Additive Fertigung und Materialien für Werkzeuge

11B2351

Bachelor

Deutsch

5.0

nur Sommersemester

1 Semester

Mit den Fortschritten in den Bereichen Digitalisierung, Automatisierung und künstliche Intelligenz entwickeln sich auch die Fertigungstechnologien kontinuierlich weiter. Die additiven Fertigungstechnologien bieten die Möglichkeit, maßgeschneiderte Bauteile mit erheblicher Gestaltungsfreiheit herzustellen. Des Weiteren können im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsverfahren insbesondere bei der Produktentwicklung Kosten und Zeit eingespart werden. Im ersten Teil der Lehrveranstaltung werden daher die Grundlagen und Anwendungen der additiven Fertigung im Bereich Metalle und Kunststoffe behandelt. Im zweiten Teil der Vorlesung liegt der Fokus auf der Auswahl und Qualifizierung von metallischen Materialien für den Einsatz als Werkzeug, beispielsweise in der Kunststoffverarbeitung (rapid tooling). Die dafür notwendigen thermischen Behandlungen können mithilfe von Methoden der thermischen Analyse hinsichtlich ihrer Effizienz bewertet werden. Die Ausgestaltung thermochemischer Oberflächenbehandlungen, wie zum Beispiel Aufkohlen und Nitrieren, wird anhand von thermokinetischen Betrachtungen erklärt.

1. Additive Fertigung

1.1. Verfahren der additiven Fertigung von:
        a) Kunststoffbauteilen (FDM bzw. FFF, SLA, DLP, MJF, SLS, …) 
        b) metallischen Bauteilen (L-PBF, Binder Jetting, …)

1.2. Anforderungen an Ausgangsmaterialien

1.3. Bewertung 3D-gedruckter Bauteile und Vergleich mit Produkten aus konventionellen Verfahren

1.4. Möglichkeiten, Gestaltungsrichtlinien und Anwendungsbeispiele

1.5. Herstellung von Kunststoff-Filamenten und Metallpulvern für den 3D-Druck

1.6. Herstellung von Prototypen im 3D-Druck

2. Werkzeugmaterialien 

2.1. Anforderungen an metallische Werkzeuge 

2.2. Werkzeugstähle

2.3. Wärmebehandlung von Stählen für die Kunststoffverarbeitung mit Hilfe von Methoden der thermischen Analyse

2.4. Thermochemische Oberflächentechnik (Einsatzhärten und Nitrieren) und Beschichtungskonzepte 

2.5. Rolle der Diffusion bei thermochemischen Oberflächenbehandlungen

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

Das Praktikum beinhaltet 4-6 Versuche.

• Klausur oder
• mündliche Prüfung

• experimentelle Arbeit

Die Wahl der Prüfungsart aus den vorgegebenen Optionen obliegt den jeweils Prüfenden. 
Die Wahl der Prüfungsart wird den Studierenden zu Semesterbeginn mitgeteilt.

Benotete Prüfungsleistung
- Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung
- mündliche Prüfung: siehe jeweils gültigen Allgemeinen Teils der Prüfungsordnung (ATPO)

Unbenotete Prüfungsleistung
- Experimentelle Arbeit: entsprechend des Umfangs der Labor-Aktivitäten (ca. 4 - 6 Versuche)

Werkstofftechnik, Kunststofftechnik, Metallkunde und Werkstoffprüfung

Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich absolviert haben, verfügen über ein umfassendes Wissen der verschiedenen Verfahren der additiven Fertigung sowohl für Kunststoff- als auch für Metallbauteile. Sie kennen die spezifischen Anforderungen an Ausgangsmaterialien und die Herstellung von Kunststoff-Filamenten sowie Metallpulvern für den 3D-Druck. Darüber hinaus sind sie mit den grundlegenden Anforderungen an metallische Werkzeugmaterialien und mit verschiedenen Typen von Werkzeugstählen vertraut.

Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich absolviert haben, verfügen über ein detailliertes Verständnis für die Bewertung 3D-gedruckter Bauteile und können diese mit Produkten aus konventionellen Verfahren vergleichen. Sie erlangen vertiefte Kenntnisse in der Wärmebehandlung von Stählen für die Kunststoffverarbeitung und sind mit Methoden der thermischen Analyse sowie mit thermochemischen Oberflächenbehandlungen, einschließlich Einsatzhärten und Nitrieren, sowie mit Beschichtungskonzepten für derartige Produkte vertraut.

Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich absolviert haben, sind in der Lage, die erworbenen Kenntnisse zu nutzen, um die Rolle der Diffusion bei thermochemischen Oberflächenbehandlungen zu verstehen. Sie können Gestaltungsrichtlinien für additive Fertigungsverfahren anwenden und die Möglichkeiten dieser Technologien aufzeigen. Ihr Wissen ermöglicht ihnen, die Anwendbarkeit und Effizienz von Werkzeugmaterialien für spezifische Produktionszwecke zu beurteilen.

Die Studierenden sind in der Lage, ihre erworbenen Kenntnisse praktisch einzusetzen, um Prototypen mit 3D-Druckverfahren herzustellen.

Die Studierenden bereiten die aus praktischen Experimenten erzielten Ergebnisse im Team auf. Anschließend werden die Ergebnisse unter Berücksichtigung des erlernten Stoffs und ergänzender Fachliteratur diskutiert und in geeigneter Form kommuniziert.

• Mola, Javad

• Mola, Javad
• Schröder, Cathrin