Besonderheiten bei der Auslegung und Gestaltung lasergesinterter Bauteile

Mit der Entwicklung der losgrößenunabhängigen, additiven Fertigungsverfahren eröffnen sich vollkommen neue Wege zur Realisierung von komplexen Integralbauteilen bei niedrigen Stückzahlen. Bei der Bauteilgestaltung müssen (verglichen mit traditionellen Herstellverfahren, beispielsweise Spritzgießen) weniger Fertigungsrestriktionen beachtet werden. Dennoch ist die Gestaltungsfreiheit nicht unbegrenzt. In diesem Beitrag werden basierend auf dem Gedanken des Fertigungsgerechten Konstruierens Möglichkeiten und Herausforderungen bei der Gestaltung von additiv gefertigten Bauteilen herausgestellt. Darauf aufbauend werden Potenziale aufgezeigt, wie Produktentwickler in Zukunft bei der Auslegung und Gestaltung solcher Produkte unterstützt werden können.

Die Inszenierung der Bilder Ephemere Architekturen bei Thomas Demand

In den Arbeiten des Künstlers Thomas Demand sind das Ephemere und das Architektonische eng verzahnt: er baut aufwendige Außen- und Innenräume aus Papier, die ihren temporären Charakter durch materialbedingte Fragilität beweisen, vor allem aber durch die Entscheidung, sie nach der finalen photographischen Aufnahme zu zerstören. Das Ephemere reicht aber auch in die Inszenierung der Bilder bei Ausstellungen hinein. Was als Paragone zwischen der Museumsarchitektur eines Jean Nouvel, Peter Zumthor, Mies van der Rohe und der auszustellenden Kunst beginnt, entwickelt sich zum monumentalen Gesamtkunstwerk, bei dem sich zwischen vorhandener Architektur, Ausstellungsarchitektur und Bildern durch Zitat und mimetischen Eingriff vielfältige Dialoge, aber auch Spannungen ergeben.

Untersuchung der Materialalterung bei pulverbasierten Schichtbauverfahren

Additive, pulverbasierte Schichtbauverfahren, wie das Selektive Masken- oder La-sersintern, ermöglichen die Fertigung von komplexen Bauteilen ohne Werkzeug und Form. Aufgrund der hohen, verarbeitungsbedingten Bauraumtemperaturen kommt es während der Verarbeitung zu physikalischem und thermisch-oxidativem Abbau der eingesetzten Kunststoffpulver. Das im Bauraum nicht aufgeschmolzene Material, der so genannte Partcake, kann nach dem Bauprozess vom fertigen Bauteil entfernt und für weitere Bauprozesse verwendet werden. Zur Realisierung reproduzierbarer Bau-teileigenschaften ist jedoch eine Aufbereitung („Refreshen“) des Partcake-Pulvers notwendig. Im Rahmen des Beitrags werden Erkenntnisse zum Alterungsverhalten von Kunst-stoffpulvern vorgestellt. In einem Modellversuch wurde der Verarbeitungsprozess für PA12-Pulver nachgestellt und somit verschiedene Alterungsstufen generiert. Beson-deres Augenmerk wurde auf den Einfluss einer Materialvorbehandlung gelegt. Die gealterten Pulver wurden physikalisch und thermoanalytisch hinsichtlich ihrer verar-beitungsrelevanten Materialeigenschaften untersucht.

Anlaufstrategien für Hochregallager bei Wiederinbetriebnahme

Mit den Mitteln der Simulation lässt sich nachweisen, dass der maximal realisierbare Durchsatz in Zeilenregallagern unter dem Regime der beiden üblichen Lagerbetriebsstrategien Querverteilung und FIFO nach Wiederinbetriebnahme einer vorübergehend ausgefallenen Regalgasse zunächst deutlich abfallen kann. Mit Hilfe theoretischer Betrachtungen zu der Verteilung von Lagereinheiten einer Sorte auf die einzelnen Lagergassen werden die sich ergebenden Verteilungsänderungen und damit die zugrunde liegenden Ursachen sowie die sich daraus abzuleitenden Zwangsfolgen für das Betriebsverhalten des Lagers dargestellt. Anhand der Ergebnisse von Simulationsexperimenten wird der Einfluss von Ausfalldauer und Sortimentsbreite auf die Folgen eines Gassenausfalls aufgezeigt und eine allgemeine These über mögliche Bedingungszusammenhänge formuliert. Eine Möglichkeit zur Verhinderung der beschriebenen negativen Ausfallfolgen stellt die Bestimmung einer entsprechenden Ersatz-Auslagerreihenfolge dar.

Leichtbau bei Unstetigförderern durch Einsatz moderner Werkstoffe

Unstetigförderer unterliegen zahlreichen Beschleunigungs- und Bremsvorgängen, weshalb eine Reduktion der bewegten Masse hilft, Energie einzusparen. Eine solche Massenreduktion ist durch Einsatz neuartiger Werkstoffe möglich. Am Beispiel des Mastes eines Regalbediengerätes (RBG) wird aufgezeigt, dass durch Einsatz moderner Werkstoffe und der sogenannten Sandwichbauweise im Vergleich zu einem Stahlmast bis zu 70 % der Masse eingespart werden kann.

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.