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Informationen zum Anwendungszentrum 3D-Druck Oberfranken

 

Anwendungszentrum 3D-Druck Oberfranken:
Der Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik der Universität Bayreuth erforscht seit mehreren Jahren die Einsatzmöglichkeiten der additiven Fertigung in KMU. Das erlangte Wissen wird im Projekt Anwendungszentrum 3D-Druck Oberfranken gezielt an interessierte KMU
weitergegeben. Hierzu werden in den drei Schwerpunktbereichen Ersatzteilfertigung, Werkzeugfertigung und Kleinstserienfertigung Fallstudien, integrative Plattformen und Best-Practice-Lösungen zusammen mit den am Projekt beteiligten KMU erarbeitet, die Ergebnisse transparent visualisiert und auch für andere Unternehmen zugänglich gemacht.

Imagebroschüre:
Weitere Informationen erhalten Sie in unserer Imagebroschüre.

Fallstudien.

Entwicklung und additive Fertigung einer Plattenklemme mit schwingungsdämpfenden Eigenschaften

 

Herausforderung: Minimierung von Störgeräuschen bei der Musikwiedergabe eines Plattenspielers durch eine dämpfungsoptimierte Plattenklemme

Lösung: Integration eines Partikeldämpfers und Realisierung des Leichtbauprinzips durch Nutzung der Potentiale der additiven Fertigung

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CFK-Bauteilproduktion mittels additiv gefertigter Kerne

 

Herausforderung: Zeit- und kosteneffiziente Produktion einer Kleinserie eines CFK-Bauteils mit funktionsrelevanten innenliegenden Konturen

Lösung: Anwendung eines Fertigungsprozesses der CFK-Bauteilproduktion mit additiver Feritgung des Kerns

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Wirtschaftlichkeitsvergleich der formativen und additiven Fertigung von Gehäusekomponenten einer kompakten Powerbank

 

Herausforderung: Wirtschaftliche Serienfertigung von Gehäusekomponenten aus Kunststoff für eine kompakte Powerbank

Lösung: Wirtschaftliche Gegenüberstellung formativer und additiver Fertigungsverfahren

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Entwicklung eines Leichtbau-Greiferwechelsystems mit integrierter Elektronik und Pneumatik
 

Herausforderung: Wirtschaftliche Serienfertigung von Gehäusekomponenten aus Kunststoff für eine kompakte Powerbank

Lösung: Wirtschaftliche Gegenüberstellung formativer und additiver Fertigungsverfahren

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Bauteildigitalisierung mittels 3D-Scannen und Flächenrückführung

 

Herausforderung: Generierung von fehlenden 3D-Konstruktionsdaten aus physisch vorhandenen Bauteilen

Lösung: Bauteildigitalisierung mittels 3D-Scannen und anschließender Flächenrückführung

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Kleinstserienfertigung für aufgearbeitete Handbediengeräte von Industrierobotern

 

Herausforderung: Aufarbeitung von Roboter-Handbediengeräten nach End of Production (EoP)e

Lösung: Entwicklung von Ersatzteilen bei Reduzierung des Montageaufwands und additive Kleinstserienfertigung

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Entwicklung und additive Fertigung eines Gehäuses für die Aufarbeitung von Handbediengeräten für Industrieroboter

 

Herausforderung: Wirtschaftliche Kleinserienfertigung eines Gehäu ses im Rahmen der Aufarbeitung von Handbediengeräten

Lösung: Entwicklung einer optimierten Gehäusegeometrie und Fertigung des Gehäuses mittels additiver Fertigung

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Entwicklung und additive Fertigung einer Drehgeber-Abdeckung für Servomotoren

 

Herausforderung: Instandsetzung von Industrierobotern mit defekten Servomotoren nach dem Ende der Lieferverpflichtung (EDO)

Lösung: Nutzung eines kompatiblen Servomotors in Kombination mit dem ursprünglichen Drehgeber

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Entwicklung einer Aufnahme für Schulterstücke in der Kleiderbügelfertigung

 

Herausforderung: Verlängerung der Einsatzdauer von Aufnahmen für Schulterstücke durch konturnahe Anpassung

Lösung: Iterative Optimierung durch Nutzung der Potentiale der additiven Fertigung

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Additive Fertigung von wasserlöslichen Kernen zur Herstellung einer Saugglocke aus Silikon

 

Herausforderung: Zeit- und ressourceneffiziente Herstellung von Saugglocken mit innenliegenden Strukturen im Vakuumguss zur Anbindung an ein Vakuumgreifsystem

Lösung: Kombination verschiedener additiver Fertigungsverfahren zur Herstellung von einsatzfähigen Prototypen

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Steigerung der Innovationsgeschwindigkeit durch Bauteildigitalisierung und additive Fertigung
 

Herausforderung:Nutzung bestehender physischer Produktmodelle als Ausgangsbasis zur Verkürzung der Produktentwicklungszyklen und Steigerung der Innovationsgeschwindigkeit.

Lösung: Bauteildigitalisierung mittels 3D Scannen und anschließender Flächenrückführung sowie additive Fertigung von Funktionsprototypen

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Whitepaper.

Prüfung der Dichtigkeit von Multi Jet Fusion-Bauteilen

Hintergrund: In der Medizintechnik und Luft- und Raumfahrt werden die additiven Fertigungsverfahren nicht mehr nur zur schnellen und günstigen Fertigung von Prototypen genutzt, sondern auch für die Fertigung funktionsfähiger Bauteile. An diese Bauteile werden entsprechende technische Anforderungen ge-stellt, die die additiven Fertigungsverfahren erfüllen müssen. Eine dieser Anforderungen ist die Dichtigkeit der Bauteile gegenüber Fluiden wie z.B. Wasser oder Kühlschmierstoff.

Problemstellung: Die Dichtigkeit von Bauteilen insbesondere für Gehäusekomponenten ist zur Sicherung der dauerhaften Funktionsfähigkeit elektronischer Geräte von entscheidender Bedeutung. Additiv gefertigte Bauteile können aufgrund des schichtweisen Aufbaus und einer damit verbunde-nen möglichen Fehlstellenbildung für unterschiedliche Fluide nicht vollständig undurchlässig sein. Die Dichtigkeit dieser Bauteile muss daher für die verschiedenen additiven Fertigungs-verfahren experimentell untersucht werden.

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Arbeitssicherheit in der additiven Fertigung

Hintergrund: Der Einsatz additiver Fertigungsverfahren ermöglicht die schicht- oder elementweise Fertigung von Bauteilen mit hoher geometrisch-konstruktiver Freiheit. Dies führt zur einer steigenden Nachfrage nach innovativen additiven Fertigungsverfahren und Materialien. Mit der damit einhergehenden Weiterentwicklung additiver Fertigungsverfahren steigt auch die Relevanz der Arbeitssicherheit in diesem Kontext an.

Problemstellung: Grundsätzlich gilt es, bei jedem additiven Fertigungsverfahren material- und technologiespezifische Gefährdungen entlang der Prozesskette zu beachten. So können Gefährdungen bei der Fertigung sowie bei vor- und nachgelagerten Prozessschritten, wie der Lagerung des Materials bzw. der Ent-fernung von Stützstrukturen, auftreten. Die Art der Gefährdungen und deren Gefährdungsklasse sind stark abhängig vom additiven Fertigungsverfahren. Diese reichen von einer erhöhten Arbeits-platzkonzentration an flüchtigen und gesundheitsschädlichen Gasen und Partikeln bei der Materi-alextrusion bis hin zu Gefährdungen durch die Verarbeitung reaktiver und toxischer Metallpulver beim Laserstrahlschmelzen.

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Fabrikplanung für die additive Fertigung
Hintergrund: Die additive Fertigung gilt als innovative Technologie mit hohen jährlichen Wachstumsraten. Dieser Trend zeigt sich auch in einer im Jahr 2019 durchgeführten Studie, bei der die Befragten angaben, dass die additive Fertigung einen signifikanten technologischen Fortschritt verzeich-net, der durch die Integration der Prozesskette additiver Fertigungsverfahren in bestehende Fabrikstrukturen jedoch erschwert wird. Bei der Anwendung additiver Fertigungsverfahren müssen alle Prozessschritte von der Konstruktion bis hin zur Nachbearbeitung berücksichtigt werden. Für einige Prozessschritte sind in Industrieunternehmen bereits Anlagen und Verfahren (bspw. Fräs- und Drehbearbeitung, Gleitschleiftechnik) etabliert, die im Hinblick auf eine ökonomisch effiziente Integration der additiven Fertigung genutzt werden können.

Problemstellung: Additive und spanende Fertigungsverfahren unterscheiden sich in einigen Charakteristika grundsätzlich voneinander (vgl. Tabelle 1). Auf der einen Seite stellt dies ein großes Potential dar, die mit der jeweiligen Fertigungsform einhergehenden Einschränkungen zu kompensieren. So kann bspw. ein Dienstleister bei Fertigungsaufträgen mit hohen Stückzahlen weiterhin auf spanende Fertigungsverfahren zurückgreifen, wohingegen bei Aufträgen zur Fertigung von Prototypen, Einzelteilen oder kleinen Losgrößen der Vorteil der hohen Flexibilität von additiven Fertigungsverfahren genutzt werden kann. Auf der anderen Seite gestaltet sich die Integration der additiven Prozesskette in eine bereits bestehende industrielle Fabrikstruktur auch für erfahrene Fabrikplaner als große Herausforderung. Grund hierfür sind insbesondere die zahlreichen und neuartigen Herausforderungen, die mit den gesetzlichen Rahmenbedingungen im Kontext der Arbeitssicherheit, der eingeschränkten Reproduzierbarkeit und dem hohen Anteil manueller Tätigkeiten einhergehen.

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Digitales Management und Monitoring additiver Fertigungsprozesse

Hintergrund und Problemstellung: Die nachhaltige und effiziente Anwendung der additiven Fertigung in der Industrie stellt die Unternehmen vor spezielle Herausforderungen. Die Prozessstabilität und Produktivität der additiven Fertigungsmaschinen entsprechen bisher nicht den industriellen Anforderungen. Darüber hinaus zeichnen sich additive Produktionen aufgrund der hohen Innovativität des Marktes sowie spezieller Geschäftsmodelle der einzelnen Maschinenhersteller durch eine Heterogenität des Anlagenparks aus. Dies impliziert, dass Maschinenroutinen, Produktionsabläufe und die Materialhandhabung für jede Maschine und Anlage spezifisch abgeleitet und durchgeführt werden müssen. Darüber hinaus müssen die verwendeten Kunststoff- und/oder Metallwerkstoffe aufgrund der Reproduzierbarkeit der Bauteilqualität und arbeitssicherheitstechnischen Richtlinien werkstoffspezifisch gelagert und handgehabt werden, was die Komplexität der additiven Produktion weiter steigert.

Mithilfe von digitalen Technologien kann die Prozesstransparenz und das Prozessmanagement gesteigert und dadurch Effizienz und die Prozessstabiltiät der additiven Produktion erhöht werden. Bestehende marktfähige Lösungen für Enterprise-Resource-Planning (ERP-) und Manufacturing Execution Systeme (MES) sind bisher nicht auf die Technologien und Prozessketten additiven Fertigung ausgelegt. Daher ist eine Kompatibilität einzelner Insellösungen der Maschinenhersteller mit anderen Systemen nicht gegeben und damit ein ganzheitliches Datenmanagement über der gesamten Prozesskette erschwert bzw. nicht möglich. Für kleine und mittlere Unternehmen, die in die additive Fertigung einsteigen, ist eine Investition in ein ganzheitliches Fertigungsmanagementsystem (Manufacturing Execution System, MES) wirtschaftlich nicht umsetzbar.

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Der Weg von der Idee in die Serienfertigung – Leitfaden für die industrielle additive Fertigung

Editorial: Additive Fertigung für die Produktion von Bauteilen mit einer Losgröße von 100.000 Stück? Das ist momentan eher Zukunft statt Wirklichkeit. Ist die additive Fertigung für diese Stückzahlen die Technologie der Wahl und welche Hemmnisse für die Industrialisierung sind momentan damit verbunden? Starten Sie zunächst klein – und verändern Sie die Welt nicht von heute auf morgen.

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Polypropylen als Werkstoff für die additive Fertigung von Laborutensilien
Hintergrund: Funktionales und individuelles Design sowie kurzfristige Fertigung von Bauteilen für eine Entwicklung von Prototypen, Versuchsaufbauten oder Reaktoren sind essentielle Anforderungen an heutige Ferti-gungsprozesse. Diese sind vor allem für die Forschung & Entwicklung in der chemischen, biotechnolo-gischen und biomedizinischen Industrie zur individuellen Fertigung von Laborutensilien von Bedeutung. Neben den fertigungstechnischen Anforderungen setzen diese Anwendungen gleichzeitig hohe Materi-alanforderungen, wie Druck-, Hitze-, Chemikalienbeständigkeit und Biokompatibilität voraus. Dabei bie-tet die additive Fertigung Potentiale, diese Anforderungen zu erfüllen.
Das meistgenutzte additive Fertigungsverfahren ist die Materialextrusion (MEX). In der MEX wird ein Thermoplast in Drahtform (Filament) in einem Extruder aufgeschmolzen, durch eine Düse extrudiert und Schicht für Schicht auf einer Bauplatte aufgetragen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist die große vorhandene Materialvielfalt der zu verarbeitenden Polymere. Polypropylen (PP) gilt als Werkstoff, wel-cher für Laborutensilien geeignet ist.

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Benchmark-Analyse zu Nachbearbeitungsverfahren in der additiven Fertigung

Hintergrund: Die additive Fertigung wird bereits für die ersten Serienanwendungen eingesetzt. Je höher die An-forderungen an die additiv gefertigten Bauteile ausfallen, desto wichtiger werden die Verfahren zur Nachbearbeitung. Hierfür haben sich in den vergangenen Jahren eine Vielzahl von Nachbearbei-tungsverfahren auf dem Markt etabliert, die jeweils verfahrensspezifische Vor- und Nachteile auf-weisen. Diese gilt es bei der Auswahl eines für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneten Nachbe-arbeitungsverfahrens zu berücksichtigen.

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