Forschungstätigkeiten von Dipl.-Ing. Holger Strauß an den Hochschulstandorten TU Delft, Niederlande und an der Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Detmold. Das erste, umfangreiche Forschungsprojekt zu diesem Thema - „Influence of Additive Processes on the development of facade constructions“ - wurde 2008 in Kooperation mit der international agierenden Firma Kawneer-Alcoa im Forschungsschwerpunkt „ConstructionLab“ an der Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur etabliert. Der Fokus der Bestrebungen liegt zunächst auf der Ergründung von Möglichkeiten für die generative Herstellung von Bauteilen als Ergänzung der Standardprodukte in Systemfassaden. Die Verwendung der Additiven Verfahren und Hightech CAD-CAM Anwendungen bedingt eine neue Art des Konstruierens. Nämlich nicht mehr das fertigungsgerechte, sondern das funktionsgerechte – das „Funktionale Konstruieren“. Neben der Bereicherung der Forschung und Lehre an den Hochschulen durch eine praxisnahe und zielorientierte Aufgabenstellung, fließen alle Ergebnisse in die Promotion von Holger Strauß an der Technischen Universität in Delft am Lehrstuhl Design of Construction bei Prof. Dr.-Ing. Ulrich Knaack ein.

Ansätze zur Verbesserung von Qualität und Wirtschaftlichkeit bei generativen Verfahren durch Optimierung des Pre-Processes

Mittels generativer Fertigung ist es heute möglich die, Entwicklungszeit und Ferti-gungsdauer von Prototypen, Produkten und Werkzeugen zu verkürzen. Neben dieser Zeitersparnis sind die im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren unwe-sentlichen Geometriebeschränkungen für den Anwender von besonderem Interesse. Dieses Alleinstellungsmerkmal der generativen Fertigung macht es möglich auch komplexe Geometrie wirtschaftlich herzustellen. Voraussetzung für eine wirtschaftli-che und fehlerminimierte Fertigung ist hierbei eine möglichst optimale Prozessvorbe-reitung (Pre-Processing). Dabei sind insbesondere die Schritte der Bauteilorientie-rung, der Stützkonstruktionserzeugung, der Schichtzerlegung sowie der Bauraum-ausnutzung von Interesse. Auch wenn diese Punkte wesentlich zur Qualität und Wirtschaftlichkeit beitragen, sind die Erkenntnisse für den unerfahrenen Anwender nur unzureichend dokumentiert, wodurch eine möglichst effiziente Fertigung zu-nächst ausgeschlossen werden kann. Anhand unterschiedlicher Beispiele sollen dem Anwender hier die Möglichkeiten zur Optimierung dieser Pre-Processing Schritte er-läutert werden. In diesem Rahmen werden die aktuellen Forschungsergebnisse des Lehrstuhls Rechnereinsatz in der Konstruktion, Institut für Produkt Engineering der Universität Duisburg-Essen in Bezug auf die Optimierung der Bauteilorientierung, der variablen Schichtzerlegung und der Optimierung der Bauraumausnutzung vorgestellt.

Study on microwave dielectric properties of epoxy resin mixtures used for rapid product development

This paper presents a preliminary study on the dielectric properties and curing of three different types of epoxy resins mixed at various stichiometric mixture of hardener, flydust and aluminium powder under microwave energy. In this work, the curing process of thin layers of epoxy resins using microwave radiation was investigated as an alternative technique that can be implemented to develop a new rapid product development technique. In this study it was observed that the curing time and temperature were a function of the percentage of hardener and fillers presence in the epoxy resins. Initially dielectric properties of epoxy resins with hardener were measured which was directly correlated to the curing process in order to understand the properties of cured specimen. Tensile tests were conducted on the three different types of epoxy resins with hardener and fillers. Modifying dielectric properties of the mixtures a significant decrease in curing time was observed. In order to study the microstructural changes of cured specimen the morphology of the fracture surface was carried out by using scanning electron microscopy.

Supporting pre-tender construction planning with virtual prototyping

Purpose – Virtual prototyping technologies linked to building information models are commonplace within the aeronautical and automotive industries. Their use within the construction industry is now emerging. The purpose of this paper is to show how these technologies have been adopted on the pre-tender planning for a typical construction project. Design/methodology/approach – The research methodology taken was an “action research” approach where the researchers and developers were actively involved in the production of the virtual prototypes on behalf of the contractor thereby gaining consistent access to the decisions of the planning staff. The experiences from the case study were considered together with similar research on other construction projects. Findings – The findings from the case studies identify the role of virtual prototyping in components modelling, site modelling, construction equipment modelling, temporary works modelling, construction method visualization and method verification processes. Originality/value – The paper presents a state-of-the-art review and discusses the implications for the tendering process as these technologies are adopted. The adoption of the technologies will lead to new protocols and changes in the procurement of buildings and infrastructure.

Test architecture for prototyping automated dynamic airspace control

The automation of various aspects of air traffic management has many wide-reaching benefits including: reducing the workload for Air Traffic Controllers; increasing the flexibility of operations (both civil and military) within the airspace system through facilitating automated dynamic changes to en-route flight plans; ensuring safe aircraft separation for a complex mix of airspace users within a highly complex and dynamic airspace management system architecture. These benefits accumulate to increase the efficiency and flexibility of airspace use(1). Such functions are critical for the anticipated increase in volume of manned and unmanned aircraft traffic. One significant challenge facing the advancement of airspace automation lies in convincing air traffic regulatory authorities that the level of safety achievable through the use of automation concepts is comparable to, or exceeds, the accepted safety performance of the current system.

Modeling study on transport organization methods choice of highway rapid passenger transport in China

Some new types of mathematical model among four key techno - economic indexes of highway rapid passenger through transportation were established based on the principles of transportation economics. According to the research on the feasible solutions to the associated parameters which were then compared to the actual value, found some limitation in the existing transport organization method. In order to conquer that, two new types of transport organization method, namely CD (Collecting and Distributing) Method and Relay Method were brought forward. What’s more, a further research was down to estimate their characteristics, such as feasibilities, operation flows, applicability fields, etc. This analysis proves the two methods can offset the shortage of rapid passenger through transportation. To ensure highway rapid passenger transport develop harmoniously, a three-stage development targets was suggested to fuse different organization methods.

Construction virtual prototyping : a survey of use

Purpose –The introduction of Building Information Model tools over the last 20 years is resulting in radical changes in the Architectural, Engineering and Construction industry. One of these changes concerns the use of Virtual Prototyping - an advanced technology integrating BIM with realistic graphical simulations. Construction Virtual Prototyping (CVP) has now been developed and implemented on ten real construction projects in Hong Kong in the past three years. This paper reports on a survey aimed at establishing the effects of adopting this new technology and obtaining recommendations for future development. Design/methodology/approach – A questionnaire survey was conducted in 2007 of 28 key participants involved in four major Hong Kong construction projects – these projects being chosen because the CVP approach was used in more than one stage in each project. In addition, several interviews were conducted with the project manager, planning manager and project engineer of an individual project. Findings –All the respondents and interviewees gave a positive response to the CVP approach, with the most useful software functions considered to be those relating to visualisation and communication. The CVP approach was thought to improve the collaboration efficiency of the main contractor and sub-contractors by approximately 30 percent, and with a concomitant 30 to 50 percent reduction in meeting time. The most important benefits of CPV in the construction planning stage are the improved accuracy of process planning and shorter planning times, while improved fieldwork instruction and reducing rework occur in the construction implementation stage. Although project teams are hesitant to attribute the use of CVP directly to any specific time savings, it was also acknowledged that the workload of project planners is decreased. Suggestions for further development of the approach include incorporation of automatic scheduling and advanced assembly study. Originality/value –Whilst the research, development and implementation of CVP is relatively new in the construction industry, it is clear from the applications and feedback to date that the approach provides considerable added value to the organisation and management of construction projects.