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Ermittlung und Optimierung der Durchlaufzeit-Anteile der AM-Prozesskette unter Berücksichtigung AM-gerechter Konstruktionsmerkmale

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Zusammenfassung

Additive Fertigungsverfahren wie das „laserbasierte Pulverbettschmelzen“ bieten durch ihre Eigenschaften (generativ, digital und direkt) eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Herstellung von Kleinserien. Gleichzeitig sind dem In-Prozess nicht additive Fertigungsschritte, z. B. zur Oberflächenbearbeitung nachgelagert. Diese und weitere Post-Prozess-Arbeitsschritte können, neben der additiven Fertigung, sehr zeitaufwendig und kostenintensiv sein.

In diesem Beitrag wird eine Methodik zur Berücksichtigung von funktions- und fertigungsgerechtem Design mit zu erwartenden, ausgewählten Durchlaufzeitanteilen vorgestellt. Dazu werden REFA-Methoden zur Datenermittlung und Definition von Durchlaufzeitanteilen verwendet und auf die AM-Prozesskette übertragen. Damit wird eine verbesserte Integration von AM in konventionelle Prozesse geschaffen. Es wird gezeigt, wie durch prozessspezifische Einflussgrößen und definierte Formelemente eine Abschätzung des Nachbearbeitungsaufwandes durchgeführt werden kann. Bestehende Kostenmodelle insbesondere zur Berechnung des In-Prozesses werden ergänzt und Wechselwirkungen zwischen In-Prozess und Post-Prozess aufgezeigt. Hiermit wird die methodische Basis für die Integration einer ganzheitlichen Durchlaufzeitbetrachtung in bestehende CAE-Software geschaffen. Der wirtschaftliche Nutzen der Methodik wird anhand eines Beispiels aufgezeigt.

Schlüsselwörter

  • Additive Fertigung
  • Laserbasiertes Pulverbettschmelzen
  • Nachbearbeitung
  • Prozesskette
  • Fertigungskosten

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Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4
Abb. 5

Notes

  1. 1.

    Wie gebaut bedeutet, dass die Geometrie nach dem In-Prozess lediglich von Pulverrückständen befreit und von der Bauplattform getrennt wird. Die Geometrie wird nicht gestrahlt oder ähnliches.

  2. 2.

    Referenzierte In-Prozess-Zeit beträgt 78 h und basiert auf dem Konzept der parallelen Fertigung von 12 Demonstratorbauteilen zur Bauraumausnutzung, womit die anteilige Bauzeit pro Bauteil 6,5 h beträgt.

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Sawatzki, L.J., Sackermann, R., Scherf, S.C., Lohrengel, A. (2020). Ermittlung und Optimierung der Durchlaufzeit-Anteile der AM-Prozesskette unter Berücksichtigung AM-gerechter Konstruktionsmerkmale. In: Lachmayer, R., Rettschlag, K., Kaierle, S. (eds) Konstruktion für die Additive Fertigung 2019. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-61149-4_6

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