Technologie

AM Technologien
und deren Potentiale
für den Maschinenbau
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Agenda
Kurzvorstellung DMRC
Technologie
Lasersintering
Selective Laser Melting
Fused Deposition Modelling
Potentiale und Handlungsfelder
Partner und Links
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Agenda
Kurzvorstellung DMRC
Technologie
Lasersintering
Selective Laser Melting
Fused Deposition Modelling
Potentiale und Handlungsfelder
Partner und Links
Dr.-Ing. Eric Klemp
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The Direct Manufacturing Research Center - DMRC
Technology driven projects
Fused
Polymer
Metal
Deposition
Laser
Laser
Modeling
Sintering
Melting
The LEGO Group
Cross cutting projects
Dr.-Ing. Eric Klemp
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DMRC –
Direct Manufacturing Research Center
Hannover
Paderborn
Berlin
DMRC (Start in 2009):
• 28 Wiss. Mitarbeiter (Vollzeit)
• 9 beteiligte Lehrstühle
• 12 Professoren
• ~ 100 Studenten
Dr.-Ing. Eric Klemp
5
Beteiligte Institute
Lehrstuhl für Technische
und Makromolekulare
Chemie
Dr.-Ing. Eric Klemp
6
Agenda
Kurzvorstellung DMRC
Technologie
Lasersintering
Selective Laser Melting
Fused Deposition Modelling
Potentiale und Handlungsfelder
Partner und Links
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Technologie
CAD
AM-Anlage
Produkte
individuell
komplex
schnell &
günstig
Source: EOS, SLM Solutions, Stratasys
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Source: EOS, SLM Solutions
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CAD- Entwurf
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Movie Konstruktion
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Polymer Laser Sinter Verfahren
Auftragen einer
Pulverschicht
Schichtinformationen
Aufheizen
Absenken der
Bauplattform
CAD
Datensatz
Scannen der Schichtinformationen mittels
eines Lasers (Sinter Prozess)
Dr.-Ing. Eric Klemp
Fertiges
Bauteil
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Lasersintern
Scanner
CO2-Laser
Infrarotheizung
Vorratsbehälter
Vorratsbehälter
Pulverbett
Überlaufbehälter
Beschichter
Bauteile
Überlaufbehälter
Bauplattform
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Movie LS
Dr.-Ing. Eric Klemp
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SLM-Verfahren
Auftragen einer
Pulverschicht
Schichtinformationen
Absenken der
Bauplattform
CAD
Datensatz
Lokales Aufschmelzen
der Bauteilgeometrie
Dr.-Ing. Eric Klemp
Fertiges
Bauteil
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Laserstrahlschmelzen
Ytterbium-Laser
Scanner
Vorratsbehälter
Pulverbett
Beschichter
Überlaufbehälter
Bauteil
Überlaufbehälter
Supportstruktur
Bauplattform
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Movie SLM
Dr.-Ing. Eric Klemp
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FDM Verfahren
Prozessbeschreibung
Schichtinformationen
CAD
Datensatz
Erzeugung
einer Schicht
Fertiges
Bauteil
Absenken der
Bauplattform
Dr.-Ing. Eric Klemp
17
FDM Verfahren
Prozessbeschreibung
FDM-Kopf
Stützmaterial
Modelmaterial
Rollen zur Materialzufuhr
Materialerwärmung
FDM-Kopf
Extrusionsdüsen
Modelmaterial
Stützmaterial
Bauplattform
z
y
x
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Movie FDM
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Anwendungen
Home
vs
Industrie
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Auf dem RepRap-Projekt basierende
Beispielmaschine: GRRF - Protos
Preis ca. 880€ als Bausatz (inkl. beheiztem Druckbett)
+ ca. 190 € für den Stahlrahmen (rechtes Bild)
https://grrf.de
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Agenda
Kurzvorstellung DMRC
Technologie
Lasersintering
Selective Laser Melting
Fused Deposition Modelling
Potentiale und Handlungsfelder
Partner und Links
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Der Hype um das 3D Drucken
Source: Gartner (August 2014)
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Gibt es eine industrielle Revolution?
Source: The Economist 2012
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Erwartungen
Toys/collectables
Textiles
Jewelry
Automotive
Tool/mold
making
Electronics
Implants
Armaments
Industries
Specialty food
Furniture
Surgical
devices/aids
Dental
Sports equipment
Prosthetics/orthotics
Aerospace
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Relevanz für additiven Fertigung
Flexible Produktion
Funktionsintegration
Lagerhaltung / Supply Chain
Integralbauweise
Geringere
time-to-market
Designfreiheit /
Individualisierung
Schnelles
Änderungsmanagement
Keine Fertigungswerkzeuge
Sicherheit gegen
Produktpiraterie
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Teilaspekt „flexible Produktion“
+
Flexible Produktion
•
•
•
•
•
•
Keine Werkzeuge
Direktes Produzieren aus dem CAD-File
Zentrale Datenhaltung
Produktion am Ort des Bedarfs
Einfaches Änderungsmanagement
Kostenvorteile
•
•
•
•
•
Produkte müssen AM tauglich sein
Verfügbarkeit von Wissen / Personal
Verfügbarkeit von Material
Verfügbarkeit von Kapazität
Schnelle Entwicklungszyklen der Technologie
•
Prozessketten entscheiden über Erfolg
?
!
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Design Anwendung: Lüftungsbauteil
Lösungen
• √ 10 Bauteile per Flugzeug
• √ Konstruktion für LS
• √ Nacharbeit
• Zusammenbau
• Isolation
• √ Pulverentfernung
• √ Neues FR Material
• √ Gewicht
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Beispiel - Bauteil
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Teilaspekt „Lagerhaltung“
+
Lagerhaltung / Supply Chain
•
•
•
Produktion am Ort des Bedarfs
Keine Lagerung von Bauteilen
Direktes Produzieren aus dem CAD-File
•
•
•
•
Vernetzung der Prozesse
Verfügbarkeit von Bauteilen zeitnah
Eignung der Bauteile für den Prozess
Schnelligkeit der Prozesse
•
Prozesswissen entscheidet über Erfolg
?
!
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Teilaspekt „Lagerhaltung“
Quelle: Festo
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Teilaspekt „Funktionsintegration“
+
Funktionsintegration
•
•
•
•
Eingliederung in Produktion 4.0
Integration von neuen Möglichkeiten
Kein klassisches Standardprodukt
Diverse Technologien
•
•
•
Eignung der Bauteile für den Prozess
Kooperation mit FuE
Umsetzen des Bedarfs / Schaffen von
Bedürfnissen
•
Produkt- und Prozesswissen entscheidet über
Erfolg
?
!
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Teilaspekt „Funktionsintegration“
Dr.-Ing. Eric Klemp
33
Teilaspekt „Funktionsintegration“
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Teilaspekt „Markt / Wettbewerb“
+
Markt /
Geschäftsmodelle
•
•
•
•
Die klassischen Konzepte ändern sich
Integration von technischen Möglichkeiten
Vorteil durch Prozesswissen
Nutzen von bestehenden Ketten und Adaption
der Konzepte
•
•
•
Bedürfnissen des Marktes / Pull / Push
Neue Geschäftsmodelle sind erforderlich
Technisches Know-How muss vorhanden
•
Produkt- und Prozesswissen entscheidet über
Erfolg
?
!
Dr.-Ing. Eric Klemp
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Gewichtsoptimierung / Kopierschutz
durch geeignetes Herstellungsverfahren
 Gewichtsreduktion von
515 g auf 305 g (40%)
 Originalblock wog ca. 16 kg
 15,5 kg Abfall
 AM Materialgewicht = 720 g
 Kostenreduktion von 1.000 €
auf 400 € (60%)
i
Einzigartiges Design!
Kopieren nur mit gleichem Verfahren
Kenntnis der Prozess-/ Herstellparameter
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Potentiale und Handlungsfelder
Flexible Produktion
Funktionsintegration
Lagerhaltung / Supply Chain
Integralbauweise
Geringere
time-to-market
Designfreiheit /
Individualisierung
Schnelles
Änderungsmanagement
Keine Fertigungswerkzeuge
Sicherheit gegen
Produktpiraterie
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Thank you!
How far can you imagine?
www.dmrc.de
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Agenda
Das DMRC
Technologie
Lasersintering
Selective Laser Melting
Fused Deposition Modelling
Handlungsfelder und Industrien
Partner und Links
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Direct Manufacturing Research Center
Partners
The LEGO Group
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Downloadlinks
• Jahresreport DMRC:
http://www.dmrc.de/dmrc_report_2014
• Filme zu dem AM-Verfahren im DMRC:
https://dmrc.uni-paderborn.de/fileadmin/dmrc/Download/data/DMRC_Movies.zip
• Studien:
https://dmrc.uni-paderborn.de/fileadmin/dmrc/Download/data/DMRC_Studien.zip
http://dmrc.uni-paderborn.de/fileadmin/dmrc/Download/data/DMRC_Studien/DMRC_Study_Strategy.pdf
• Veröffentlichung „konstruktion“: Konstruktionsrichtlinien
https://dmrc.uni-paderborn.de/fileadmin/dmrc/Download/data/Konstruktion_Designrules.pdf
Dr.-Ing. Eric Klemp
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