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Intelligente Prozessketten für die Additiv-Subtraktive Bauteilherstellung

Intelligente Prozessketten für die Additiv-Subtraktive Bauteilherstellung
Methoden und Lösungsansätze

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Prof. Dr.-Ing. Hans-Christian Möhring,Direktor des Instituts für Werkzeugmaschinen an derUniversität Stuttgart. Bild: IfW
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Additiv gefertigte Bauteile müssen oftmals subtraktiv nachbearbeitet werden, damit die geforderten Bauteileigenschaften erzielt werden. Der Beitrag stellt Methoden und Lösungsansätze vor, mit denen den Herausforderungen bei der Umsetzung Additiv-Subtraktiver Prozessketten begegnet werden kann. Autoren: Clemens Maucher, Dr.-Ing. Dina Becker und Prof. Dr.‐Ing. H.‐Christian Möhring, Universität Stuttgart

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen es, durch gezielten Materialauftrag individuelle Bauteile hoher Komplexität wirtschaftlich, materialeffizient und in vergleichsweise kurzer Zeit herzustellen. Darüber hinaus lassen sich räumliche Werkstückgeometrien, bspw. mit Hohlräumen, gekrümmten inneren Kanälen und Kavitäten bzw. innere Verrippungen und Versteifungen erzeugen, welche mit konventionellen Fertigungsverfahren gar nicht oder nur mit erheblichem Aufwand realisiert werden können.

Subtraktive Nachbearbeitung erforderlich

Additive Fertigungsverfahren erfordern fast immer eine materialabtragende (subtraktive) Nachbearbeitung der generativ hergestellten Bauteile zur Erzeugung geforderter Form‐ und Lagetoleranzen, Oberflächenrauheiten und Randzoneneigenschaften.

Dabei kommen insbesondere spanende Verfahren, z.B. das Fräsen, Bohren und Schleifen, zum Einsatz. Die Gesamt‐Prozesskette der additiv‐subtraktiven Bauteilherstellung weist somit eine relativ hohe Komplexität auf. Hinsichtlich der resultierenden Bauteileigenschaften und Qualitätsmerkmale sind innerhalb der einzelnen Fertigungsschritte sowie in der Interaktion aufeinanderfolgender Bearbeitungsverfahren unterschiedliche Einflussfaktoren zu berücksichtigen.

Hoher Personal- und Zeitaufwand

Infolge dessen setzt die Umsetzung derartiger Prozessketten gegenwärtig ein hohes Maß an Expertenwissen voraus. Sollen vorgegebene Bauteileigenschaften bewusst erzielt werden, sind in den meisten Fällen aufwendige iterative Prozessqualifizierungsarbeiten durchzuführen, die einen hohen Personal‐ und Zeitaufwand erfordern.

Dieser Beitrag führt die komplexen Wechselbeziehungen der unterschiedlichen Technologien innerhalb der Additiv‐Subtraktiven Prozesskette anhand praktischer Beispiele transparent vor Augen.

Gleichzeitig stellt der Beitrag Methoden und Lösungsansätze vor, mit denen den Herausforderungen bei der Umsetzung Additiv‐Subtraktiver Prozessketten begegnet werden kann.

Dies beginnt mit der Simulation des Bauteilzustands während der Additiven Fertigung und endet mit der Prozessüberwachung bei der spanenden Nachbearbeitung. Der Beitrag zeigt außerdem die Vorteile einer Cloud‐basierten Informationsbereitstellung und Unterstützung von Anwendern der Prozesskette auf.

Universität Stuttgart,
Institut für Werkzeugmaschinen (IfW)

www.ifw.uni-stuttgart.de

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