Effiziente Fertigungssysteme sind wichtiger denn je, um die steigenden Klimaauflagen und die damit verbundenen Anforderungen an die Ressourceneffizienz erfüllen zu können. Klassische Fertigungsverfahren haben dabei den Nachteil, dass diese entweder mit einem hohen Ressourcenverbrauch verbunden sind oder Produktvarianten nicht wirtschaftlich herstellen können. Zwar können additive Fertigungsverfahren wie Selective Laser Melting (SLM), Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) oder Laserpulverauftragschweißen (LPA) durch ihre hohe Flexibilität dieses Problem teilweise beheben, aber bei großvolumigen Bauteilen oder größeren Stückzahlen sind diese Verfahren mit langen Prozesszeiten verbunden und weisen damit eine geringe Produktivität auf.
Dahingegen können hybride Fertigungsverfahren bestehend aus einer Kombination aus einem werkzeuggebundenen Prozess (z. B. Schmieden) und einem werkzeuglosen Verfahren (z. B. Auftragschweißen) eine effiziente Lösung darstellen. Die Herausforderungen sind dabei, die Wechselwirkungen der Fertigungsverfahren zu untersuchen und die Teilprozesse aufeinander abzustimmen. Ziel war es, die negativen Auswirkungen einer Wärmeeinbringung und deren Effekte auf die Mikrostruktur sowie die daraus resultierende Härte und Festigkeit aufzuzeigen. Des Weiteren wurde die Prozessreihenfolge untersucht, mit der eine optimale Festigkeit erreicht werden kann.
Anhand der Beispiele wurden anschließend Richtlinien und Strategien für das Hybridverfahren abgeleitet. So konnte gezeigt werden, dass durch das Hybridverfahren der Werkstoffeinsatz mit bis zu 53,2 % gegenüber der reinen Zerspanung gesenkt werden kann. Die Prozesszeit liegt mit 4,4 bzw. 2,4 h deutlich unter der eines rein additiven Prozesses, was auf eine konkurrenzfähige Wirtschaftlichkeit hindeutet.
Aktualisiert: 2022-12-15
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Im Zeitalter einer zunehmenden digitalen Vernetzung von virtuellen Arbeitsschritten und der physischen Produktion stellt die Serienfertigung von Dentalunikaten ohne technisches Fachpersonal größte Herausforderungen an die Automatisierung des Produktentstehungsprozesses. Patientenindividueller Zahnersatz in der sogenannten "digitalen dentalen Prozesskette" hergestellt werden. Ziel der Forschung ist die bestmögliche Nachbildung der Eigenschaften eines natürlichen Zahnes. Dies ist durch den eingesetzten Werkstoff und aufgrund des Fertigungsverfahrens limitiert. Additive Fertigungsverfahren erlauben es bionische (Zahn-)Formen ohne werkzeugspezifische Geometriegrenzen zu produzieren. Die digitale dentale Prozesskette ist zudem der erste Fertigungsprozess, in dem additive Verfahren bei identischen Qualitäts- und Zeitanforderungen bezüglich der Fertigungskosten mit abtragenden Verfahren konkurrieren können. Neben den oben genannten Vorteilen der additiven Verfahren stehen diesen Herausforderungen bezüglich der erreichbaren Präzision, den benötigten Zusatzgeometrien und der erzielbaren Oberflächenqualität gegenüber. Diese Nachteile werden heute in der Produktion von Zahnunikaten durch eine manuelle Nachbearbeitung reduziert. In dieser Arbeit wird am Beispiel von Dentalunikaten ein automatisierter frästechnischer Nachbearbeitungsprozess entwickelt und im Anschluss der Grad des Nachbearbeitungsaufwandes am Gesamtprozess identifiziert.Der erste Teil der Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines automatisierbaren Nachbearbeitungsprozesses von additiv gefertigten Unikaten mit minimalem Materialabtrag.Darauf aufbauend werden im zweiten Teil der Arbeit die Kosten hinsichtlich der benötigten Maschinenhauptzeit und des Werkzeugverschleißes durch Versuche quantifiziert.
Aktualisiert: 2020-12-08
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