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

SLM von Polylactiden zur Herstellung von resorbierbaren Implantaten

Rapid Manufacturing von individuellen Implantaten mittels Selective Laser Melting (SLM) wurde für metallische Standardwerkstoffe in der Medizintechnik (Titanlegierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen, Stahl) realisiert. Dies sind permanente Implantate, die entweder dauerhaft im Körper verbleiben oder in einer zweiten Operation entfernt werden. Eine vom ILT mittels SLM hergestellte Hüftpfanne aus TiAl6V4 konnte bereits erfolgreich im Patienten implantiert werden. Die regenerative Therapie ist jedoch die klinisch bevorzugte Strategie. Das bedeutet, dass der Selbstheilungsprozess des menschlichen Körpers für die Heilung von großen Knochendefekten genutzt wird. Ein neuer Ansatz zur Implantatfertigung folgt dieser Strategie. Der SLM-Prozess wird für die Verarbeitung von bioresorbierbaren Werkstoffen entwickelt um individuelle Implantate zu fertigen, die im Körper abgebaut und durch körpereigenes Knochengewebe ersetzt werden. Diese Arbeit beschreibt die Qualifizierung des SLM Verfahrens für die Verarbeitung von einem Kompositmaterial aus Polylactid / β-Tricalciumphosphat (PDLLA/β-TCP).

Untersuchung zur Reduzierung des Verzugs durch Vorwärmung bei der Herstellung von Aluminiumbauteilen mittels SLM

Das generative Fertigungsverfahren Selective Laser Melting (SLM) wird zur direkten Herstellung von metallischen Funktionsbauteilen verwendet. Während des Bauprozesses entstehen durch den schichtweisen Aufbau und die lokale Energieeinbringung mittels eines fokussierten Laserstrahls thermisch induzierte Eigenspannungen, die zu Verzug des Bauteils oder von Bauteilbereichen führen können. Üblicherweise werden die Verzüge durch Stützstrukturen zwischen Bauteil und Substratplatte verhindert. Jedoch ist es nicht immer möglich alle Bereiche eines Bauteils, je nach Komplexität der Geometrie oder Zugänglichkeit, mit Stützstrukturen zu versehen bzw. diese wieder zu entfernen. Durch eine Vorwärmung der Substratplatte während des Bauprozesses können die Verzüge reduziert oder ganz vermieden werden. Jedoch ist bisher keine systematische Untersuchung des Einflusses der Vorwärmung auf Verzüge von Aluminium Bauteilen durchgeführt worden. Ziel dieser Arbeiten ist daher die systematische Untersuchung der Auswirkung einer Vorwärmung beim SLM von Aluminiumbauteilen und die Ermittlung der geeigneten Vorwärmtemperatur, bei der nahezu keine Verzüge mehr entstehen. Eine signifikante Verzugsreduzierung im Vergleich zu den Verzügen ohne Vorwärmung zeigt sich ab einer Vorwärmtemperatur von 150°C. Bei einer Vorwärmtemperatur von 250°C sind im Rahmen der Messgenauigkeit unabhängig von der untersuchten Twincantilever Testgeometrie keine Verzüge mehr feststellbar. Neben der Reduzierung der Verzüge verhindert die Vorwärmung außerdem spannungsbedingte Risse im Bauteil, die ohne Vorwärmung zum Abreißen von Teilen der Testgeometrie führen können. Mit 90 HV 0,1 bei 250°C Vorwärmtemperatur ist die Härte größer als die geforderte Mindesthärte nach DIN EN 1706 von Druckgussbauteilen aus dem Werkstoff AlSi10Mg. Aus diesem Ergebnis kann abgeleitet werden, dass eine Vorwärmtemperatur von 250°C geeignet ist, Bauteile aus dem Werkstoff AlSi10Mg mit SLM defektfrei und prozesssicher herzustellen und Verzüge vollständig zu vermeiden.

Prozessoptimierung des SLM-Prozesses mit hoch-reflektiven und thermisch sehr gut leitenden Materialien durch systematische Parameterfindung und begleitende Simulationen am Beispiel von Silber

Additive Manufacturing durch Aufschmelzen von Metallpulvern hat sich auf breiter Front als Herstellverfahren, auch für Endprodukte, etabliert. Besonders für die Variante des Selective Laser Melting (SLM) sind Anwendungen in der Zahntechnik bereits weit verbreitet und der Einsatz in sensitiven Branchen wie der Luftfahrt ist in greifbare Nähe gerückt. Deshalb werden auch vermehrt Anstrengungen unternommen, um bisher nicht verarbeitete Materialien zu qualifizieren. Dies sind vorzugsweise Nicht-Eisen- und Edelmetalle, die sowohl eine sehr hohe Reflektivität als auch eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen – beides Eigenschaften, die die Beherrschung des Laser-Schmelzprozesses erschweren und nur kleine Prozessfenster zulassen. Die Arbeitsgruppe SLM des Lehr- und Forschungsgebietes Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik hat sich unter der Randbedingung einer kleinen und mit geringer Laserleistung ausgestatteten SLM Maschine der Aufgabe gewidmet und am Beispiel von Silber die Parameterfelder für Einzelspuren und wenig komplexe Geometrien systematisch untersucht. Die Arbeiten wurden von FEM Simulationen begleitet und durch metallographische Untersuchungen verifiziert. Die Ergebnisse bilden die Grundlage zur schnellen Parameterfindung bei komplexen Geometrien und bei Veränderungen der Zusammensetzung, wie sie bei zukünftigen Legierungen zu erwarten sind. Die Ergebnisse werden exemplarisch auf unterschiedliche Geometrien angewandt und entsprechende Bauteile gezeigt.

Impact of SLM build parameters on the surface quality

Additive manufacturing by melting of metal powders is an innovative method to create one-offs and customized parts. Branches like dentistry, aerospace engineering and tool making were indicated and the manufacturing methods are established. Besides all the advantages, like freedom of design, manufacturing without a tool and the reduction of time-to-market, there are however some disadvantages, such as reproducibility or the surface quality. The surface quality strongly depends on the orientation of the component in the building chamber, the process parameters which are laser power and exposure time, but also on the so-called “hatch”-strategy, which includes the way the laser exposes the solid areas. This paper deals with the investigation and characterization of the surface quality of generated parts produced by SLM. Main process parameters including part orientation, part size and hatch strategies are investigated and monitored. The outcome is a recommendation of suitable hatch strategies depending on desired part properties. This includes metered values and takes into account process stability and reproducibility.

Economic benefits and costs of technologies for sustainable land management (SLM): a preliminary analysis of global WOCAT data

The WOCAT network has collected, documented, and assessed more than 350 case studies on promising and good practices of SLM. Information on on- and off-site benefits of different SLM types, as well as on investment and maintenance costs is available, sometimes in quantitative and often in qualitative form. The objective of the present paper is to analyse what kind of economic benefits accrue to local stakeholders, and to better understand how these benefits compare to investment and maintenance costs. The large majority of the technologies contained in the database are perceived by land users as having positive benefits that outweigh costs in the long term. About three quarters of them also have positive or at least neutral benefits in the short term. The analysis shows that many SLM measures exist which can generate important benefits to land users, but also to other stakeholders. However, methodological issues need to be tackled and further quantitative and qualitative data are needed to better understand and support the adoption of SLM measures. Keywords: Sustainable Land Management, Costs, Benefits, Technologies

Use of audiovisual messages from land user to land user for sharing knowledge about SLM: experiences from a pilot project in Kenya and Tajikistan

The global World Overview of Conservation Approaches and Technologies (WOCAT) initiative has developed standardised tools and methods to compile and evaluate knowledge available about SLM. This knowledge is now combined and enriched with audiovisual information in order to give a voice to land users, reach a broad range of stakeholders, and assist in scaling up SLM to reverse trends of degradation, desertification, and drought. Five video products, adapted to the needs of different target groups, are created and embedded in already existing platforms for knowledge sharing of SLM such as the WOCAT database and Google Earth application. A pilot project was carried out in Kenya and Tajikistan to verify ideas and tools while at the same time assessing the usefulness of the suggested products on the ground. Video has the potential to bridge the gap between different actor groups and enable communication and sharing on different levels and scales: locally, regionally, and globally. Furthermore, it is an innovative tool to link local and scientific knowledge, raise awareness, and support advocacy for SLM. Keywords: Sustainable Land Management (SLM), knowledge sharing, audiovisual messages, video, World Overview of Conservation Approaches and Technologies (WOCAT)

Tools for better SLM knowledge management and informed decision-making in addressing land degradation at different scales: the WOCAT–LADA–DESIRE methodology

Desertification research conventionally focuses on the problem – that is, degradation – while neglecting the appraisal of successful conservation practices. Based on the premise that Sustainable Land Management (SLM) experiences are not sufficiently or comprehensively documented, evaluated, and shared, the World Overview of Conservation Approaches and Technologies (WOCAT) initiative (www.wocat.net), in collaboration with FAO’s Land Degradation Assessment in Drylands (LADA) project (www.fao.org/nr/lada/) and the EU’s DESIRE project (http://www.desire-project.eu/), has developed standardised tools and methods for compiling and evaluating the biophysical and socio-economic knowledge available about SLM. The tools allow SLM specialists to share their knowledge and assess the impact of SLM at the local, national, and global levels. As a whole, the WOCAT–LADA–DESIRE methodology comprises tools for documenting, self-evaluating, and assessing the impact of SLM practices, as well as for knowledge sharing and decision support in the field, at the planning level, and in scaling up identified good practices. SLM depends on flexibility and responsiveness to changing complex ecological and socioeconomic causes of land degradation. The WOCAT tools are designed to reflect and capture this capacity of SLM. In order to take account of new challenges and meet emerging needs of WOCAT users, the tools are constantly further developed and adapted. Recent enhancements include tools for improved data analysis (impact and cost/benefit), cross-scale mapping, climate change adaptation and disaster risk management, and easier reporting on SLM best practices to UNCCD and other national and international partners. Moreover, WOCAT has begun to give land users a voice by backing conventional documentation with video clips straight from the field. To promote the scaling up of SLM, WOCAT works with key institutions and partners at the local and national level, for example advisory services and implementation projects. Keywords: Sustainable Land Management (SLM), knowledge management, decision-making, WOCAT–LADA–DESIRE methodology.

Assessing and mapping LD and SLM to directly support the planning and scaling up of SLM interventions to combat desertification

Global investment in Sustainable Land Management (SLM) has been substantial, but knowledge gaps remain. Overviews of where land degradation (LD) is taking place and how land users are addressing the problem using SLM are still lacking for most individual countries and regions. Relevant maps focus more on LD than SLM, and they have been compiled using different methods. This makes it impossible to compare the benefits of SLM interventions and prevents informed decision-making on how best to invest in land. To fill this knowledge gap, a standardised mapping method has been collaboratively developed by the World Overview of Conservation Approaches and Technologies (WOCAT), FAO’s Land Degradation Assessment in Drylands (LADA) project, and the EU’s Mitigating Desertification and Remediating Degraded Land (DESIRE) project. The method generates information on the distribution and characteristics of LD and SLM activities and can be applied at the village, national, or regional level. It is based on participatory expert assessment, documents, and surveys. These data sources are spatially displayed across a land-use systems base map. By enabling mapping of the DPSIR framework (Driving Forces-Pressures-State-Impacts-Responses) for degradation and conservation, the method provides key information for decision-making. It may also be used to monitor LD and conservation following project implementation. This contribution explains the mapping method, highlighting findings made at different levels (national and local) in South Africa and the Mediterranean region. Keywords: Mapping, Decision Support, Land Degradation, Sustainable Land Management, Ecosystem Services, Participatory Expert Assessment

Sustainable Land Management (SLM) Practices in Drylands: How Do They Address Desertification Threats?

Managing land sustainably is a huge challenge, especially under harsh climatic conditions such as those found in drylands. The socio-economic situation can also pose challenges, as dryland regions are often characterized by remoteness, marginality, low-productive farming, weak institutions, and even conflict. With threats from climate change, disputes over water, competing claims on land, and migration increasing worldwide, the demands for sustainable land management (SLM) measures will only increase in the future. Within the EU-funded DESIRE project, researchers and stakeholders jointly identified existing SLM technologies and approaches in 17 dryland study sites located in the Mediterranean and around the world. In order to evaluate and share this valuable SLM experience, local researchers documented the SLM technologies and approaches in collaboration with land users, utilizing the internationally recognized WOCAT questionnaires. This article provides an analysis of 30 technologies and 8 approaches, enabling an initial evaluation of how SLM addresses prevalent dryland threats, such as water scarcity, soil degradation, vegetation degradation and low production, climate change, resource use conflicts, and migration. Among the impacts attributed to the documented technologies, those mentioned most were diversified and enhanced production and better management of water and soil degradation, whether through water harvesting, improving soil moisture, or reducing runoff. Favorable local-scale cost–benefit relationships were mainly found when considered over the long term. Nevertheless, SLM was found to improve people’s livelihoods and prevent further outmigration. More field research is needed to reinforce expert assessments of SLM impacts and provide the necessary evidence-based rationale for investing in SLM.

Irrigation development in Eritrea: potentials and constraints: Proceedings of the workshop of AEAS and SLM Programme Eritrea

Development of irrigation, which is of crucial importance in Eritrea, is perceived by many as the main technique for improving the precarious food security situation in this Sahelian country in the Horn of Africa. The present publication presents the outcome of a nationwide workshop held in 2003, which brought together administrators, scientists, and members of public development agencies and NGOs. These workshop participants presented experiences, lessons learnt, and ideas about how to move forward in relation to development of irrigation in Eritrea. Specifically, the publication deals with the following broad themes, lessons learnt, and experiences in Eritrea: · spate irrigation systems and measurement of performance, as well as experience with modernisation of spate irrigation systems in Eritrea · small-scale irrigation systems and their potentials and pitfalls, including development of low-cost micro irrigation · climate and irrigation, including rainfall forecasts · socio-economic aspects of irrigation, including gender questions, institutional requirements, and irrigation and livelihoods The publication contains an extensive summary in the Tigrinya language, in order to facilitate access to the key findings by local non-English-speaking stakeholders in irrigation development.

Müdafaa : ehl-i İslâmı nasraniyete davet edenlere karşı kaleme a lınmıştır /

Vol. 2 has title Müdafaaya mukabele ve mukabeleye müdafaa.