Das Buch beschreibt grundlegende Spezifikationen von Bauteilen und Prozessen, Methoden zur Abschätzung der Bauteileignung und Anwendung der Additiven Fertigung sowie zur Entwicklung von Konzepten und Entwürfen. Weiter werden die Konstruktion von Bauteilen, deren Gestaltung zur Sicherstellung funktionaler Anforderungen und der Herstellbarkeit sowie Methoden und Werkzeuge zur Bauteiloptimierung dargestellt. Es erfolgt die Beschreibung von Ansätzen zur rechnergestützten Simulation sowie physischen Validierung von Bauteilen und die Erprobung von Bauteilen und Materialien. Daraus abgeleitet werden Maßnahmen zur Sicherstellung von Qualitätsaspekten charakterisiert. Weiterhin werden die Integration von Additiven Fertigungsverfahren in bestehende Prozesse dargestellt sowie Maßnahmen zur Steigerung der Wertschöpfung abgeleitet. Die Inhalte werden vor dem Hintergrund zum Aufbau neuer Geschäftsmodelle diskutiert, sie wurden 2018 auf einem Workshop präsentiert und zwischen Experten aus Forschung und Industrie erörtert.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Reflektive Optiken stellen durch deren strahlführende und -formende Funktion ohne chromatische Aberration wichtige Komponenten zur Umsetzung effizienter optischer Systeme dar. Freiform-Reflektoren stellen Schlüsselelemente für optische Systeme dar, um kompakte und hochfunktionalisierte Bauweisen umzusetzen. Insbesondere die Additive Fertigung eignet sich hierbei durch den schichtweisen Aufbau zur Realisierung dieser Komponenten.
In dieser Arbeit wird betrachtet, inwiefern sich die Prozesskette des Selektiven Laserstrahlschmelzens als additives Fertigungsverfahren zur Fertigung reflektiver Optiken eignet. Hierfür wird der Zusammenhang zwischen den prozessspezifischen Stellgrößen und der optischen Funktion des Reflektors, dem Reflexionsgrad, über Parameterstudien aufgestellt und der Einfluss des Laserpolierens als werkzeugloses Nachbearbeitungsverfahren betrachtet.
Mithilfe einer auf den Parameterstudien beruhenden Anforderungsanalyse werden Möglichkeiten untersucht, Selektives Laserstrahlschmelzen und Laserpolieren zu kombinieren, um Limitierungen der entstehenden optischen Qualität aufzuheben oder Grenzwerte an die optische Funktion des Reflektors anzupassen.
Zudem wird auf Basis der Fertigung mittels Selektivem Laserstrahlschmelzen die Anwendbarkeit der Funktionsintegration evaluiert, indem weitere Funktionen wie interne Strukturen zur thermischen o-der mechanischen Funktionserweiterung für einen Reflektor in einem Konstruktionskatalog aufgeführt werden.
Aktualisiert: 2021-03-25
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Reflektive Optiken stellen durch deren strahlführende und -formende Funktion ohne chromatische Aberration wichtige Komponenten zur Umsetzung effizienter optischer Systeme dar. Freiform-Reflektoren stellen Schlüsselelemente für optische Systeme dar, um kompakte und hochfunktionalisierte Bauweisen umzusetzen. Insbesondere die Additive Fertigung eignet sich hierbei durch den schichtweisen Aufbau zur Realisierung dieser Komponenten.
In dieser Arbeit wird betrachtet, inwiefern sich die Prozesskette des Selektiven Laserstrahlschmelzens als additives Fertigungsverfahren zur Fertigung reflektiver Optiken eignet. Hierfür wird der Zusammenhang zwischen den prozessspezifischen Stellgrößen und der optischen Funktion des Reflektors, dem Reflexionsgrad, über Parameterstudien aufgestellt und der Einfluss des Laserpolierens als werkzeugloses Nachbearbeitungsverfahren betrachtet.
Mithilfe einer auf den Parameterstudien beruhenden Anforderungsanalyse werden Möglichkeiten untersucht, Selektives Laserstrahlschmelzen und Laserpolieren zu kombinieren, um Limitierungen der entstehenden optischen Qualität aufzuheben oder Grenzwerte an die optische Funktion des Reflektors anzupassen.
Zudem wird auf Basis der Fertigung mittels Selektivem Laserstrahlschmelzen die Anwendbarkeit der Funktionsintegration evaluiert, indem weitere Funktionen wie interne Strukturen zur thermischen o-der mechanischen Funktionserweiterung für einen Reflektor in einem Konstruktionskatalog aufgeführt werden.
Aktualisiert: 2020-12-09
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Das Buch beschreibt grundlegende Spezifikationen von Bauteilen und Prozessen, Methoden zur Abschätzung der Bauteileignung und Anwendung der Additiven Fertigung sowie zur Entwicklung von Konzepten und Entwürfen. Weiter werden die Konstruktion von Bauteilen, deren Gestaltung zur Sicherstellung funktionaler Anforderungen und der Herstellbarkeit sowie Methoden und Werkzeuge zur Bauteiloptimierung dargestellt. Es erfolgt die Beschreibung von Ansätzen zur rechnergestützten Simulation sowie physischen Validierung von Bauteilen und die Erprobung von Bauteilen und Materialien. Daraus abgeleitet werden Maßnahmen zur Sicherstellung von Qualitätsaspekten charakterisiert. Weiterhin werden die Integration von Additiven Fertigungsverfahren in bestehende Prozesse dargestellt sowie Maßnahmen zur Steigerung der Wertschöpfung abgeleitet. Die Inhalte werden vor dem Hintergrund zum Aufbau neuer Geschäftsmodelle diskutiert, sie wurden 2018 auf einem Workshop präsentiert und zwischen Experten aus Forschung und Industrie erörtert.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Das Buch beschreibt grundlegende Spezifikationen von Bauteilen und Prozessen, Methoden zur Abschätzung der Bauteileignung und Anwendung der Additiven Fertigung sowie zur Entwicklung von Konzepten und Entwürfen. Weiter werden die Konstruktion von Bauteilen, deren Gestaltung zur Sicherstellung funktionaler Anforderungen und der Herstellbarkeit sowie Methoden und Werkzeuge zur Bauteiloptimierung dargestellt. Es erfolgt die Beschreibung von Ansätzen zur rechnergestützten Simulation sowie physischen Validierung von Bauteilen und die Erprobung von Bauteilen und Materialien. Daraus abgeleitet werden Maßnahmen zur Sicherstellung von Qualitätsaspekten charakterisiert. Weiterhin werden die Integration von Additiven Fertigungsverfahren in bestehende Prozesse dargestellt sowie Maßnahmen zur Steigerung der Wertschöpfung abgeleitet. Die Inhalte werden vor dem Hintergrund zum Aufbau neuer Geschäftsmodelle diskutiert, sie wurden 2018 auf einem Workshop präsentiert und zwischen Experten aus Forschung und Industrie erörtert.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Zur Behandlung von Patienten mit innenohrbedingter Taubheit stellen Cochlea-Implantate (CI) die etablierte Behandlungsmethode dar. Bei Vorhandensein eines Resthörvermögens werden CI wegen des hohen Risikos der intraoperativen Ertaubung durch mechanische Traumatisierung nur selten eingesetzt. Der Erfolg dieses Eingriffs ist maßgeblich vom persönlichen Geschick und der Erfahrung des operierenden Arztes abhängig. Diese Einschränkungen sollen durch Integration von mittels des selektiven Laserstrahlschmelzens hergestellten Mikroaktoren aus einer Nickel-Titan-Formgedächtnis-Legierung (NiTi-FGL) überwunden werden. Zur Erzielung der notwendigen Bauteilauflösung wurden Strategien für die additive Fertigung von Mikroaktoren hergeleitet. Diese wurden auf Basis der experimentell ermittelten Prozessparameter hergestellt und bezüglich der mechanischen Funktionalität sowie der Formgedächtnis-Eigenschaften evaluiert. Prototypen eines durch Mikroaktoren deformierbaren Elektrodenträgers wurden erstmalig im Labormaßstab getestet.
Aktualisiert: 2020-01-01
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Zur Behandlung von Patienten mit innenohrbedingter Taubheit stellen Cochlea-Implantate (CI) die etablierte Behandlungsmethode dar. Bei Vorhandensein eines Resthörvermögens werden CI wegen des hohen Risikos der intraoperativen Ertaubung durch mechanische Traumatisierung nur selten eingesetzt. Der Erfolg dieses Eingriffs ist maßgeblich vom persönlichen Geschick und der Erfahrung des operierenden Arztes abhängig. Diese Einschränkungen sollen durch Integration von mittels des selektiven Laserstrahlschmelzens hergestellten Mikroaktoren aus einer Nickel-Titan-Formgedächtnis-Legierung (NiTi-FGL) überwunden werden. Zur Erzielung der notwendigen Bauteilauflösung wurden Strategien für die additive Fertigung von Mikroaktoren hergeleitet. Diese wurden auf Basis der experimentell ermittelten Prozessparameter hergestellt und bezüglich der mechanischen Funktionalität sowie der Formgedächtnis-Eigenschaften evaluiert. Prototypen eines durch Mikroaktoren deformierbaren Elektrodenträgers wurden erstmalig im Labormaßstab getestet.
Aktualisiert: 2019-11-07
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In der vorliegenden Arbeit wird eine Methode zur Gewichtsoptimierung von Strukturbauteilen für das Selektive Laserstrahlschmelzen vorgestellt, welche die Verwendung von kraftflussangepassten Strukturen ermöglicht. Vor diesem Hintergrund werden ein systematisches Vorgehen beschrieben, relevante Rechnerwerkzeuge bereitgestellt sowie Gestaltungsrichtlinien für Selektives Laserstrahlschmelzen für die Fertigung von inneren Strukturen spezifiziert.
Als Grundlage für die erarbeitete Methode werden Anwendungen für innere Strukturen untersucht. Dabei werden die Bewertung zur Erfüllung einer mechanischen Aufgabe sowie die Herstellbarkeit im Selektiven Laserstrahlschmelzen diskutiert. Zur Methodenvalidierung werden Demonstratoren gestaltet und durch den Einsatz von Rechnerwerkzeugen simuliert. Die aufgebauten Modelle werden im Selektiven Laserstrahlschmelzen aus AlSi10Mg gefertigt und anschließend erprobt.
Die in der vorliegenden Arbeit erarbeiteten Ergebnisse werden hinsichtlich deren Praxisrelevanz diskutiert. Dazu wird der Optimierungsverlauf bei der Verwendung innerer Strukturen analysiert. Es erfolgt die Beschreibung notwendiger Maßnahmen zur Anwendung der Methode. Abschließend werden entscheidende Einflussfaktoren von inneren Strukturen im Gestaltungsprozess zusammengefasst.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem selektiven Laserstrahlschmelzen der Legierung M247 LC, die aufgrund ihrer Neigung zur Rissbildung bisher nicht prozesssicher durch dieses Verfahren verarbeitbar ist. Proben wurden mit unterschiedlichen Fertigungsparametern hergestellt und auf ihre Gefügeausprägung, Gefügetextur sowie Rissdichte, Rissorientierung und Rissart untersucht. An ausgewählten Proben wurden anschließend Versuchsreihen zur Wärmebehandlung durchgeführt. Während eine Versuchsreihe an einem eigens aufgebauten Versuchsstand zur lokalen Wärmebehandlung mithilfe einer Induktionsspule unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt wurde, wurde eine zweite Versuchsreihe im Vakuumofen durchgeführt. Für unterschiedliche Wärmebehandlungszustände wurden die Gefüge¬ausprägung, die Gefügetextur sowie die Fehlstellenart und -dichte analysiert. In einem weiteren Abschnitt wurde ein etabliertes Simulationstool für die Schmelzbadsimulation für diesen schwer schweißbaren Werkstoff adaptiert und zur Abschätzung sinnvoller Laserparameter sowie zur Analyse der erwarteten Abkühlbedingungen für den Laserstrahlschmelzprozess mit und ohne zusätzliche Wärmeeinbringung angewendet.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Magnesium und Magnesiumlegierungen sind für die Herstellung von bioresorbierbaren Implantaten von großem Interesse. Die Verarbeitung dieser Werkstoffgruppe im selektiven Laserstrahlschmelzverfahren ermöglicht die wirtschaftliche Fertigung von komplexen, individuellen und bioresorbierbaren Implantaten. In den bisherigen Untersuchungen zum selektiven Laserstrahlschmelzen von Magnesium und Magnesiumlegierungen wurde die Machbarkeit bestätigt, jedoch die Prozessentwicklung nicht vollständig abgeschlossen. Die Entwicklung des selektiven Laserstrahlschmelzens für Magnesium und Magnesiumlegierungen für die Implantatfertigung war somit übergeordnetes Ziel dieser Arbeit. Anhand von Grundlagenuntersuchungen an Magnesium und ausgewählten Magnesiumlegierungen wurden allgemeine Prozessparameter identifiziert und ein Fertigungsprozess für bioresorbierbare Implantate für nachfolgende medizinische Untersuchungen entwickelt. Auf Basis aller Ergebnisse wurde ein Prozessverständnis abgeleitet und ein Ausblick auf eine zukünftige industrielle Einführung von Magnesium und Magnesiumlegierungen gegeben.
Aktualisiert: 2019-11-07
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