Additive Fertigung (3D-Druck) von Bauteilen mit Einsätzen

// Fertigungstechnik // Maschinen- und Anlagenbau // Maschinenbau
Ref-Nr: 16556

Einleitung / Abstract

Die neue Technologie zielt darauf ab, durch 34 kombinierbare, neuartige Ansätze vorgefertigte Elemente bzw. Einsätze (z. B. Zukaufteile, gespante Teile, massive Grundkörper) in additiv gefertigte Elemente zu integrieren, den Einfluss der Aufbaurichtung zu mindern und neue Materialkombinationen zu ermöglichen.

Ausführungsbeispiele für die Fertigung

Hintergrund

Additive Fertigungsverfahren werden zunehmend produktiv aufgrund ihrer neuen Gestaltungsmöglichkeiten genutzt. Dazu zählen z. B. der schichtweise Aufbau mit einem Druckkopf oder pulverbasierte Verfahren.

Problemstellung

Die Integration von vorgefertigten Komponenten, das Auftragen von Material in unterschiedlichen Schichtwinkeln (z. B. von der Seite) oder um eingebettete Komponenten herum ist, ist bislang nicht möglich. Die Qualität von Geometrien und Oberflächen ist eingeschränkt und bisher abhängig von der Aufbaurichtung, die einheitlich für das gesamte Bauteil festgelegt werden muss.

Lösung

Die neu Technologie soll es erstmals ermöglichen, separat gefertigte Komponenten bzw. Einsätze (z. B. Kaufteile oder zuvor spanend oder additiv gefertigte Elemente) an den restlichen Aufbau anzuschließen, in ihn einzubetten oder auf ihn aufzutragen. Der Nutzen besteht vor allem darin, dass die durch andere Fertigungsverfahren erzielten positiven Eigenschaften der Einsätze auch in additiv gefertigten Bauteilen genutzt werden können. Während die additive Fertigung bisher in erster Linie als Teilefertigungsverfahren betrachtet wird, soll durch das neue erfindungsgemäße Verfahren das Prinzip der „Aufbau- und Verbindungstechnik“ für mikroelektronische und mikrosystemtechnische Packages auf Baugruppen im Makro-Maßstab übertragen werden.

Vorteile

Anschlussfähigfähigkeit der additiven Fertigung zu integrierten Prozessketten. Durchbrechen gängiger Verfahrensgrenzen zu Fertigungszeit und -aufwand: Der langwierige Schicht-für-Schicht-Aufbau einfacher/massiver Bereiche wird durch günstige Kaufteile sowie konventionell und parallelisierbar gefertigte Halbzeuge ersetzt. Bedarf an kostenbestimmendem Spezialpulvers wird auf einen Bruchteil reduziert: Statt bisher einer Pulverbadfüllung für den gesamten Maschinenarbeitsraum wird nur noch die produktive Menge für das Fertigteil benötigt (abzüglich Materialbereiche, die durch Einsätze/Kerne ersetzt wurden). Nebenzeiten durch Schichtvorbereitung (Rakeln) entfallen. Integration der Vorteile/Eigenschaften von Bauteilen, die mit diversen Fertigungsverfahren hergestellt wurden (z. B. mittels Spanen), in additiv hergestellte Bauteile Bessere mechanische Eigenschaften, Oberflächenqualitäten und Toleranzen Gesteigerte Gestaltungsvielfalt Neue Materialkombinationen

Anwendungsbereiche

Das Anwendungsgebiet der neuen Technologie ist das Fertigen von Bauteilen mittels additiver Verfahren.

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